太湖地区首批农村生活污水处理设施回顾性调查

江苏省是我国较早开展了农村生活污水治理示范的地区之一。目前，关于农村生活污水治理的研究主要集中在污染源分析、污水治理技术研发等领域，对于现有设施的处理效果和治污绩效评价的研究还比较少。鉴于此，作者实地调查了2008年—2010年最早建设的环太湖苏州、无锡、常州地区共68个自然村的分散型生活污水处理设施状况，并从设施规模、处理工艺、处理效果和投资运行成本等多个方面进行了回顾性评价，提出了相关对策建议，为太湖流域乃至全国农村生活污水治理技术的推广应用提供参考。

1 研究区域

研究区域为苏州、无锡、常州这3个地级市，如图1所示。

图1 研究区域

该地区的15条主要入湖河流中，有11条河流水质符合Ⅲ类，占73.3%，其余4条河流水质为Ⅳ类，占26.7%，是太湖水环境治理的重点区域。

根据对该区域68个自然村实地调查的数据，该研究区域农村生活污水排放的主要污染因子为：氨氮(NH3-N)、总磷(TP)和总氮(TN)。

2 污水水质

根据江苏省农村环境连片整治的管理规定，太湖地区农村生活污水排放的主要指标(COD、NH3-N、TN、TP)按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级B标准的要求执行。

各村农村生活污水处理设施进出水的实测结果(表1)表明，进水COD、NH3-N、TN、TP已达到国家一级B标准的比例分别为37.7%、43.6%、64.1%和39.3%，可以看出进水中废水少，进水浓度明显偏低。分析其主要原因：一是农村污水处理管线较长，施工质量参差不齐，存在管网漏损和地下水入渗情况；二是农村住房多自备化粪池，部分户厕粪便还田，污染物并未全部进入污水系统，实际污水收集率较低。COD、NH3-N、TN、TP浓度较低时去除率也降低，甚至为负，污水浓度偏低时处理设施生化培菌困难，系统生物量偏低，治污效率低下，冲击负荷时污染物去除能力弱；设施管护不到位，部分设施间歇运行，出水水质波动较大；且设施排泥不及时，导致污水处理设施内部经常存在积泥现象，设施再启动时出水中氮磷浓度经常高于进水。只有当进水浓度高于一级B排放标准时，处理设施才能正常运行，主要污染物去除率较为显著。设施出水的COD、NH3-N、TN、TP的达标率分别为98.5%、94.2%、92.5%、91.2%，出水中TN、TP仍是主要的污染因子，去除率和达标率偏低，脱氮除磷效果有待进一步提高。

表1 调查区域污水水质

3 处理工艺

太湖流域首批农村分散型生活污水处理工艺类型复杂多样，主要有生态净化、MBR、SBR、生物接触氧化、生物滤池、生物-物化、AO及其他工艺，所涉及的具体技术有KOT生物技术、脉冲多层复合滤料生物滤池等，如表2所示。

表2 农村生活污水处理工艺分类

生态净化是利用土壤过滤、生态塘、人工湿地等进行自然净化或强化净化的污水处理工艺；MBR是利用MBR组器以固液分离的形式对出水进行深度强化处理的活性污泥法处理工艺；SBR是间歇曝气、间歇沉淀的活性污泥处理工艺，集反应器、沉淀池于一体，占地少；生物-物化工艺指化学沉淀和生物处理相结合的农村生活污水处理技术，多用于苏州吴江地区。此次调研中，SBR工艺采用率最高，AO和生物-物化工艺次之，其他工艺(技术)采用率均低于12%(图2)。对照占地、投资和运行成本等因素，MBR、SBR、生化-物化等技术(工艺)因其污水处理程度高，占地少，但投资和运行费用较高，主要应用于城市近郊、经济高度发达且土地资源缺乏地区。AO、生物滤池工艺、强化氧化塘、生物接触氧化等工艺(技术)，虽然占地面积较大，但运营成本低，主要应用于城市远郊、土地资源相对宽松的地区。

图2 农村生活污水处理工艺

4 设施规模

农村分散型生活污水处理设施占地、处理能力情况如图3～图4所示。由图3可知：处理设施占地指标差异较大，其中吨水处理能力占地面积在0～0.5、0.5～1、1～2、2～5、5～10 m2/(m3·d)和>10 m2/(m3·d)的设施占比分别为10.8%、18.9%、18.9%、21.6%、18.9%、10.8%。经分析，占地指标<1 m2/(m3·d)以及1～2 m2/(m3·d)的处理设施多采用SBR和MBR工艺；占地指标在2～5 m2/(m3·d)的处理设施多采用AO和生物滤池工艺；>5 m2/(m3·d)的处理设施其工艺多采用生物接触氧化和生态净化。处理设施的占地面积与处理工艺类型、处理量相关，相较于AO及生物-物化工艺，SBR、MBR布局集中，占地较少。生物接触工艺由于多配套尾水人工湿地建设，总的占地面积偏大。

图3 处理设施占地情况

图4 处理设施日处理能力

大多数农村生活污水处理设施日处理量在80 t以下，其中20～40 t占比为26.0%，40～80 t占比为20.6%，120 t以上占比为26%。设施处理量与所服务人口数和农村产业结构相关，有养殖业和农家乐的农村污水产生量较大。调查范围内有部分处理设施污水收集量远远低于设计处理量，因此，在设计处理量时应充分考虑当地情况，以适应农村污水的周期性变化。

5 设施投资

农村分散型生活污水处理设施建设投资及年运行成本情况如图5～图6所示。由图5可知：设施建设成本多在2万元/(m3·d)以下，占比为87.5%，其中73.4%的处理设施建设成本在0.5万～2万元/(m3·d)，同时3.1%的处理设施建设成本>3万元/(m3·d)，分析其原因应是管线铺设费用较高。处理设施的建设成本与占地面积、处理工艺类型、所需铺设管线长度相关，一般来说，工艺复杂、居住分散的村庄建设成本较高。

图5 处理设施建设投资

图6 处理设施年运行成本

设施运行成本的调查通过发放相关调查表，由当地运管人员统计填报来完成，填报范围包括电费、药剂费、人工费、污泥处置费、植物种植费和维护费用。调查范围内设施运行成本大多在2元/m3以下，其中运行成本<0.3元/m3的占比为15.9%，0.3～0.5、0.5～1、1～2元/m3分别占比22.7%、20.5%、31.8%，同时有9.1%处理设施年运行成本>2元/m3。其中，采用AO、SBR、MBR和生物接触氧化工艺的处理设施平均运行成本分别为0.4、0.7、0.9元/m3和0.9元/m3，采用AO、生物接触氧化、MBR和SBR工艺的处理设施平均处理规模分别为150、51.8、37.5、35 m3/d。对比可知，采用AO工艺的处理设施平均规模最大，因此，单位运行成本较低。采用生物生态组合净化工艺的处理设施平均运行成本为1.3元/m3，包括植物种植费、药剂费、人工费、电费和污泥处置费；采用立体循环一体化处理装置的平均运行成本为2.2元/m3，包括人工费、电费和药剂费。运行成本与所采用的处理工艺和处理量有关，相较于AO、SBR工艺，同样处理量的设施若采用MBR、生物接触氧化工艺，其运行成本一般较高。调查中发现，部分设施处于停运状态，原因主要是配套的管理机制不健全，运行经费到位率低，缺乏专人管护。

6 结论

(1)太湖流域农村生活污水处理设施普遍存在进水浓度偏低情况，处理效果不佳。农村污水的收集管网是现有设施建设的薄弱环节，应进一步加强处理设施施工质量，强化施工监理，做好防渗防漏，切实保障污水的有效收集。

(2)江苏环太湖地区农村生活污水处理设施普遍规模较小，日处理能力<80 m3/d的占61.7%，但是单位投资较高，吨水投资0.5万～2万元的设施占比为73.4%，吨水运行费用集中在0.3～2元，占75.0%。占地面积则差异较大，29.7%的吨水占地面积<1 m2/(m3·d)，10.8%的设施占地面积>10 m2/(m3·d)。其主要原因是，农村污水处理工艺差异较大，生物处理和生态净化工艺需要的占地面积存在显著差异。此外，农村生活污水处理设施普遍规模小，吨水投资显著高于城镇污水处理厂，但运行费用和城镇污水处理厂接近。

(3)现有设施处理技术多样，其中SBR、AO和生物-物化工艺采用率较高。农村生活污水处理应因地制宜、结合农村土地现状和发展规划，选取不同工艺来满足当地需求，同时应重视尾水回用技术的研发，实现农村水环境的可持续发展。

注：本文转载自《净水技术》