我國分散型生活污水治理難點多 看看美國是怎么做的
發(fā)布時間：2018-03-26 來源：目前，我國農(nóng)村生活污水年產(chǎn)生量逐年增多，生活污水隨意排放。不僅影響農(nóng)村居民的飲用水安全以及人居環(huán)境，同時威脅到了水體生態(tài)環(huán)境。然而，目前我國實施農(nóng)村污水處理存在不少難點，農(nóng)村生活污水污染物濃度低、波動大，水量規(guī)模小，且嚴重缺乏維護管理技術(shù)人員及運行管理經(jīng)驗。
美國作為發(fā)達國家，較早開始關(guān)注農(nóng)村污水治理。美國的分散型污水處理系統(tǒng)又稱為就地處理系統(tǒng)。目前，美國超過20%的住宅使用分散型污水處理系統(tǒng)。這些系統(tǒng)服務(wù)著約為25%的美國人，每天處理的污水總量超過40億美加侖(1美加侖=3.785L)。美國在分散型污水處理中的技術(shù)措施與管理機制對我國農(nóng)村污水治理具有很好的參考作用。
一、分散污水處理技術(shù)
1.化糞池一土壤吸收系統(tǒng)
在美國，化糞池一土壤吸收系統(tǒng)在眾多就地處理方法中最為流行。因為它在滿足公眾健康和環(huán)境要求的同時，設(shè)計較為簡單，且價格相對便宜?；S池一土壤吸收系統(tǒng)一般包括化糞池與吸收場地兩部分?；S池作為污水初級處理單元，起到污水的收集和初級處理功能。吸收場地可以分為兩種類型，即礫石型和無礫石型，按照場地形狀又可以劃分為溝式和畦式。
2.土墩系統(tǒng)
土墩系統(tǒng)是高于自然土表的、裝載有填料的污水土地處置方式。主要由填料、吸收區(qū)域、布水網(wǎng)絡(luò)、頂蓋以及表層土壤組成。土地處理方式是大部分地區(qū)處理污水的首選，沒有足夠的土壤過濾污水時，需要人為補充土壤以及填料來進行處理。較多的土壤同時可以加大處理系統(tǒng)與地下水水位間的距離，保證地下水的安全。
3.砂濾系統(tǒng)
砂濾系統(tǒng)是指采用介質(zhì)對污染物進行截留和生物降解的處理裝置，其結(jié)構(gòu)各異，靈活性大，適用范圍廣。砂濾系統(tǒng)按照結(jié)構(gòu)可以分為地埋式、間歇式和循環(huán)式3種。地埋式砂濾系統(tǒng)通過在暗渠中鋪設(shè)粗礫石，并覆蓋沙子以處理污水，占地面積小、無異味。間歇砂濾器通過兩個或兩個以上的處理單元輪流裝填污水，這種輪休機制能夠保證砂濾器中保持好氧狀態(tài)，有利于生物膜的生長，提高污染物去除率。循環(huán)式砂濾系統(tǒng)由化糞池、循環(huán)池和砂濾器組成，通過循環(huán)也可以增加污水中氧含量。
4.污水蒸散系統(tǒng)
污水蒸散系統(tǒng)是通過土壤表面蒸發(fā)和植物蒸騰作用等物理力將污水排入大氣的污水處理設(shè)施。主要由防滲襯墊、布水管和砂床組成，砂床表面可以種植植被。由于需要蒸發(fā)和植物蒸騰等作用力，污水蒸散系統(tǒng)對氣候有較嚴格的要求，僅適合年蒸發(fā)率超過年降水率的干旱、半干旱地區(qū)，且不能在水資源短缺區(qū)域使用。而且由于通過蒸散作用排水，一般不會危及地下水安全，因而地質(zhì)條件適應(yīng)范圍較廣。
5.一體化處理裝置
一體化處理裝置是預(yù)制造的污水就地處理設(shè)施，適用于人口較少、污水流量較小的區(qū)域。傳統(tǒng)處理裝置需要就地安裝，而一體化處理裝置的處理組件直接在工廠進行裝配，然后運輸至指定地點。其結(jié)構(gòu)緊湊、施工工程量小。集成式的污水處理設(shè)施一般具有基本的物理處理單元，包括混凝、絮凝、沉淀、過濾等。最常見的一體化處理裝置有延時曝氣反應(yīng)裝置、序批式反應(yīng)器、氧化溝、接觸穩(wěn)定池和旋轉(zhuǎn)生物接觸器。
目前MBR的研究與應(yīng)用較為廣泛，因為其生物質(zhì)含量高、體積小、出水水質(zhì)好，而膜組件的模塊化性質(zhì)允許其適應(yīng)不同處理規(guī)模的要求。
二、分散污水處理技術(shù)選擇的啟示
1.符合地理條件，滿足選址要求
不同的技術(shù)有其相適應(yīng)的地理條件。化糞池一土壤吸收系統(tǒng)的處理單元是土壤，因而對土壤、地質(zhì)條件有一定要求。合適的土壤需要有良好的滲透性，且土壤水分在一定深度內(nèi)保持不飽和狀態(tài)，從而保證土壤的處理能力。處理系統(tǒng)的位置應(yīng)該遠高于地下水水位和基巖，并和飲用水水源的位置保持一定距離，以減小對地下水等天然水體的威脅。對于選址的地理要求，美國有相應(yīng)的規(guī)則標準。1993年，國家制圖和地理中心(NRCS)對化糞池吸收場建立了限制評級系統(tǒng)用于指導(dǎo)選址。不同的州對于就地處理系統(tǒng)有不同的選址規(guī)則，例如阿拉巴馬州有6項選址參數(shù)，分別是滲透性、到巖石或其他限制層深度、到季節(jié)性水位深度、坡度、洪泛頻率和含水土壤的存在。中國經(jīng)度、緯度跨度大，地形、地貌差異明顯，需要根據(jù)當?shù)氐刭|(zhì)情況考慮是否選擇土壤處理技術(shù)，以保證系統(tǒng)處理性能，避免重蹈覆轍，污染地下水。同時應(yīng)建立詳細的場地評估標準，在選擇技術(shù)前進行場地評估，規(guī)范技術(shù)的選擇流程。當一些土地處理系統(tǒng)不適用時，可以通過增加輔助設(shè)施來改善處理效果，或直接采用一些其他的替代技術(shù)，例如好氧、厭氧等工程化的生物處理設(shè)施。
2.處理能力符合相應(yīng)環(huán)境水質(zhì)要求
技術(shù)選擇前期應(yīng)該對所在地區(qū)進行詳細調(diào)查，包括污水的水質(zhì)、水量，環(huán)境敏感地區(qū)位置，人口密度等。其次確定地表水與地下水水質(zhì)，評估受納水體的易污染程度以及水體自凈能力，根據(jù)環(huán)境和健康風險來確定處理標準。不同地區(qū)對就地處理系統(tǒng)設(shè)置的處理要求應(yīng)有所區(qū)別，對于飲用水水源地、自然保護區(qū)等水質(zhì)敏感區(qū)域，就地處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)要求較高。但對于一般地區(qū)，出水水質(zhì)要求不必設(shè)置過高，從而節(jié)省資金。美國馬薩諸塞州就地處理系統(tǒng)的條例中規(guī)定局部區(qū)域為“氮敏感區(qū)域”，位于該區(qū)域的就地處理系統(tǒng)需要去除進水中40%以上的氮負荷，并以每英畝/天規(guī)定了最大排放流量。我國太湖、巢湖、滇池等流域富營養(yǎng)情況較重，分散型污水處理系統(tǒng)等非點源污染源需要加以控制，因而需要增加脫氮除磷的負荷要求。
3.價格適宜
美國對己有技術(shù)的經(jīng)濟核算十分重視，因為這有利于指導(dǎo)后續(xù)的技術(shù)選擇。早在1979年，EPA發(fā)布了較全面的傳統(tǒng)污水處理技術(shù)資本和運營成本的匯總。洪堡州立大學也編寫了具備成本估算功能的WAWTTAR程序，用于污水處理設(shè)施規(guī)劃或基礎(chǔ)設(shè)施投資的可行性分析，改程序涵蓋了各項分散污水處理技術(shù)。但在發(fā)展中國家，分散型污水的處理缺少經(jīng)濟成本的參考數(shù)據(jù)，因而有必要對國內(nèi)一些己有示范工程進行經(jīng)濟核算。農(nóng)村污水處理技術(shù)的選擇需要結(jié)合當?shù)亟?jīng)濟水平和環(huán)境需求，綜合考慮費用與處理效果的關(guān)系，從而選擇性價比較高的技術(shù)。費用估算時不僅要包括建造費用，還要考慮使用期的運行、維護費用，以及長期必要的維修和替換費用。只有當村莊正確評估自身所能承擔的費用后，才能防止有錢建設(shè)，無錢運行，污水處理設(shè)施建成之后“曬太陽”。
三、分散污水治理的管理機制
1.完善管理條例
為了維持分散型污水處理系統(tǒng)的良好運行，美國分散型生活污水治理有相關(guān)法律法規(guī)的條款保障。聯(lián)邦層面由一些主要的水污染控制法案來實現(xiàn)，例如清潔水法案 ,安全飲用水法案 ,海岸帶管理法案/1990年海岸帶法修正案以及其他聯(lián)邦法案。在州層面，分散型生活污水治理的管理要求通常以涉及相關(guān)領(lǐng)域的法令形式出現(xiàn)，法令種類較多，涉及公共安全法、妨害行為法、環(huán)境保護法或建筑法規(guī)等。但在大多數(shù)州，就地處理系統(tǒng)的管轄權(quán)一般下放至縣或其他地方管理部門。地方管轄部門在執(zhí)法時可以直接執(zhí)行州制定的法規(guī)或執(zhí)行自行制定的更嚴格的法規(guī)。除了強制執(zhí)行的法律要求，EPA同時注重發(fā)布指南手冊對分散型處理系統(tǒng)的管理予以指導(dǎo)，分別于2003年和2005年發(fā)布了《分散型處理系統(tǒng)管理指南》和《分散型污水處理系統(tǒng)管理手冊》等相關(guān)管理文件幫助社區(qū)管理者與戶主進行處理系統(tǒng)的運行和維護。除此以外，就地處理系統(tǒng)的標準化對保證系統(tǒng)的處理性能有著重要意義。美國國家衛(wèi)生基金會/美國國家標準學會(NSF/ANSI)為就地處理系統(tǒng)設(shè)定了各類標準，包括堆肥廁所、化糞池出水過濾器、泵、消毒設(shè)備、瀝濾場等就地處理系統(tǒng)和組件的設(shè)計標準，分散型污水的回用水標準以及場地性能測試標準等，以此將各類分散型污水處理設(shè)施的設(shè)計與驗證過程標準化。
2.突出運行維護
一個處理系統(tǒng)運行成功與否很大程度上取決于運行維護階段。美國分散型污水處理設(shè)施管理分為5種模式，分別是戶主自主模式、維護合同模式、運行許可模式、集中運行模式和集中運營模式。較為簡單的系統(tǒng)可以通過戶主教育，依靠戶主自行維護;較為復(fù)雜的系統(tǒng)則需要供應(yīng)商提供維修服務(wù);由管理責任實體運行的系統(tǒng)則由管理實體負責維護。分級管理維護可以最有效率地保障處理系統(tǒng)的性能。不同的處理系統(tǒng)維護內(nèi)容存在差異。結(jié)構(gòu)較為簡單的處理系統(tǒng)，例如化糞池，需要檢查污泥和浮渣層積累情況，評估泵的性能，檢查機械組件是否正常工作。而續(xù)批式反應(yīng)器等好氧生物處理設(shè)施維護內(nèi)容更多，包括監(jiān)測DO、pH和MLSS濃度等參數(shù)，定期維修曝氣鼓風機、潛水泵等設(shè)備。為了保證維護的服務(wù)質(zhì)量，需要測試從業(yè)人員的能力。一些州和國家貿(mào)易團體，如NSF國際，國家污水運輸商協(xié)會，國家環(huán)境衛(wèi)生協(xié)會和國家環(huán)境服務(wù)中心都制定了相關(guān)培訓和認證計劃，以檢驗從業(yè)人員執(zhí)行系統(tǒng)檢查和其他服務(wù)的能力。而服務(wù)供應(yīng)商也只有通過測試才可進入供應(yīng)商名單。為了保證維修服務(wù)便于追溯查詢，每次維修服務(wù)后需要進行登記，必要時使用聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測設(shè)施。羅德島的Jamestown鎮(zhèn)具有就地處理系統(tǒng)的日常維護監(jiān)測項目，檢查員在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫中記錄監(jiān)測信息。根據(jù)系統(tǒng)的大小、類型和用水情況，每3年或5年檢查一次系統(tǒng)。
3.注重公眾教育
縱觀處理系統(tǒng)失敗的原因，大多數(shù)情況是由于戶主缺乏經(jīng)驗，不能及時有效地維修和更新故障的處理系統(tǒng)，最終導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。公眾教育有利于提高處理系統(tǒng)相關(guān)的操作與管理人員維護系統(tǒng)的意識和能力，主要內(nèi)容包括提醒用戶定期維護，分發(fā)多媒體資料等。EPA每年會舉辦SepticSmart周宣傳化糞池系統(tǒng)的維護，并為戶主提供了具體的維護建議。
4.加強部門合作
(1)聯(lián)邦、州與地方政府
美國環(huán)保署設(shè)立的清潔水州周轉(zhuǎn)基金是很多市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的資金來源，同時也是分散型污水處理項目的重要資金來源。資金的良好運轉(zhuǎn)是聯(lián)邦、州與地方政府良好協(xié)作的結(jié)果。清潔水州周轉(zhuǎn)基金主要依靠聯(lián)邦一州資助關(guān)系向社區(qū)和個人提供低息或無息貸款，貸款返還到周轉(zhuǎn)基金后，再分配給后續(xù)項目。聯(lián)邦主要負責向各州提供撥款，各州負責州內(nèi)CWSRF項目的運作，提供各種類型的資金援助，包括貸款、再融資、采購或保證地方債務(wù)和購買債券保險。當基金不能直接下放給私人實體時，可以通過轉(zhuǎn)手貸款先資助當?shù)卣畬嶓w，再向戶主或其他實體提供貸款或撥款。
(2)聯(lián)邦與合作組織
為了加強EPA與分散系統(tǒng)相關(guān)從業(yè)者的合作，EPA和分散型污水處理的相關(guān)合作組織在2005年建立了諒解備忘錄，這些機構(gòu)包括國家鄉(xiāng)鎮(zhèn)協(xié)會、國家污水技術(shù)人員協(xié)會、國家環(huán)境健康協(xié)會等。EPA和簽約組織的職責包括為從事分散型污水處理系統(tǒng)行業(yè)的人員提供項目、法規(guī)、計劃的信息，準備培訓、授予證書，提升公眾意識，為實施分散系統(tǒng)的組織準備材料等。
(3)州與州
流域性的污水問題僅靠州內(nèi)單獨治理并不能得到很好的解決。對于分散型污水處理，美國各州之間注重區(qū)域合作和信息共享。2015年，為了更好地實現(xiàn)切薩皮克灣的污染物最大日負荷總量目標(TMDL)，特拉華州、馬里蘭州、賓夕法尼亞州、弗吉尼亞州和西弗吉尼亞州簽署了一份合作備忘錄，承諾對用于削減切薩皮克灣氮負荷的就地處理系統(tǒng)的預(yù)處理單元進行數(shù)據(jù)共享，協(xié)議為期5年。這種州際之間合作開發(fā)工具共享數(shù)據(jù)的行為在就地污水處理行業(yè)中尚屬首次。此前處理系統(tǒng)的審批在每個州單獨進行，合作后能夠大大簡化各個州內(nèi)處理技術(shù)的審批流程，降低用戶和制造商的成本。