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隨著(zhù)新型城鎮化和美麗鄉村建設的推進(jìn)，我國加大了對農村生活污水治理的關(guān)注。美國關(guān)注農村污水治理較早，為了解決地下水污染問(wèn)題，滿(mǎn)足更高的環(huán)境水質(zhì)要求，出現了一系列替代傳統技術(shù)的分散型污水處理技術(shù)。通過(guò)綜述美國分散型生活污水處理的技術(shù)措施與管理機制，以期從美國分散型污水處理經(jīng)驗中找到適合我國農村污水治理的方式。

1分散污水處理技術(shù)

美國分散型污水的處理技術(shù)可以基本概括為傳統的土地處理系統以及其他替代系統。替代系統包括常規的好氧處理系統與厭氧處理系統，例如懸浮態(tài)生長(cháng)和固定膜好氧處理系統、序批式反應器、升流式厭氧流化床等。

1.1化糞池-土壤吸收系統

化糞池-土壤吸收系統一般包括化糞池與吸收場(chǎng)地兩部分(見(jiàn)圖1)?；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(chǎng)地可以分為兩種類(lèi)型，即有礫石型和無(wú)礫石型，按照場(chǎng)地形狀又可以劃分為溝式和畦式。

化糞池-土壤吸收系統的使用對土壤、地質(zhì)要求較高。為了提高處理效果，化糞池的結構經(jīng)過(guò)了一系列改良，出現了隔板型和升流式化糞池等。Mikhaeil等研究了3種水力停留時(shí)間下傳統型、單隔板型、雙隔板型、雙隔板填充型化糞池處理生活污水的性能。對于不同池型的化糞池，COD、BOD、TSS去除率均與HRT成正相關(guān)，且去除率為雙隔板填充型>雙隔板型>單隔板型>傳統型。因此雙隔板型與雙隔板填充型化糞池更適合處理鄉村地區高濃度生活污水。Sabry使用改良型的化糞池——升流式化糞池/隔板反應器(USBR)處理農村生活污水。一年運行期內，COD、BOD、TSS去除率達到了84%、81%、89%。USBR系統不受沖擊負荷影響，且受低溫的影響較小。

1.2土墩系統

土墩系統是高于自然土表的、裝載有填料的污水土地處置方式。填料是土墩系統中的重要處理單元。不同結構的填料應用于土墩系統，具有不同的處理效果。一些填料由于含有鋁、鐵、鈣元素，能增強系統除磷的效果。同時(shí)，回收利用工業(yè)廢棄物作為填料，從而降低成本也是一大趨勢，例如高爐礦渣、粉煤灰等。Charles等向砂石土墩系統填充工業(yè)副產(chǎn)品以提高除磷效果，發(fā)現磷平均去除率高達98%，而氮平均去除率較低，僅有19%。

1.3砂濾系統(Sand filters)

砂濾系統是指采用介質(zhì)對污染物進(jìn)行截留和生物降解的處理裝置，其結構各異，靈活性大，適用范圍廣。砂濾系統按照結構可以分為地埋式、間歇式和循環(huán)式3種。對于砂濾系統而言，堵塞是其故障的主要原因，它會(huì )降低系統的滲透系數，嚴重時(shí)將導致系統完全失效。堵塞問(wèn)題的探討主要為成因分析，包括懸浮物的截留、生物膜生長(cháng)、植被生長(cháng)、化學(xué)效應等。然而砂濾系統的堵塞程度不容易被評估，尤其是地下的砂濾系統，以往通常采用過(guò)濾水頭損失進(jìn)行測定，目前也出現了對預警參數的研究。Petitjean等研究了地埋式垂直流砂濾系統阻塞情況的預警參數，建議使用NH3-N/NO-3-N出水濃度比以及多孔介質(zhì)中的氧氣濃度來(lái)檢測早期阻塞。

1.4污水蒸散系統

污水蒸散系統是通過(guò)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。蒸散系統的蒸散速率與植物的生長(cháng)情況以及營(yíng)養物的可及性有關(guān)，不同的樹(shù)種處理效果也不相同。在溫帶氣候區域，柳樹(shù)、楊樹(shù)比較流行，因為其在生長(cháng)季節具有高蒸騰速率、耐水淹，且污染物濃度耐受性高。

1.5一體化處理裝置(Package Plants)

一體化處理裝置是預制造的污水就地處理設施，適用于人口較少、污水流量較小的區域。傳統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(chǎng)進(jìn)行裝配，然后運輸至指定地點(diǎn)。其結構緊湊、施工工程量小。集成式的污水處理設施一般具有基本的物理處理單元，包括混凝、絮凝、沉淀、過(guò)濾等。最常見(jiàn)的一體化處理裝置有延時(shí)曝氣反應裝置、序批式反應器、氧化溝、接觸穩定池和旋轉生物接觸器。

2分散污水處理技術(shù)選擇的啟示

2.1符合地理條件，滿(mǎn)足選址要求

不同的技術(shù)有其相適應的地理條件?；S池-土壤吸收系統的處理單元是土壤，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保持不飽和狀態(tài)，從而保證土壤的處理能力。處理系統的位置應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，美國有相應的規則標準。當一些土地處理系統不適用時(shí)，可以通過(guò)增加輔助設施來(lái)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施。

2.2處理能力符合相應環(huán)境水質(zhì)要求

技術(shù)選擇前期應該對所在地區進(jìn)行詳細調查，包括污水的水質(zhì)、水量，環(huán)境敏感地區位置，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?xún)裟芰?，根據環(huán)境和健康風(fēng)險來(lái)確定處理標準。不同地區對就地處理系統設置的處理要求應有所區別，對于飲用水水源地、自然保護區等水質(zhì)敏感區域，就地處理系統的出水水質(zhì)要求較高。

2.3價(jià)格適宜

美國對已有技術(shù)的經(jīng)濟核算十分重視，因為這有利于指導后續的技術(shù)選擇。早在1979年，EPA發(fā)布了較全面的傳統污水處理技術(shù)資本和運營(yíng)成本的匯總。農村污水處理技術(shù)的選擇需要結合當地經(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?xún)r(jià)比較高的技術(shù)。費用估算時(shí)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(cháng)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(qián)建設，無(wú)錢(qián)運行，污水處理設施建成之后“曬太陽(yáng)”。

3分散污水治理的管理機制

3.1完善管理條例

為了維持分散型污水處理系統的良好運行，美國分散型生活污水治理有相關(guān)法律法規的條款保障。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，法令種類(lèi)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等。但在大多數州，就地處理系統的管轄權一般下放至縣或其他地方管理部門(mén)。地方管轄部門(mén)在執法時(shí)可以直接執行州制定的法規或執行自行制定的更嚴格的法規。除了強制執行的法律要求，EPA同時(shí)注重發(fā)布指南手冊對分散型處理系統的管理予以指導，分別于2003年和2005年發(fā)布了《分散型處理系統管理指南》和《分散型污水處理系統管理手冊》等相關(guān)管理文件幫助社區管理者與戶(hù)主進(jìn)行處理系統的運行和維護。

3.2突出運行維護

一個(gè)處理系統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施管理分為5種模式，分別是戶(hù)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(yíng)模式。較為簡(jiǎn)單的系統可以通過(guò)戶(hù)主教育，依靠戶(hù)主自行維護;較為復雜的系統則需要供應商提供維修服務(wù);由管理責任實(shí)體運行的系統則由管理實(shí)體負責維護。分級管理維護可以最有效率地保障處理系統的性能。不同的處理系統維護內容存在差異。為了保證維修服務(wù)便于追溯查詢(xún)，每次維修服務(wù)后需要進(jìn)行登記，必要時(shí)使用聯(lián)網(wǎng)監測設施。羅德島的Jamestown鎮具有就地處理系統的日常維護監測項目，檢查員在網(wǎng)絡(luò )數據庫中記錄監測信息。根據系統的大小、類(lèi)型和用水情況，每3年或5年檢查一次系統。

3.3注重公眾教育

縱觀(guān)處理系統失敗的原因，大多數情況是由于戶(hù)主缺乏經(jīng)驗，不能及時(shí)有效地維修和更新故障的處理系統，最終導致系統崩潰。公眾教育有利于提高處理系統相關(guān)的操作與管理人員維護系統的意識和能力，主要內容包括提醒用戶(hù)定期維護，分發(fā)多媒體資料等。例如鼓勵戶(hù)主每3年檢查一次，3~5年清掏一次化糞池系統;合理利用水資源，不隨意丟棄廢物;避免在土地處理系統周邊停車(chē)、種植、安置雨水排放系統等。同時(shí)提供了處理系統的咨詢(xún)對象，當戶(hù)主對化糞池系統的維修存在疑問(wèn)時(shí)，可以聯(lián)系當地的衛生部門(mén)或監管機構，也可以通過(guò)化糞池系統服務(wù)提供商的數據庫向所在地區的專(zhuān)家求助。

3.4加強部門(mén)合作

3.4.1聯(lián)邦、州與地方政府

美國環(huán)保署設立的清潔水州周轉基金(CWSRF)是很多市政基礎設施建設的資金來(lái)源，同時(shí)也是分散型污水處理項目的重要資金來(lái)源。資金的良好運轉是聯(lián)邦、州與地方政府良好協(xié)作的結果。清潔水州周轉基金主要依靠聯(lián)邦-州資助關(guān)系向社區和個(gè)人提供低息或無(wú)息貸款，貸款返還到周轉基金后，再分配給后續項目。聯(lián)邦主要負責向各州提供撥款，各州負責州內CWSRF項目的運作，提供各種類(lèi)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(mǎi)債券保險。當基金不能直接下放給私人實(shí)體時(shí)，可以通過(guò)轉手貸款先資助當地政府實(shí)體，再向戶(hù)主或其他實(shí)體提供貸款或撥款。

3.4.2聯(lián)邦與合作組織

為了加強EPA與分散系統相關(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，這些機構包括國家鄉鎮協(xié)會(huì )、國家污水技術(shù)人員協(xié)會(huì )、國家環(huán)境健康協(xié)會(huì )等。EPA和簽約組織的職責包括為從事分散型污水處理系統行業(yè)的人員提供項目、法規、計劃的信息，準備培訓、授予證書(shū)，提升公眾意識，為實(shí)施分散系統的組織準備材料等。2014年，MOU擴張至18個(gè)合作伙伴，更新了EPA和合作組織的承諾，著(zhù)手進(jìn)一步加強分散系統的管理，增加EPA與州、地方政府、分散系統相關(guān)從業(yè)者以及供應商的合作。

3.4.3州與州

流域性的污水問(wèn)題僅靠州內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域合作和信息共享。2015年，為了更好地實(shí)現切薩皮克灣的污染物最大日負荷總量目標，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的預處理單元進(jìn)行數據共享，協(xié)議為期5年。這種州際之間合作開(kāi)發(fā)工具共享數據的行為在就地污水處理行業(yè)中尚屬首次。此前處理系統的審批在每個(gè)州單獨進(jìn)行，合作后能夠大大簡(jiǎn)化各個(gè)州內處理技術(shù)的審批流程，降低用戶(hù)和制造商的成本。

4小結

美國分散型污水的治理經(jīng)歷了波折，早期化糞池——土地處理系統的誤用與管理不當導致嚴重的地下水污染問(wèn)題，因而逐步建立起良好的技術(shù)選擇模式和管理機制。中國分散型污水治理已有多處示范工程，但仍存在不少問(wèn)題。農村生活污水治理應建立技術(shù)選擇指南，根據當地的地質(zhì)條件、環(huán)境水質(zhì)要求、經(jīng)濟條件進(jìn)行技術(shù)選擇，優(yōu)先考慮成本低廉、管理方便的技術(shù)。加快建立分散型污水處理的法律法規和管理指南，建立分散型污水設施的標準，規范處理設施的設計、安裝、運行。為農民普及污水治理知識，提供處理系統維修的渠道，提高農民參與污水管理的積極性，確保處理系統建成后得到良好的維護。最后，加強各省市、各部門(mén)以及政府與合作組織之間的合作，共同解決區域性的分散型污水治理問(wèn)題。