發布時間：2021-02-25所屬分類：農業論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要環境衛生文明是人類文明的重要標志。基于水沖廁所+管道排放的末端處理模式是人類開發的第一種實現環境衛生現代化的路徑，技術成熟但局限性大。本文重點論述鄉村分散污水處理的應用，并以常熟市為例介紹了縣域污水統籌處理，進而提出鄉村環境衛生資源化綜
摘 要 環境衛生文明是人類文明的重要標志。基于“水沖廁所+管道排放”的末端處理模式是人類開發的第一種實現環境衛生現代化的路徑，技術成熟但局限性大。本文重點論述鄉村分散污水處理的應用，并以常熟市為例介紹了縣域污水統籌處理，進而提出鄉村環境衛生資源化綜合治理的方案。鄉村環境衛生資源化綜合治理的核心是將糞尿和餐廚廢物轉化為以肥料為主的資源并回用于農田施肥，關鍵技術原則是源頭分離分類、生產生活協同、就近就地處理利用，符合可持續發展的要求。
關鍵詞 鄉村;環境衛生;廁所革命;資源化綜合治理;分散污水處理
新時期鄉村環境衛生治理的系統需求
人類環境衛生文明進步的階梯
環境衛生治理泛指人類處理處置自身排泄物等生活廢物(包括氣、固、液三種形態)以及在清洗身體、生活用品和生活場所等活動中所產生的廢水的過程。“生活衛生”這個詞與“清潔”相關聯時有兩重含義，第一重含義是“保持人體自身的清潔”，對應于英語中的“hygiene”;第二重含義是“保持生活場所的清潔”，對應于英語中的“sanitation”。在傳統的生活方式下，人們的用水量和對物質的消耗都極小，生活衛生的過程幾乎不會對環境產生有害的排放。隨著現代生活方式的產生和普及，生活中所排放的廢物、廢水越來越多，尤其當大量人口集中居住時，排放的有機質、氮、磷等物質超過生態環境的承載力，從而導致環境污染，現代意義的環境衛生(environmentalsanitation)因應這種需求而產生。
環境衛生文明是人類文明的重要標志，迄今共有五個發展的階梯，如圖1所示。第一層階梯是“衛生(hygiene)”—防止人體對糞尿等廢物廢水的暴露，這是最基本的健康需求;第二層階梯是“舒適(esthetics)”，這是對“美”的追求，實質是隔除人體感官對不良氣味、視覺等的暴露，進而對人體暴露進行預警，反映了更高層次的健康追求。在傳統的生活方式下，只要人們勤快些、講究些，“衛生”和“舒適”均可以通過簡單的勞作來實現。隨著近代管道供水和排水技術的出現，尤其是水沖廁所的發明，人們可以通過以“機器”為代表的現代化工具實現“衛生”和“舒適”的目標，使如廁和清掃都變得更加便利，這是現代生活方式的標志性事件，代表著環境衛生文明的第三層階梯。為了控制現代生活方式所導致的環境污染問題，人類又發明了污水和垃圾處理，目的是讓最終排放的污水和垃圾符合某種設定的“環境標準”，這是文明的第四層階梯，可以稱為“達標排放”。有必要說明的是，現有的環境排放標準都是技術經濟與環境需求妥協的產物，達標排放并不等同于沒有污染，而且當前人類在實現環境衛生的同時，需要消耗很多水、物資、能源，對生活廢物中的有用資源回收利用的水平也很低。為此，人們提出可持續發展的目標，這是第五層階梯，也是目前人類所能看到的環境衛生文明的最高境界。
由于沒有管道，傳統廁所一般只能把糞尿暫存在下部設置的容器內，因此不宜在起居室內安裝，其清掃及轉運也需要依賴人力操作。人類發明的第一種實現環境衛生現代化的路徑是以“水沖廁所+管道排水+污水處理”為標志的技術系統。在水沖廁所中，水不但作為便器清潔的介質，更主要的是作為水力輸送的介質。普通的下水道的排水動力是水力自重，為了保證廁所廢物不至于在管道內沉積，必須有足夠的水量才能維持所需的流速，這是水沖廁所需要大量水的原因。眾所周知，人糞尿在我國的傳統農業中是舉足輕重的肥料來源，直到20世紀90年代，城市環衛將收集的糞尿出售給農民做肥料仍是普遍的做法。但是將傳統廁所改成水沖廁所后，所排的廢水濃度太低，并且還會進一步地在下水道中與其他廢水混合排放，因此沒有作為肥料利用的價值。為了滿足環境排放的要求，人們不得不在下水道的末端對污水進行處理，因此第一種實現環境衛生現代化的路徑也叫“末端處理模式”。盡管人們想方設法回收污水垃圾中的有用資源、減少末端處理的成本，但總體而言進展不大，大幅度回收資源和降低成本的前景都很有限。
當前我國各地都在開展轟轟烈烈的農村改廁運動，除少數經濟不發達的北方地區還主張安裝旱廁之外，多數地區及農戶都更樂意安裝水沖廁所。但目前有能力為農村建設完整下水道和污水處理設施的地區還很少，因此旱廁改水廁存在巨大的環境隱憂，也為未來沉重的財政負擔埋下伏筆。
鄉村環境衛生治理的系統思維
糞尿排放及廁所在鄉村環境衛生治理中最令人關注，但是完整的鄉村環境衛生治理的對象還包括餐廚、洗滌和清掃等環節所產生的廢物、廢水。鄉村環境衛生治理的技術系統與需求如圖2所示。
盡管我國各地鄉村發展的水平有很大差距，但新時期的廁所革命顯然不同于新中國成立之初的愛國衛生運動和20世紀90年代的改水改廁行動，必須要將鄉村環境衛生現代化提到議事日程上來[1]。基于基礎設施建設的規律性，對于發達和中等發達的鄉村，在規劃和建設時應盡可能一步到位，實現環境衛生治理的現代化。實現現代化最主要的投入在改善便利性方面，因此對于落后、偏遠或者基礎條件不足的鄉村，可以考慮分兩步走，第一步先使系統設施的衛生性和舒適性達到現代水準，并對糞尿進行資源化的利用，第二步待條件改善后再進行徹底的現代化改造。鄉村環境衛生治理必須要有系統思維，可以用“一個宗旨、兩條基準、三位一體、四項統籌”來進行概括。
“一個宗旨”：必須以實現鄉村環境衛生基礎設施與服務體系的現代化為最終目標，一張藍圖繪到底，避免短期行為。
“兩條基準”：一是滿足鄉村居民對改善生活衛生條件的需求;二是滿足生態環境保護的要求，實事求是，務求實效。
“三位一體”：室內衛生、公共排水或廢物收集、終端污染控制三個技術環節必須是一個整體，切忌割裂建設和運行管理。單個環節的最優并不等同于系統最優。任何一個環節的缺失或者運轉不良，都會使整體無法運轉或宕機。
“四項統籌”：一是統籌廢水和廢物治理。廢水和廢物一體化治理的意義在鄉村尤顯重要[2]，應該從系統優化的角度進行設計。二是生活和生產統籌[3]。無論是人的糞便、畜禽糞便還是農業秸稈，都是源自農業、源自大地，回歸農田利用還可以減少化肥的污染問題。三是區域統籌[4]。鄉村居住分散、聚落規模小，通過區域統一建設、統一運行有利于提高集約化程度、降低運作成本。四是近期與遠期要統籌，近期目標要服從于總體目標，并且在分步建設中要注意過渡性投資與永久性投資的統籌，避免浪費。
鄉村環境衛生治理的管理需求
鄉村環境衛生治理最終落實在基礎設施與服務系統的建設和運行上，在表面上看屬于技術問題，但高效實施的前提和保障在于管理。技術系統的不同組成部分有不同的利益屬性，室內部分具有顯著的私有性，社區環境和生態環境雖都有公共屬性，但利益主體也不完全重疊，這些都增加了管理的難度。當前在鄉村環境衛生治理中出現的問題，技術缺乏都是表象，背后往往都隱藏著管理問題。
我國應盡快建立鄉村環境衛生治理的管理體系[4]，重點要解決以下問題。
第一，責任管理。一是明確鄉村居民作為清潔衛生與污染排放主體的責任，同時明確城市居民與企業作為區域圖2鄉村環境衛生治理的技術系統環境衛生與污染治理共同利益人的責任。通過立法為從源頭上解決鄉村環境衛生治理所需要的資金與資源供給的問題提供依據。二是明確各級政府統籌資金、組織及管理鄉村環境衛生治理的責任，為持久和有序推進鄉村環境衛生治理奠定依法行政的基礎。
第二，行業管理。鄉村環境治理的技術系統有著顯著的公共基礎設施建設與服務的特征。政府必須發揮主導性的組織和管理責任，其中涉及技術組織和管理的內容需要落實在行業管理上，包括全國及區域性的治理規劃、技術標準與行業監管、行業支持(公益研發咨詢、面向公眾的宣傳教育、行業培訓等)。
第三，項目管理。針對建設與運行維護的需求，我國適宜以縣域為基本單元規劃和組織開展鄉村環境衛生治理，統籌各種資源，統籌多元目標，提高工程績效。在具體工程項目的組織實施中，提倡政府—企業—農民(農業生產)三方合作。尤其是當有再生資源需要回用于農業生產時，農民或農業生產者的積極參與具有特別重要的意義，建議各地積極探索落地的具體形式。
第一種現代化實現路徑與常熟案例基于“水沖廁所+管道排放”的末端處理技術是人類發明的第一種實現環境衛生現代化的路徑，在全世界的城市和發達的鄉村得到普遍應用，其基本特征包括以下四個方面。第一，生活衛生排放劃分為污水和垃圾，并歸屬不同的部門與行業管理。第二，通常將所有廢水混合在一起排放，成為生活污水。第三，雖然倡導垃圾分類，但實施上的管理難度頗大，世界上只有少數國家取得成功。第四，污水通過污水處理廠(站)進行處理，達標后排放或再生回用;垃圾主要通過填埋或焚燒的方式進行處理處置。垃圾的資源化特別依賴分類收集。
與垃圾相比，鄉村生活污水處理的技術難度更大，所需投資也更大，因此本文重點討論第一種現代化路徑下的鄉村污水處理問題。
鄉村污水處理的模式與技術選擇
將鄉村污水合并到城市進行處理，或者將廣大范圍內的鄉村污水匯集在一起進行處理，在本質上與城市污水處理沒有區別，主要任務都是鋪設下水道和建設運行污水處理廠。人類在這方面已經有超過100年的大規模應用和研發的歷史。本文重點討論對鄉村污水進行就近就地的處理，也就是分散污水處理。
鄉村居民居住分散，一是聚落規模小，二是人口密度小，這意味著要把廣大范圍的鄉村污水收集在一起進行處理，管道鋪設方面的成本在多數情況下都會高到難以接受。為此，人們發明了村組(社區)污水處理和分戶污水處理的方式，統稱為分散污水處理(相對于城市大規模、區域集中收集的污水處理而言)。與集中污水處理相比，分散污水處理有很多優勢。第一，可依據住宅和社區建設的進度和空間布局靈活設置，避免復雜的規劃需求。第二，處理后的污水分散排放，易于充分利用有利生態條件，消納或進一步降低污染，從而可以放寬污水處理設施排水的水質要求;發達國家對小于50噸/天的分散污水處理普遍沒有強制性的排放水質標準。第三，污水分散排放還有利于生態補水，再生水回用的輸水成本也較低。經過40多年的大規模應用與研發，目前分散污水處理的控污性能已經完全可以與集中處理相媲美，并且隨著制造、安裝和運維等工程化技術的進步，綜合污水收集和處理的成本過高，在多數的鄉村分散污水處理的方式要比集中處理的方式更為經濟。分散污水處理的缺點是終端污水處理的設施缺乏規模效應，處理每噸污水的設施投資和運行成本都要比集中污水處理廠更高。分戶污水處理是最為分散的排水和污水處理方式，又稱就地處理(onsitetreatment)，其最大的特點和優勢是無需鋪設公共下水道，污水處理設施屬于住宅的附屬設施，就近設置，因此其優點還包括污水處理設施可以納入私有財產管理，最大限度地避免公共排水中常常遇到的“鄰避問題”。
相關期刊推薦：《環境保護》EnvironmentalProtection(半月刊)1973年創刊，環保科技刊物。宣傳我國環境保護的方針政策、法制與管理，報道環境保護領域的科技成果，內容涉及污染防治技術、監測與評價、環境標準、環境經濟、環境與健康等方面，介紹國內外環保的新技術，交流各地環保先進工作經驗。
村組(社區)污水處理，有時候也稱為組團處理(clustertreatment)，是對相對獨立的聚落內的生活污水進行統一收集、統一處理的排水與污水處理方式，因此村組污水處理的公共設施包括覆蓋村組(社區)的小型下水道系統和污水處理站。村組處理的優勢和劣勢都是介于集中處理與分戶處理之間。
集中處理、村組處理、分戶處理的集中性和分散性都是相對的，在規劃設置時除了考慮社會性和環境性的因素外，重點是比較生命周期內的排水和污水處理的總成本[5]。對此可以請規劃設計人員進行專門的技術經濟比較，沒有必要預先在地圖上畫線，規定多少公里之內適宜集中、多少公里之外適宜分散，因為下水道的修建成本是污水處理投資的最大變量，不僅受管道長度的影響，而且受地面障礙和地下施工條件的影響也極大。
生活污水處理需要控制的主要污染指標包括有機物(以COD表示)、氨氮、總氮和總磷等，主要的技術原理以微生物對污染物的生化分解為主，輔助物化處理等手段以強化污染控制效果。分散污水處理設施的工藝技術與大型污水處理廠的工藝技術最主要的差異在于，前者在工藝的選擇、反應器的結構和工藝參數的設置方面針對小微型排水的水質、水量特點進行了適應性的安排。鄉村擁有相對有利的土地等自然條件，因此分散污水處理也比較適宜采用強化自然處理的方式，即生態處理。
農村污水處理的工藝類型和技術形式十分繁雜，可按照處理器設置的方式分為構造型處理、強化自然處理和組合型處理三種類型[6-7]。第一，構造型處理。以現場建造的構筑物或工廠預制的反應器為主，通過高度可控的生物化學與物理化學反應，獲得高速高效的廢水凈化效果。構造型處理的典型特征是需要通過人工曝氣的方式給生化反應提供氧氣。構造型處理的工藝類型很多，適用于農村污水處理的主要有：(1)生物膜法，如生物接觸氧化、生物曝氣濾池、生物轉盤、生物滴濾塔;(2)改良活性污泥法，如續批反應器工藝(SBR)、膜—生物反應器工藝(MBR)。構造型處理所需要的反應容器和設備既可以在現場用混凝土構筑和安裝，也可以在工廠進行一體化預制，然后運到現場安裝。比較而言，小微型的處理適宜采用后者。
構造型處理是人工強化程度最高的污水處理形式，優點是可控性強，受自然條件限制較少，易于標準化，效果穩定;缺點是建設與運行成本高。構造型技術適用于人口密集、可利用的土地等自然資源有限的場合。
第二，生態處理。它是利用人工強化或構建的土壤、濕地、水塘等生態系統對污染物質的消納能力進行污水處理的方法。在人工強化的生態系統中，會同時發生微生物的分解作用、土壤等介質的攔截和吸附等作用、動物攝食作用、植物吸收作用等。生態處理中所需要的氧氣主要來自自然的充氧過程。常見的生態處理工藝包括人工濕地、氧化塘、土壤滲濾等。
生態處理的優勢在于可以發揮并強化自然界對有機質、氮、磷等主要污染指標的消納能力，相比完全人工的構造型系統，可以降低處理器設置和運行的成本，尤其是可以利用土壤過濾吸附、植物吸收、動物捕食等復合的生態鏈作用，對水進行深度凈化。
生態處理的弱點與優勢共生。與構造型技術相比，生態系統操控較為困難，污染降解效率低，易受環境因素影響，處理效果不穩定。在自然資源很豐富的情況下，生態處理不失為一種好的辦法，尤其可以與景觀建設協同一體化。但在自然資源緊張、土地價值較高、追求高效快速除污的情況下，生態處理則有不可承受之重。
第三，構造—生態組合處理技術。構造型處理最大的優勢是易于實現高強度的好氧生物處理，高效、高速地去除COD和氨氮等污染物質;生態處理最大的優勢則是可以通過復合的生態鏈作用，深度地去除各種污染物質，并且易于實現高效低成本除磷。鑒于此，人們提出構造—生態組合處理技術，通常在前段采用構造型處理以求高效脫除有機質和總氮，后段采用生態型處理來除磷并強化水質凈化。組合方式可以靈活多樣。
從總體上來講，分散污水處理的技術已經發展得很成熟。我國開展的相關研究很多，在實驗室研究方面已經與世界同步甚至處于世界領先地位，但我國至今仍未形成高效的工程化技術儲備，包括規模化生產制造、大批量建設與運行維護的技術。目前適用于農村地區應用的分散污水處理技術很多，關鍵是必須保證建設與運行資金充足，防止以次充好、偷工減料。在同等的科技與制造水平下，不同的工藝或技術的差異，往往是技術經濟與性能的交換。各地應根據自身的特點和需求進行選擇，尊重技術規律。總體而言，在土地資源比較緊張的地區，應優先選用構造型的技術。另外從長遠看，我國人工成本上升速度很快，建議在基礎設施建設時要有一定的前瞻性，適當提升設備設施的技術先進性，減少對人力的需求。——論文作者：范彬張玉李亞惠呂明環JeanJoëlRolandKinhoun朱仕坤錢婷婷
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