農(nóng)村水污染不僅嚴(yán)重影響和制約了農(nóng)業(yè)的發(fā)展,農(nóng)民的增收和農(nóng)村的現(xiàn)代化進(jìn)程,而且對(duì)廣大農(nóng)村地區(qū)的人居環(huán)境,經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的發(fā)展都產(chǎn)生了較大的消極影響,已經(jīng)成為新農(nóng)村建設(shè)的重要制約因素。
我國(guó)有19000多個(gè)建制鎮(zhèn),60多萬(wàn)個(gè)行政村,250多萬(wàn)個(gè)自然村(統(tǒng)稱(chēng)為村鎮(zhèn)),其污水排放量約占我國(guó)生活污水總排放量的55%。村鎮(zhèn)污水來(lái)源分散,難于集中,只能通過(guò)建設(shè)小規(guī)模污水處理設(shè)施(日處理數(shù)噸至數(shù)千噸)就近處理。目前,我國(guó)村鎮(zhèn)生活污水處理率很低,已成為區(qū)域水環(huán)境的重要污染源。其主要原因除了經(jīng)濟(jì)發(fā)展不平衡、村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)投入較少外,更重要的是現(xiàn)有分散污水處理工藝不符合中國(guó)國(guó)情,致使已建成的污水處理設(shè)施的正常運(yùn)行率很低。
首先是總量不足, 影響到農(nóng)村污水治理的整體推進(jìn)速度。目前,我國(guó)農(nóng)村污水治理的投入主要來(lái)源于縣級(jí)政府財(cái)政,但長(zhǎng)期以來(lái)我國(guó)所實(shí)行的城鄉(xiāng)二元發(fā)展模式嚴(yán)重制約了縣域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展, 縣級(jí)公共財(cái)力不足, 農(nóng)村居民支付能力有限且缺乏為污水治理付費(fèi)的意愿, 致使農(nóng)村污水治理面臨投入不足、投資分散的尷尬局面, 農(nóng)村污水治理不能得到大面積開(kāi)展。
其次是資金供給的強(qiáng)度不足。農(nóng)村污水治理屬于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的范疇, 設(shè)施壽命應(yīng)能達(dá)到 30 年以上,由于客觀上受到資金供給總量的限制,主觀上收到?jīng)Q策者的錯(cuò)誤觀念導(dǎo)向, 我國(guó)當(dāng)前的農(nóng)村污水治理工程普遍存在片面追求不切實(shí)際的低成本的傾向, 部分工程預(yù)算資金不能及時(shí)到位或被任意截留, 不僅導(dǎo)致大量的半拉子工程和無(wú)效建設(shè),同時(shí)也使得已投資建成的工程因運(yùn)行費(fèi)用不能落實(shí)使實(shí)施效果大打折扣。
再次是資金供給的可持續(xù)性較差。我國(guó)當(dāng)前的農(nóng)村污水治理投入大多依賴(lài)于領(lǐng)導(dǎo)的意志和突發(fā)性的環(huán)境事件, 缺乏制度性的、可持續(xù)性的安排,是制約農(nóng)村污水治理最主要的結(jié)構(gòu)性問(wèn)題。這不僅導(dǎo)致所謂的 “重建設(shè)、 輕管理”、“重建設(shè)、 輕運(yùn)行” 的現(xiàn)象, 而且也使我國(guó)農(nóng)村污水治理管理能力和技術(shù)能力建設(shè)不能獲得良性的發(fā)展環(huán)境。
2016-2021年中國(guó)污水治理行業(yè)市場(chǎng)需求與投資咨詢(xún)報(bào)告表明,為了便于維護(hù)和降低污水處理廠運(yùn)營(yíng)的人力成本,我國(guó)城市污水處理廠的規(guī)模往往很大(日處理數(shù)10萬(wàn)噸,甚至過(guò)百萬(wàn)噸)。而我國(guó)鎮(zhèn)級(jí)污水處理廠的日處理規(guī)模一般為數(shù)百?lài)嵵翑?shù)千噸,一座日處理2000噸的污水廠的運(yùn)行費(fèi)用約為100-150萬(wàn)元/年。經(jīng)驗(yàn)表明,如將這類(lèi)工藝用于村鎮(zhèn)污水處理,由于其運(yùn)行費(fèi)用高 、管理維護(hù)難度大,我國(guó)大部分村鎮(zhèn)將難以承受,會(huì)導(dǎo)致采用這類(lèi)技術(shù)建成的村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施普遍閑置。因此,目前我國(guó)村鎮(zhèn)污水處理中大量采用土地生態(tài)處理技術(shù),其中以人工濕地應(yīng)用最廣。
人工濕地 是一種工程方案,利用地下人工介質(zhì)中棲息的植物、植物根系、微生物,以及填料介質(zhì)所具有的物理、化學(xué)特性,將污水凈化的技術(shù)工藝。我國(guó)現(xiàn)有的人工濕地污水處理系統(tǒng)以潛流式為主,由于沒(méi)有動(dòng)力曝氣,氧氣在水中的溶解度很低、擴(kuò)散速率小,主要依靠植物根系泌氧(≤3g/m2濕地),供氧能力很差。國(guó)內(nèi)外大量研究和實(shí)踐證明,日處理1噸生活污水需濕地面積10m2以上。以人工濕地應(yīng)用案例較多的捷克為例,195個(gè)人工濕地的平均占地面積為5.1m2/PE(populationequivalent,人口當(dāng)量)。美國(guó)環(huán)保署則建議日處理1噸生活污水采用15m2—20m2人工濕地。然而,為了減少用地和降低投資,我國(guó)大部分現(xiàn)有人工濕地案例的用地僅為2m2—3m2/噸水?天,有的甚至更少。其后果是這些濕地系統(tǒng)僅可在運(yùn)行初期短暫正常運(yùn)行(除非實(shí)際污水量很小),大部分系統(tǒng)因?yàn)檠鯕夤?yīng)不足、厭氧菌大量繁殖而變成黑臭污水潭。此外,人工濕地對(duì)磷的去除效果較差,在低溫條件下不能正常運(yùn)行甚至失效。
地下滲濾污水處理技術(shù),又稱(chēng)為化糞池系統(tǒng)(Septictank systems),因其突出的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境優(yōu)勢(shì),是北美、澳洲等地污水分散處理的首選技術(shù)。然而,由于 設(shè)計(jì)欠佳、未考慮不同土壤類(lèi)型差異、缺少維護(hù) 等原因,部分地下滲濾系統(tǒng)處理效果較差;同時(shí),由于非飽和帶中缺少碳源,從而抑制了反硝化脫氮,最終導(dǎo)致硝酸鹽滲入地下水,這被認(rèn)為是正常運(yùn)行的地下滲濾系統(tǒng)最為普遍的環(huán)境危害。此外,傳統(tǒng)地下滲濾技術(shù)用地面積很大(>20m2/噸水?天),難以在我國(guó)推廣應(yīng)用。為了減少用地面積,人們采用人工土填料代替原生土壤,使日處理1噸污水的占地面積減少到10—15m2。即使這樣,其占地面積仍然很大,并且還增加了工程建設(shè)成本。
穩(wěn)定塘技術(shù) 是由若干自然或人工挖掘的池塘組成,通過(guò)菌藻、水生生物等綜合作用而實(shí)現(xiàn)污水凈化的目的,其具有 基建投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、維護(hù)簡(jiǎn)單、不產(chǎn)生污泥 等優(yōu)點(diǎn),但傳統(tǒng)穩(wěn)定塘 占地面積大、受氣候影響大,出水水質(zhì)一般也不能達(dá)到較嚴(yán)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。
生物接觸氧化法 在我國(guó)部分地區(qū)應(yīng)用較多,兼有活性污泥法及生物膜法的特點(diǎn),該法在池內(nèi)設(shè)置填料,進(jìn)行淹水曝氣,污水與填料表面的生物膜充分接觸,使污水得到凈化。生物接觸氧化法 占地面積小,但能耗較高、管理維護(hù)復(fù)雜、對(duì)總氮和總磷去除效果較差。
“非爾脫”(FILTER)污水處理系統(tǒng) 源自澳大利亞,是一種“過(guò)濾、土地處理與暗管排水相結(jié)合的污水處理與再利用系統(tǒng)。其原理類(lèi)似于種植農(nóng)作物的垂直流人工濕地,由于以 土壤做濾料,水力停留時(shí)間較長(zhǎng),對(duì)生活污水的處理效果好,適用于土地資源豐富、可以輪作休耕的地區(qū)。該系統(tǒng) 受氣候和作物生長(zhǎng)季節(jié)限制,水力負(fù)荷低、用地面積大,此外還需修建控制排水量的泵站,成本較高。為了克服單一技術(shù)的不足,有些采用組合工藝處理農(nóng)村生活污水。例如生物接觸氧化+人工濕地、厭氧處理+人工濕地等,組合工藝能夠獲得更好的處理效果,但是建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用往往更高,使其在我國(guó)推廣受限。
由于我國(guó)土地資源珍貴、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)(村鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)承受能力更小)、缺少小規(guī)模污水處理設(shè)施的運(yùn)行保障機(jī)制、氣候條件的地域性和季節(jié)性變化大,上述技術(shù)均不能滿(mǎn)足國(guó)情要求,在我國(guó)適用性差。因此,亟需研發(fā)和推廣 占地面積小、投資小、運(yùn)行費(fèi)用低、管理維護(hù)簡(jiǎn)便、處理效果好的小規(guī)模污水處理技術(shù)。
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