东北寒冷地区农村生活污水处理工艺技术与难点_孙凌波.pdf

净水技术 2023,42(2):39-46,116Water Purification Technology孙凌波,胡明忠,梁明明,等.东北寒冷地区农村生活污水处理工艺技术与难点J.净水技术,2023,42(2):39-46,116.SUN L B,HU M Z,LIANG M M,et al.Technological processes and difficulties of rural domestic wastewater treatment in cold areas in northeast ChinaJ.Water Purification Technology,2023,42(2):39-46,116.东北寒冷地区农村生活污水处理工艺技术与难点孙凌波,胡明忠,梁明明,吴永娟,刘立影,侯兴顺(长春工业大学化学工程学院,吉林长春 130000)摘 要 由生活污水而引发的农村水体污染已成为亟待解决的重大难题。东北地区寒冷的气候、复杂的地形地貌、薄弱的农村经济实力、原始的技术及管理水平为农村生活污水的有效处理增加了难度。当前,针对我国东北寒冷地区农村生活污水的研究相对较少,文章充分结合该地区农村生活污水现状及其典型特征,论述了东北寒冷地区农村生活污水治理所面临的难点及问题,并提出在东北寒冷地区具有良好适应性的农村生活污水处理技术,旨在为当地农村生活污水治理提供参考与借鉴经验。关键词 寒冷地区 农村生活污水 现状 难点 污水处理技术中图分类号:X799.3文献标识码:A文章编号:1009-0177(2023)02-0039-09DOI:10.15890/ki.jsjs.2023.02.005Technological Processes and Difficulties of Rural Domestic Wastewater Treatment in Cold Areas in Northeast ChinaSUN Lingbo,HU Mingzhong,LIANG Mingming,WU Yongjuan,LIU Liying,HOU Xingshun(School of Chemical Engineering,Changchun University of Technology,Changchun 130000,China)AbstractRural water environmental pollution caused by domestic wastewater has become a significant problem to be solved desperately.The factors,such as cold climate,complex topography,weak rural economic power,primitive level of technology and management in northeast China,increase the difficulty of effective treatment for rural domestic wastewater.Currently,there are relatively few researches on rural domestic wastewater in cold areas in northeast China.Combining with the existing condition and typical characteristics of rural domestic wastewater in this region adequately,not only does this paper discuss the difficulties and problems faced by rural domestic wastewater treatment,but also puts forward the rural domestic wastewater treatment technologies with favourable adaptability in the cold area of northeast China,aiming to provide references and experiences for local rural domestic wastewater treatment cause.Keywords cold areas rural domestic wastewater existing condition difficulties wastewater treatment technology收稿日期 2021-10-16作者简介孙凌波(1996),男,硕士,研究方向为水污染处理,E-mail:2056068867 。通信作者 胡明忠(1966),男,博士,副教授,研究方向为水污染处理技术与工艺设备研究,E-mail:。随着乡村振兴战略的不断推进,农村居民的生活水平已得到极大改善,污水产生量逐年攀升,其中大多数污水未经处理即排放至水体环境,导致水体污染形势愈发严峻。农村水体环境较为脆弱,一旦超过其自身净化能力,将会对农村水源地以及居民的身心健康产生严重威胁。自农村人居环境整治三年行动方案颁布以来,农村地区水体污染防治已取得了阶段性的胜利,各水体流域水质朝着总体向好的方向发展,然而,位于我国东北地区的松花江流域以及辽河流域的部分河流仍处于污染状态。2020 年中国生态环境状况公报显示,松花江流域除黑龙江水系为轻度污染外,其余水体水质均达到良好以上水平;相较而言,辽河流域的总体水质较差,除了大凌河水系、鸭绿江水系以及大辽河水系水质较好之外,干流和主要支流均为轻度污染1。东北地区冬季寒冷而漫长,气候是影响农村污93水处理技术选择的重要因素。同时,复杂多样的地形地貌、分布分散的村屯以及居民聚集程度的差异增加了污水收集的难度。另外,东北农村地区较为落后的经济水平导致大部分农村并没有足够的经济实力来建设完善的污水处理设施2。农村居民淡薄的环保意识、相关政策以及法律法规的缺失也使农村污水治理事业受到阻碍。本文结合东北地区农村生活污水处理现状以及水质特征,提出当前农村地区污水治理所存在的难点和困境,并针对性地提出适用于该地区的污水处理技术,为东北农村污水治理事业的长效推进提供参考。1 东北地区农村生活污水处理现状及水质特征国外从很早就开始针对农村污水进行相关处理技术的开发与研究,经过半个多世纪的发展,已经形成了较为完善的农村污水治理体系,发明了许多先进的技术并积累了大量成熟宝贵的经验,如日本 JARUS 模式净化槽3、美国分散型污水处理系统4、韩国湿地污水处理系统5、荷兰一体化氧化 沟6、德 国 百 乐 克(BIOLAK)污 水 处 理 系统7、澳 大 利 亚 非 尔 脱(FILTER)污 水 处 理 系统8、美国高效藻类塘(HRAP)9以及 Living Ma-chine System10等。在此基础上,这些发达国家还制定了相关法律法规以保证农村污水治理朝着标准化和规范化方向不断发展11。与发达国家相比,我国对于农村污水处理的研究仍处于起步阶段,尚未形成能够面向农村地区大范围推广与普及的研究成果,目前仅在部分经济较为发达的南方地区如江苏、浙江、上海等地建设农村污水治理示范工程,而在东北寒冷地区仍缺少相关示范工程的有力指导。表 1 显示了东北地区对农村污水处理情况的统计数据分析,由此可知,东北地区未对生活污水进行处理的乡镇仍占极大比例,再加上国家和地方针对农村污水治理的相关规范以及法律法规尚不完善,导致在农村污水处理的技术开发和管理上均远落后于世界发达国家12。表 1 东北地区农村污水处理统计Tab.1 Statistics of Rural Wastewater Treatment in Northeast China项目建制镇乡辽宁吉林黑龙江辽宁吉林黑龙江总数/个612391471189165332对生活污水进行处理的乡镇数/个197138115293019比例32.19%35.29%24.42%15.34%18.18%5.72%我国东北地区农村生活污水主要表现出以下特征:(1)农村生活污水一般分为黑水和灰水,黑水由尿液、粪便、冲厕污水以及圈舍冲洗污水组成,而灰水则由洗涤和洗浴污水、餐厨污水等组成,黑水的污染物浓度远高于灰水;(2)生活污水中 N、P 以及有机物含量较高,同时还存在着大量病原微生物,一般不含重金属等高毒性物质13;(3)农村地区人口规模较小,稍大一些的村庄有一二百户,而小的仅有10 户左右,故产生的污水总量相对较少,一般低于500 m3/d14;(4)居民生活习惯较为接近,污水一般呈间歇排放且时间段相对集中,具有一定的规律性,通常在早中晚出现排水高峰,而其他时间段则较少甚至零排放,日变化系数较大,可达 3515;(5)由于村落分布状况以及人口聚集程度的差异性,同时大部分农村地区经济仍处于欠发达水平,尚未建设完善的污水收集系统,也无法充分、有效地利用市政管网系统,污水仅通过简单的明渠或暗沟排放甚至随意泼洒,污水排放呈现出较强的随机性和分散性16;(6)东北地区多样的地形地貌以及不同农村的人口规模、生活习俗、经济水平等因素导致农村地区的污水水量、水质均存在一定程度的区域性差异。2 东北寒冷地区农村污水治理难点分析我国东北寒冷地区农村污水治理主要存在以下几个难点。(1)农村地区居民文化水平有限,中国农村统计年鉴 2020显示,80%以上的农村居民文化程度集中在小学及初中水平,接受过高中及以上教育程度的居民仅占 11.2%,因而对污水治理的认知相对匮乏,环保意识和生态意识淡薄,缺乏治理污水以及保护农村环境的积极性和主动性17。此外,基层地方政府对于农村生活污水治理工作的宣传力度仍有待提升。04孙凌波,胡明忠,梁明明,等.东北寒冷地区农村生活污水处理工艺技术与难点Vol.42,No.2,2023(2)由于农村和城镇地区在地理条件、经济发展水平、居民聚集情况、生活习惯以及污水处理规模等诸多方面均存在较大差异,现有较为成熟的城镇污水处理模式和工艺在农村地区污水处理中往往表现出较差的适应性18。(3)东北地区冬季的严寒气候导致各类污水处理系统中的微生物以及植物活性受到抑制,严重影响污水处理设施的净化效果,甚至可能无法启动运行19。(4)城镇与农村地区的环保资源配置严重失衡。在农村地区从事污水治理的相关专业技术人员极为稀缺,大多数农村污水处理设施建成后,仅对当地村民进行简单培训后即进行污水处理设施的日常运营和管理,导致污水处理设施的运行维护不理想,进而降低其处理效率20。(5)农村地区污水治理工程资金缺口巨大,基础设施建设极度匮乏,污水治理事业的推进受到严重阻碍21。尽管东北地区农村居民人均可支配收入较往年已有显著提升,但仍难以承担污水处理设施建设所需的巨额费用,对于农村污水治理项目的建设还只能依靠政府的投资。此外,污水处理系统建成后还需要进行相应的维护和保养工作,产生运行和维护成本,缺乏持续的资金供给,使污水处理设施在农村地区维持长期良性运转面临挑战。(6)尽管各省已相继发布了农村生活污水处理设施水污染物排放标准,但目前针对农村地区污水治理所制定的相关标准和法律体系尚未完善,在处理设施建设、具体工艺参数以及运行维护等方面的规定仍处于空白状态,导致农村地区污水处理设施在规划设计以及实际建设阶段缺乏科学的理论指导,运行效果难以得到保障。(7)未建立有效的监管体制,农村污水治理工程存在管理主体不明的乱象,各级政府和职能部门权责归属模糊,同时还缺乏长期运行效果的监测评价体系22。3 东北寒冷地区农村污水处理技术探究3.1 选择原则针对东北寒冷地区农村生活污水处理技术的选择要充分结合当地情况,从实际出发,因地制宜地选择能够克服冬季寒冷气候、经济实用、操作简单