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从美国100多年的农村分散污水治理实践中,我们能学到哪些干货?
栏目:行业动态 发布时间:2018-09-30
近二十年来,我国污水处理不断兴建,污水处理率持续提高,但主要集中在城市,全国大部分农村的污水仍得不到处理。美国将人口小于1万人的聚集区称为农村地区,农村人口约为1. 18亿人,占总人口的37. 3%。

近二十年来,我国污水处理不断兴建,污水处理率持续提高,但主要集中在城市,全国大部分农村的污水仍得不到处理。美国将人口小于1万人的聚集区称为农村地区,农村人口约为1. 18亿人,占总人口的37. 3%。19世纪50年代,美国农村开展了分散式污水处理系统的实践,经过一百多年的发展已经形成了比较完善的农村生活污水治理体系。因而,学习研究美国的分散式农村污水治理政策及技术,对于现阶段我国即将开展的农村污水治理工作具有重要的参考意义。

一、美国农村生活污水治理政策简述

1.政策依据

美国农村污水治理适用于《清洁水法》。《清洁水法》通过生活污水排放标准对农村污水处理设施进行监控,采用国家污染物排放消除制度对排入地表水的农村水处理设施实行排污许可证制度,使用最佳管理实践对水质受损流域内的农村面源污染进行控制,采用最大日负荷总量计划对水质受损流域的所有农村污染源(点源和面源)制定排放限值,实行总量控制。

2.排放标准

根据1972年《清洁水法》301条规定,美国的生活污水处理设施在1977年6月1日前全部执行二级处理标准;若水体中含有氮元素,生化处理过程中发生硝化反应,BOD5指标不能准确反映出水水质情况时,用CBOD5取代BOD5指标。若出水排入地表水,受纳水体不能达到水质标准,就要达到更为严格的基于水质的排放限值;如果受纳水体列入《清洁水法》303(d)条款中的受损水体清单,排放限值则需根据最大日负荷总量计划分配日允许排放负荷,制定排放限值。

3.财政补助

1987年的《清洁水法》授权联邦政府出资为各州设立一个滚动基金,其中各州需配套一部分资金(约为联邦政府的20% )。该基金以低息或无息贷款的方式资助各州实施污水处理和非点源污染防治项目。贷款的偿还期一般不超过20年。所偿还的贷款以及利息再次进入滚动基金用于支持新的项目。2015年,各州均已有比较完善的滚动基金计划,已向污水处理项目贷款958亿美元(分散式污水处理约占4% )。

1987年《清洁水法》修正案319(h)条款创设了非点源319部分资金项目,该项目向州、部落提供资助,用以支持消除非点源污染的示范工程、技术转移、教育、培训、技术支持和相关活动。该项目于1990年开始实施,截至2011年共提供资助38. 95亿美元,年平均资助资金为1. 56亿美元。

美国州政府也对分散式污水治理提供多种形式的资金资助。例如马萨诸塞州出台三项财政政策,支持分散污水治理设施的建设与运行。首先是贴息贷款项目,社区污水治理设施最高可以获得10万美元建设贷款。其次是为本地居民减免3年共4500美元的税收用于支付分散污水系统的维修费用。此外,社区污水系统综合管理计划提供资金支持分散污水系统的长期维护。

二、美国分散式污水处理技术及运行管理模式

1.分散式污水处理系统

分散式污水处理系统是一种包括污水现场收集与就近处理的综合系统,主要用以处理家庭、小型社区或服务区产生的污水。根据处理规模不同,分散式污水处理系统可分为现场污水处理系统和群集式污水处理系统两类。

(1)现场污水处理系统

19世纪中叶,现场污水处理系统在美国大规模应用,适用于单个家庭的生活污水处理。该系统由化粪池和地下土壤渗滤系统(人工湿地或氧化塘)构成。污水流入化粪池经厌氧分解后,去除了部分有机物和悬浮物,后流入土壤渗滤层,经渗滤、吸附、生物降解等净化作用后流入潜水层。该系统对土壤的渗透性、水力负荷等因素有一定的要求。据估计,美国国土面积中仅有32%的土壤适用现场污水处理系统。

(2)群集式污水处理系统

20世纪90年代后期,群集式污水处理系统逐渐在美国流行。群集式污水处理系统适用于多户家庭的生活污水处理,通过增加单独的处理装置,提高了出水水质。其基本处理流程为:污水经化粪池预处理后,通过重力或压力式污水收集管道,运送到相对较小的处理单元进行物理或生化处理,后经地下渗滤系统或氧化塘等土地处理系统后排放或回用。常见的处理工艺有:一是物理过滤法,包括单通道介质过滤器、循环介质过滤器、粗介质、泡沫或织物过滤器等。二是生化法,包括固定膜生物膜法、悬浮生长活性污泥法等。

2.分散式污水处理系统的特点

(1)投资成本低、维护管理简单

通过采用自然型土地处理系统和小型的低成本集水管道,基建成本大大减少;土地处理系统和加强式处理单元的运行维护相对简单,无需专人值守。

(2)动力消耗小、符合生态友好要求

采用无动力或微动力的自然型土地处理系统及动力消耗较小的加强式处理单元;能持续补充地下水,实现了污水就地处理和就地回用;可以将土地处理系统营造成生态系统修复功能和湿地生态公园、教育园区,与流域管理措施灵活结合。

(3)技术成熟、运行稳定

鉴于土地处理系统对现场的水文地质条件 (渗透性、地下水位等)有一定的要求,分散式处理系统的工艺不断发展完善,多种处理工艺可供灵活选择,全面满足不同地区的出水要求。

3.分散式污水处理系统的运行管理模式

全美共有2600万套分散式污水处理系统,约一半以上的设施运行已超过30年。据估计,其中10%-20%的设施由于缺乏维护及有效监管等问题导致运行失效发生故障,引起了地下水及湖泊的氮、磷污染。

为了加强对分散式污水处理系统的运维管理,有效指导各州和地方开展分散式污水治理,2003年美国环保局发布了《分散式污水处理系统管理指南》,在指南中对分散式污水处理设施提出5种管理程度逐步加强的运行模式。

三、对我国农村污水治理的启示


分散式处理系统从20世纪50年代发展至今,已经成为美国极为重要的农村污水处理手段。全美25%的居民家庭采用了该系统,污水处理量占废水总量的10%,为美国农村水环境质量改善发挥了重要作用。鉴于我国农村生活污水治理工作尚处于起步阶段,存在引导缺乏、标准缺失、选用盲乱等问题,需学习和借鉴美国在农村污水处理领域的成功经验。

1.分散式处理是农村污水处理的发展方向

对于住户分散,污水管网不完善,资金薄弱,管理水平相对落后的农村地区,分散式处理系统具有其特殊优势,实现了污水就地处理和就地回用,具备灵活多样的技术工艺,减少了排水管网的基建费用和运行费用,受到了美国政府的有力支持而被广泛应用,被美国环保局认定为极为重要的污水处理方式,并于2007年制定了分散式处理系统的长期发展战略。而目前我国农村地区污水处理技术混杂,缺乏农村污水处理方面的统一技术标准,可借鉴美国的农村污水处理模式,各地根据当地条件积极开展农村分散式污水处理的不范与推广工作。若只有生活污水接入,可采用以土地处理为主的现场污水处理模式;如村庄土地紧张或污水成分复杂,则可采用以处理单元(生化或过滤)为主的处理模式;若用地紧张又无其他废水进入的村庄,可以采用土地处理与处理单元(生化或过滤)相结合的处理模式。

2.建立专业化运维服务体系,强化运行管理

为强化分散式污水处理系统的运行管理,根据环境的敏感性和处理规模,美国环保局提出了5种管理程度逐步加强的运行模式。同时,美国政府出台一系列配套政策如社区污水系统综合管理计划,用以提供资金支持分散污水系统的长期维护,从而有效保障了分散式污水处理系统的有效运行。目前我国各个省市正积极开展农村污水处理技术方案的不范研究,但普遍存在“重建设,轻管理,有钱建设,无钱运行”的问题。据统计,由于缺乏专业的运维人员和充足的维护资金,已建成的农村污水处理设施的有效运行率不足20%。因而我国应通过合理的政策,支持多种经营模式相结合的专业运维服务队伍的发展,保障运维资金,以保证农村污水处理设施持续稳定地发挥其应有的效能。

3.制定法律法规,促进行业健康发展

美国农村污水处理政策分类细致、设计严密,经过不断完善具有很强的针对性和操作性。这既体现在管理对象上,如点源和面源、水质受损流域和水质未受损流域;也体现在管理手段上,分别采用排污许可证、最佳管理实践、最大日负荷总量计划对受损水质流域内的点源和面源进行有效管理;更体现在排放限值中,依据受纳水体的水质采用二级处理标准、基于水质的排放限值或基于TDML的排放限值。我国的环境管理体系是以城市污染和工业污染防治为目标建立起来的,对于现阶段农村污水处理设施还没有相应的排放标准及技术规范。国家层面除了《农村生活污染控制技术规范》外,尚未出台农村污水处理有关的国家行业标准和相关指南。因而我国需从立法着手,根据不同地区属性(如环境敏感区域、水源保护地等)确定治理范围,加快制定灵活的具备操作性的农村污水治理政策,充分发挥政府的统一规划和指导作用,促进行业健康发展。


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