顾松， 王翔翔，2， 李卫华，2， 薛同站，2， 王嘉富， 程志龙

（1.安徽建筑大学 环境与能源工程学院， 合肥 230601；2.环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室， 合肥 230601）

村镇水污染来源多且分散、 污染物排放时间不规律、 污染治理难度大［1-3］。 随意排放未经有效处理的村镇生活污水将对当地生态环境造成不良影响［4］，中国东部地区推出了一系列措施来减轻农村地区水污染， 如杭州市的农村地区采用了多种技术来控制农村地区水污染， 包括建设污水处理厂、 人工湿地系统和沼气系统等。 据统计， 2018 年农村污水排放前的处理率约为30%［5］， 因此， 亟需加快村镇污水处理项目的建设工作， 进一步解决村镇水污染问题。

我国不同地域之间的地形、 气候条件相差巨大， 各村镇的人口数量、 经济发展状况、 农户生活习惯等均存在差异， 各种因素使得该地域的污水产量、 污水排放标准等均有所不同［6］。 因此， 村镇污水处理项目在工艺设计前， 应对村镇生活污水的水质、 水量等基本特征进行研究， 同时对不同的村镇污水处理模式进行比选［7］。 本研究对安徽省典型村镇生活污水处理状况进行实地调査和监测， 以期为安徽省村镇污水收集和处理方式的研究提供资料支持和技术参考。

1 调查范围和方法

1.1 调查范围

考虑到安徽省地域差别和气候特点对农村生活污水排放模式的影响， 本次调研范围选为： 代表淮北平原的皖北固镇县和宿州市， 江淮之间长丰县和肥西县， 以山地、 丘陵为主的皖南东至县、 黄山市， 以及沿江片区望江县、 无为市和桐城市。

1.2 调查方法

（1） 资料查阅。 前期充分收集各污水处理设施的建设、 运维等相关背景材料。

（2） 现场勘察。 通过现场实地察看、 调阅资料等方式深入调查， 掌握设施运维现状。

2 调查结果

项目组通过实地调研工作， 收集了132 处村镇污水处理工程建设资料， 调查了典型村镇生活污水排放情况、 污染治理工艺和运维水平， 以下主要从安徽省典型村镇污水收集方式、 村镇污水处理设施工艺、 村镇污水站点运行维护3 个方面进行探讨。

2.1 安徽省典型村镇污水收集方式

（1） 庭院收集系统。 庭院收集系统为小型的污水处理系统， 污水处理量约为1.0 m3／d， 庭院收集系统主要用于收集洗漱间、 厨房、 化粪池中的污水， 统一将其排放至设置在庭院中的设施中进行处理。 庭院收集系统如图1 所示。

图1 庭院收集系统Fig. 1 Courtyard collection system

（2） 分散收集系统。 分散收集系统用于处理污水量小于5 m3／d 的污水， 适用2 ～10 户家庭的污水处理， 是在庭院收集系统基础上的扩增， 通过污水管道或沟渠将污水排放至污水处理设施中。 分散收集系统如图2 所示。

图2 分散收集系统Fig. 2 Distributed collection system

（3） 集中收集系统。 集中收集系统主要是村镇级别的污水处理站点所使用的污水收集系统， 通过该系统将各农户产生的污水集中排放到处理设施中。 一般用于10 ～1 000 户家庭的污水处理。 集中收集系统如图3 所示。

图3 集中收集系统Fig. 3 Centralized collection system

不同污水收集方式在安徽省典型村镇污水处理设施中的应用如表1 所示。

表1 不同污水收集方式在安徽省典型村镇污水处理中的适用范围Tab. 1 Application scopes of different sewage collection methods in sewage treatment of typical villages and towns in Anhui province

2.2 安徽省典型村镇污水处理设施规模及工艺分析

安徽省内不同地域差异较大， 各个村镇人口分布不均。 本次调查的132 个村镇污水集中处理工程中， 污水处理设施规模不超过50 m3／d 的仅43 处，约占调查总数的32.58%（18 处为10 ～30 m3／d）。其余89 处设施处理规模均大于50 m3／d， 约占调查总数的67.42%（38 处大于200 m3／d， 28 处大于500 m3／d）。 现场调研规模情况统计如表2 所示。

表2 现场调研规模情况统计Tab. 2 Statistics of field investigation scale

根据目前关于安徽省典型村镇污水厂的调研结果， 污水厂运营单位不同， 采用的工艺也有所差别， 主要包括以下几类： AO 工艺＋脱氮除磷深度处理、 AAAO 工艺、 MBBR ＋活性污泥、 厌氧＋人工湿地、 AO 工艺＋MBBR、 AO 工艺＋人工湿地、AAO 工艺、 BAF 工艺。 主要污水处理工艺应用情况及其优、 缺点如表3 所示。 部分实地考察的典型案例如表4 所示。

表3 主要污水处理工艺应用情况及其优、 缺点Tab. 3 Application situation of main sewage treatment processes and advantages and disadvantages thereof

表4 部分实地考察村镇污水处理站调研情况Tab. 4 Investigation of some field visit to sewage treatment stations in villages and towns

2.3 污水处理设施运行管理模式分析

（1） 资金渠道（投资主体）。 安徽省典型村镇污水处理设施的建设和运维费用目前主要以各级政府财政资金和民间社会资本为主， 部分地区把村镇污水收集和处理的工程建设与美丽乡村建设相结合，污水管网先建设好后再进行美丽乡村建设和农村环境整治， 这样既加快了村镇污水管网及设施的建设， 又避免了出现重复建设、 资金浪费的现象。

（2） 运行、 维护方式。 就目前安徽省典型村镇污水设施管理而言， 主要是利用市场机制， 通过政府购买服务以第三方身份介入运维接收阶段、 运维阶段， 且每个阶段各有不同。 主要有以下几种形式：①PPP（肥西县、 长丰县、 望江县及东至县模式），该模式指政府与私人组织之间， 以合作建设城市基础设施或提供某种公共物品和服务为目的， 通过特许权协议建立合作关系， 同时签订合同明确双方的权利和义务， 以达到更好的工程效果［8］。 ②EPC＋O（望江县高士镇模式）， 该模式下总承包商不仅需要负责建设期的任务（设计、 采购、 施工）， 还需要在运营期内对工程进行运营维护， 在项目运营效率不断提升的同时还可以降低整个项目生命周期内的成本［9］。 ③EPC 和O 分开， EPC 即指在项目建设期的设计、 采购、 施工， 承包商负责工程建设任务的全过程总承包， 并负责试运营服务， O 则是指项目在完工之后的是运营、 维修、 操作与保养阶段， EPC和O 分开即是将这两部分归于不同的承包商［9］。

3 污水处理存在问题及原因分析

3.1 污水收集方面

（1） 村镇生活污水收集方面面临多种问题， 村镇污水已建管道大部分为雨污合流， 导致进入污水厂（站）的污染物浓度较低、 面广且分散； 受村镇居民用水习惯影响， 生活污水不能有效进入污水收集干管， 导致实际收水率远低于设计值， 污水处理效果不理想。

（2） 村镇生活污水水质、 水量受人口数量、 当地经济发展水平、 农户生活方式及季节性变化等因素影响较大［10］。 目前安徽省一些农村常住人口以老年人为主， 仍然不习惯用水厕， 导致厕所洗浴灰水、 厨房用水和洗衣废水等直排， 管道进水量小，且浓度偏低。 山区的村庄内农户居住分散， 污水不易集中收集。 村镇污水排放昼夜变化较大， 且不连续性排放， 时变化系数一般在3.0 ～5.0， 假期时甚至可达到10.0 以上［11-12］。

（3） 村镇生活污水普遍存在碳源不足的问题，有的场站进入调节池的污水除氨氮、 总氮外均已达到排放标准的要求， 主要原因是管网收集到的黑水较少， 灰水较多， 雨水入渗严重等。

3.2 处理工艺选择方面

（1） 目前安徽省典型村镇污水处理工艺很多是城市污水处理工艺的微型化， 也有生化工艺联合人工湿地工艺， 在适应水质水量变化和抗冲击负荷方面， 应根据村镇污水的水质特征、 水量变化和处理要求等进行相应调整。

（2） 湿地处理工艺的效果受季节影响较大， 冬季处理效果较差， 部分地区采用了人工湿地工艺来处理村镇生活污水， 存在运行效果不稳定的问题。

（3） 村镇生活污水处理中污泥排放等问题考虑不全面， 亟待开发和探索适应村镇生活污水处理的新型工艺。

3.3 运维管理方面

村镇生活污水的水量偏小， 且水质水量变化较大， 吨水电耗较高， 污水处理成本、 运营费用略高于市政污水厂［13］。 村镇生活污水处理设施运行费用主要包括管理费、 电费、 养护费、 药剂费、 污泥处置费用及其他费用等， 设备老化甚至损坏等问题逐渐加大了维持污水处理设施正常运行的难度［14］。

在选择村镇生活污水处理设施运行管理模式方面， 建议从项目长期运行的角度出发， 综合考虑项目生命周期评价、 污水处理碳减排和污水处理生态相容性等诸多方面因素。

4 安徽省典型村镇生活污水处理技术适应性评估

村镇生活污水处理设施的建设应多方考虑， 在比选处理工艺时， 首先应从工艺的有效性、 经济性、 可行性3 个方面进行考察。 工艺的有效性主要是指该工艺对各种污染物去除效果， 经济性主要指该工艺的建设成本及经济收益等， 可行性主要是指该工艺的技术稳定性、 管理方便性和环境适宜性［15］。结合文献［15］， 从以上3 个方面对4 种典型工艺进行适应性评估。

（1） 厌氧池＋跌水接触氧化＋人工湿地或生态沟渠组合工艺在存在地势差的皖南、 皖西地区的可行性较好。 皖南多丘陵地带， 可以利用地势差兴建工程， 平原地区使用时需考虑水泵提升的可行性。

（2） 厌氧池＋微动力高负荷地下渗滤（TBO） ＋后处理组合工艺适用范围较广。 在皖南、 皖西地区使用时需考虑其环境适应性与占地面积等方面因素。

（3） 沼气净化池／厌氧池＋稳定塘／人工湿地组合工艺的经济性较好， 适用于经济相对落后的地区。

（4） 太阳能微动力生物接触氧化法＋人工湿地组合工艺适用范围较广， 该工艺能够高效处理村镇生活污水， 总体上污染物去除效率较高， 且工艺成熟、 稳定性高， 运行维护简便， 但基建成本较高，在皖北地区使用时需考虑冬季温度因素的影响。

5 结论

通过对安徽省典型村镇生活污水处理模式进行调研， 分析了安徽省皖北、 皖中、 皖南以及沿江片区典型村镇内农村污水处理站点的污水处理状况。在此基础上， 对各片区的污水处理技术进行了优选， 提出了适用于不同区域的村镇生活污水处理的工艺， 该调研成果可为安徽省村镇生活污水处理设施的建设和运营管理等提供参考。