摘要：分散式污水處理設施點多面廣,缺乏有效的管理模式,無法保障設施的正常運行和出水的穩定達標,成為農村水環境整治的難題。在分析我國農村生活污水水質及排放特征的基礎上,針對分散式農村生活污水處理設施在運行管理中存在的問題,提出了第三方運營管理模式。結果表明,這種模式可以有效降低成本,提升管理效率,可以有效地解決設施*管理問題；第三方運營管理模式是分散式農村生活污水處理設施運營管理深入發展的必然趨勢。

關鍵詞：農村生活污水;分散式處理設施;運營管理;第三方運營

農村水環境的狀況直接影響水源地保護以及公眾身體健康,關系到城鄉的統籌發展。我國新農村建設的重點是推進農村環境整治,包括水環境的治理。從2008年開始,*設立農村環保專項資金,促進全國村莊開展環境綜合整治和生態示范。我國農村水環境整治內容主要包括農村生活污水治理和河道污染治理兩個方面。目前,農村生活污水治理面臨兩大困擾,即設計問題和管理問題。我國農村地域遼闊,居住地分散,離城鎮市政管網較遠,相應的環保基礎設施建設比較滯后。在城市應用的一些成熟或*的污水處理技術,由于較低的農村生活污水納管率以及處理技術本身涉及的維護、運行費用和操作管理要求等,不一定能在農村適用[1]。我國從20世紀80年代開展分散式生活污水處理技術的研發工作[2],雖然已形成了一批可行性技術,但在產業化、規模化,產品的一體化[3]、標準化、自動化等方面有待加強。在管理方面,有關我國農村生活污水處理設施運營管理的理論與基礎研究較少,而農村又不能*照搬城鎮污水處理設施的相關管理方法和體制。筆者在分析農村生活污水排放現狀的基礎上,總結設施運營情況，針對出現的問題,探討分散式處理設施有效運營的對策——“第三方運營管理”模式,并分析該模式的特點。

表1 我國各地區農村生活污水水質及水量特征

地區污水排放量/(L·人-1·d-1)ρ(COD)/(mg·L-1)ρ(BOD5)/(mg·L-1)ρ(NH3-N)/(mg·L-1)ρ(TP)/(mg·L-1)SS/cmpH東北14～95200～450200～30020～902.0～6.5150～2006.5～8.0西北10～70100～40050～3003～501.0～6.0100～3006.5～8.5華北18～72200～450200～30020～902.0～6.5100～2006.5～8.0東南30～150150～45070～30020～501.5～6.0100～2006.5～8.5中南28～126100～30060～15020～802.0～7.0100～2006.5～8.5西南15～120150～400100～15020～502.0～6.0150～2006.5～8.0

1 農村生活污水的水質及特征

農村生活污水一般不含有毒物質,但含有N、P等營養物質以及許多細菌、病毒和寄生蟲卵,可生化性較好[4]。農村生產廢水包括畜禽養殖業、水產養殖業、農產品加工等小作坊加工所產生的高濃度有機廢水[5],廢水特點為懸浮物濃度高、水量小且不均勻、水質大部分可生化性較好。農村生產廢水往往與生活污水混合排放。

1.1 農村生活污水的來源

農村生活污水的來源[6-7]主要有:①廚房用水,多為洗鍋碗水、淘米水、洗菜水等,含有米糠、菜屑等有機物以及油脂、醋酸等；②洗滌用水,含有大量洗滌劑等化學成分,產生磷污染；③沖廁廢水，在沖水廁所普及地區,會產生大量的“黑水”,而仍使用旱廁的村鎮,沖廁廢水產量較少。此外,一些農戶飼養家禽,也會產生混有牲畜糞便的污水。沖廁廢水中N、P、BOD等濃度很高。

1.2 農村生活污水水質水量特征

受地理位置、生活方式、經濟發展程度等條件的影響,農村生活污水水質和水量存在地區差異。表1是全國各地區農村生活污水排放量及水質情況[8]。東北地區農村村落規模通常較小,村落間的距離較遠,氣候以干旱多風、冬季較長而寒冷為主要特征,污水人均排放量較南方地區少,但污染物濃度較高。東南地區年平均氣溫高、降水充沛,工農業生產發達,許多村莊達到了小康標準,農村生活水平和生活方式與城市接近,農民用水量和農村生活污水的排放量逐年增加,氮磷濃度較高。西北地區地廣人稀,70%以上人口居住在農村。由于大多數農村經濟欠發達,污水人均排放量較南方地區少,污染物濃度偏低。

1.3 農村生活污水處理模式

目前,我國農村生活污水年排放量約為90%以上的生活污水未經處理直接排入河流和湖泊[9]200億t。截至2010年,上海、浙江、江蘇、山東等省市行政村污水處理率較高的地區污水處理率也僅達到48.6%、31.9%、19.6%和9.6%,華北、東北地區各省的高污水處理率為3.5%,西北地區僅為0.6%～1.3%[10]。

根據管網建設的程度,農村生活污水處理模式可以分為集中收集處理和分散處理。對于管網工程較完善的居民集中居住地區,農村生活污水經過排水管網的收集后進入鄉鎮污水處理廠統一處理后排放;對于居民居住較分散的地區,耗費資金和人力修建較長的污水管網來收集較小水量的做法顯然是不經濟和不現實的,因此,對于農村分散住戶來說,其常見的排水模式有:①廚房、廁所的污水通過管道進入自家的化糞池經處理后排放;②經化糞池處理后,再經過二級處理;③居民將管道通入河中,污水直接排入水體;④將污水傾倒在門前屋后,任其自然蒸發;⑤在自家屋后農田邊上開挖污水溝,將污水排入此溝,自然蒸發、下滲[11]。我國分散式處理設施的規模都在1 000 m3/d以下,多數日處理量集中在50～500 m3[10]。就全國總體排放情況來看,污水處理程度不一,污水處理設施水平各異,污水達標排放和穩定達標的水平差異也較大[10]。

在選擇農村生活污水處理設施時,應結合工藝可靠穩定、運行費用少、操作和管理簡單等原則[12]。我國農村生活污水處理工藝一般采用常規處理+深度處理為主的工藝組合形式。常規處理工藝有無動力地埋式厭氧技術、接觸氧化法、A/O法以及生物膜處理技術等,深度處理工藝有人工濕地、生態塘(穩定塘)、土壤滲濾技術等[2,13]。

2 農村生活污水處理設施運營情況

影響農村生活污水處理設施運行管理水平的因素很多[12],既有產權責任、運行管理模式等體制方面的因素,也有國家及地區政策制度方面的因素,還有運行經費、管護人員技術水平等因素。目前,在農村生活污水處理設施的運行管理過程中,存在以下問題亟待解決。

2.1 規劃設計不科學

許多農村地區治污工作起步不久,部分規劃編制與設計簡單套用,未考慮當地實際情況,導致規劃設計能力偏大。如,蘇北某鄉鎮污水處理廠,總投資178萬元,設計污水處理規模為500 t/d。由于配套管網建設滯后,實際收集的生活污水量達不到滿負荷運行,設施無法24 h連續運行,設備閑置期較長,效率降低。

2.2 缺乏專業的運營管理人員

大中型城鎮污水處理廠的運行管理人員應具備相應的專業技能,且人員數量應滿足污水處理廠的需要[14]。但是,農村生活污水處理設施運行管理主體較多,既有鄉鎮府、鄉鎮或流域水務站,也有村委會,權責不對等容易造成推諉扯皮、管理失效等現象[15]。農村生活污水處理設施的管理人員多以當地村民為主,缺乏環保相關知識以及設備操作管理的相關技能,僅能負責設備的日常看護工作,難以勝任專業水平的系統維護,導致污水處理效果波動以及出水水質不達標等問題。

2.3 維護經費無法保障

經費短缺一直是制約農村生活污水處理的難題。全國約有60萬個建制村,其中很多村缺乏必要的環保設施,迫切需要資金支持。由于沒有科學的集資機制和渠道,民間資金難以投入[2],單純依靠財政預算,對于地方財政困難的特別是西部欠發達地區,難度*[8]。

污水處理設施建成后,為了確保設備*穩定運行,必要的維護經費*，而許多鄉鎮地區用于環保事業的資金缺少相應的保障制度。除少數地區將運行管護經費納入財政預算外,大部分地區僅有很少的補助經費,不能滿足設施正常運行需要,出現設備“曬太陽”現象,降低了設施效益的發揮水平。

2.4 管理體系尚未健全

突出表現在兩個方面:一是不同地區管理水平差異較大,二是缺乏統一的規范制度。有些村鎮對設施的運營情況監管力度較大,運行管理水平較高;但是一些相對落后的地區,由于重視程度和技術水平不夠,設施運行效果不如人意。有些地區沒有明確的可操作性的治理目標,考核方式不科學,量化程度差,考核指標籠統單一,各地區管理要求不一,許多地區出水水質不能達標;行政管理法規不完善,缺少解決設計、建設、運營管理中出現的問題的依據,管理隨意性較大[2,15]。

3 農村生活污水處理第三方運營管理模式

無人管理或村民職管理是現狀條件下我國農村生活污水處理設施的主要運行管理模式[10],也是導致污水處理設施運行情況不理想的重要原因。在現有條件下,迫切需要提出可行的運行對策以及有效的管理模式。

根據海南、上海和常熟等地農村地區生活污水處理設施運營的經驗[1,16],市場化運營模式逐漸嶄露頭角,其中TOT(移交-運營-移交)模式和托管運營模式(亦稱第三方運營模式)尤其受到關注。第三方運營模式是由投資建設污水處理設施,建成后通過簽訂契約或合同的法律形式,將設施委托給具有較強經營管理能力并能承擔相應經營風險的專業運營公司,同時實行社會化的有償服務[1]。

3.1 第三方運營模式的優勢

這種委托運營管理模式主要具有以下優勢[2,17]:①環保設施所有者()、運行單位(專業公司)、監督機構(環保部門)三者之間權責分明、關系明確(形成一個“倒三角形”結構)、互相制約,獨立行使權利,履行職責; ②通過市場競爭機制(如招標)選擇第三方專業公司運營管理，雙方簽訂運營管理合同,在合同中約定雙方的責任、權利和義務,雙方均嚴格遵守;③第三方運營模式從機制上保證了污水處理設施的穩定運行和廢水達標排放。專業公司充分發揮人才、技術、管理優勢,可同時運營管理多個分散式污水處理設施,進行專業化服務和標準化管理,發揮規模優勢,避免非專業管理造成的資金資源浪費或損失。

3.2 第三方運營模式的應用

任朝斌等[15]的研究表明,對于采用厭氧生物濾池工藝,村鎮管理模式與第三方運營模式的運行費用相差不大,而采用膜工藝時，第三方運營模式可降低5.4%的運行成本,且污水處理設施總體運行率大于80%,運行效果良好。

常熟市將311座農村生活污水處理設施(處理規模1～140 m3/d)委托集中運行之后, 設施的正常運行率從27.5%提高至89.3%,且隨著設施達到數量上或規模上的優勢之后,人工成本將降低,噸水運行費用將下降[16]。

福建省安溪縣對25座農村生活污水處理站引入第三方運營管理模式,通過1年的運行實踐,設備運行率及污水處理達標率均達到*,且故障維修及時，相對于鄉鎮各自組織運行管理模式,費用節約50%以上[18]。

對政來說,雖不能通過這種模式收回投資,但能引入競爭機制。由于污水處理的公共服務屬性以及高沉淀資本的特性,簡單地在資產環節引入競爭機制并形成較長的合同期，會造成服務價格的高漲,而委托運營周期短,將使競爭更充分,不會造成服務價格的非理性上漲,還可以根據市場的變化及時調整運營模式,從而有效降低運營成本。通過政部門對污水處理設施進行有效的監督,可以保證設施出水的達標排放。對運營公司來說,前期投入非常小,并且不涉及國有資產的產權轉移,取得運營權手續簡便,與地方政簽訂協議就取得污水處理費,收入穩定,風險較小[1]。

4 結 語

分散式農村生活污水處理設施的管理水平直接關系到農村水環境治理效果。由于點多面廣、缺乏專業的技術人員等原因,政直接管理或村民職管理模式無法保障設施的正常運行和出水的穩定達標。通過委托運營管理(第三方運營)模式,可以有效降低成本,提升管理效率,提高污水處理監管的準確度和透明度。因此,基于第三方運營管理的監管機制可以科學、有效地管理農村生活污水處理設施,適合我國國情,具有良好的發展潛力。隨著城市化進程的加快和對水環境質量要求的提高，城鎮及農村生活污水處理受到廣泛關注。與此同時，隨著科技的發展和技術的進步，分散式生活污水處理設施實現了裝置化、小型化，已經發展成為成熟的以節能化、生態化、景觀化為方向的污水分散處理技術。

雖然目前城市化已十分明顯，但仍有近30—35億人口居住在農村，這些人中有相當一部分的生活條件還比較差，甚至還沒有合適的污水處理系統。污水處理系統可分為集中式和分散式，傳統的污水處理廠屬于集中式污水處理系統，適用于人口稠密的城市地區。而在人口分布稀疏的農村地區采用集中式污水處理，則會因為建造污水廠花費的巨大錢財，而讓這些本來就經濟欠發達的地方再次背上債務負擔。此時，分散式污水處理系統將是一個更合適的選擇。

分散式污水處理系統不僅適用于欠發達的發展中國家，在某些情況下，它同樣適用于發達國家。近年來，發達國家的城市中心人口密度正在逐漸下降，人們逐步開始向城市邊緣分散定居，而此時如果建造集中式污水處理廠將不再合適。根據聯合環境署2002年統計數據，美國有25%的人口已在使用分散式污水處理系統。

本文將探討對比幾種典型的分散式污水處理技術的優缺點與適用性，以及如何進行技術選擇與如何打破工程應用瓶頸。

傳統與新型分散式污水處理工藝

傳統式工藝

傳統分散式污水處理技術包括濕地、好氧工藝(MBR、BCR等)、厭氧工藝(UASB等)。下表從技術、經濟、環境、社會等角度對比分析了以上分散式工藝的優缺點。

新型工藝——生物質濃縮反應器

BCR的結構設計為一個曝氣反應器，反應器底部進行微孔曝氣，廢水和微生物在反應器內呈懸浮態，出水為重力流。在帕維亞大學的試驗中，BCR反應器采用PorexTMradialfilter進行固液分離，孔徑為5—20μm。由于介質表面的粗糙度，有可能形成2—3厘米水頭損失。

根據帕維亞大學的實驗結果，采用BCR反應器，COD去除率為93—97%，脫氮率為75—79%。需要注意的是，實驗流量只有22L/m²d，遠低于大操作流量(10—50L/m²d)，因此，實驗期間系統過濾能力基本穩定，無需反沖洗的前提下，可以穩定運行1年左右。而實際運行條件下，常用膜材質的孔徑約為0.1μm，3個月后系統過濾能力降低77%，需要更換膜或者進行再生。帕維亞大學也指出，實際運行結果有可能會與實驗結果相差較大，具體處理效果取決于膜的種類、污水組分與操作工況。

分散式污水處理的可持續性分析

所謂“合適的技術”包括經濟優、環境友好、技術穩定、公眾認可等特性。設計“可持續性技術”需要從以下維度綜合考慮：

(1)健康與衛生：將可能影響公共衛生的病原體和有害物質的風險降至低；

(2)能源與資源：考慮建設和運行所消耗的能源和資源，以及能回收利用的資源(例如將水、營養物返還農業)，同時綜合考慮再生資源(例如沼氣)；

(3)技術：大程度地發揮技術功能，確保整個系統的構建、運行和監控。同時，要考慮技術應對電力供應、水資源短缺、洪澇等緊急事件時的穩健性和盲點，以及技術對于現有基礎設施或社會經濟發展的靈活性與適應性；

(4)經濟：家庭以及社區的經濟承受能力，包括建設、運行、維護和必要的投資成本；

(5)社會文化和制度：社會接受度、便利性、合法合規。

分散式污水處理系統滿足以上全部維度要求，除此之外，還有占地緊湊、運行靈活等。所以，分散性污水處理技術屬于可持續性技術，實際工程中具體工藝的選擇需要綜合考當地的氣候、地域、污水水質、當地水資源與回用需求等特性。

集中式系統與分散式系統的對比與討論

投資成本

集中式污水處理系統的投資成本顯著高于分散式系統。集中式系統需要建設大規模的污水收集管網，其投資成本占據了總成本的80—90%。而管網的平均使用壽命為50—60年，到期更換、日常維護費用都將增加投資成本。

運行成本

集中式污水處理系統的設計需要考慮峰值流量，會導致增加系統容量，降低處理效率；重力管網輸送過程中有可能因為地下水入侵造成廢水稀釋，增加處理費用和能耗；長距離輸水導致泵站需求量更大，能耗更高，這三點直接導致運營成本的增加。

水質安全

集中式污水處理系統集中排放水量較大，可能引起受納水域的富營養化。而分散式系統由于排水量小，將降低富營養化概率。

監測與管理

遠程監控技術的發展大大助力分散式系統的監測，使用遠程控制設備，可以輕松實現運行維護，無需大量駐場人員。

在管理方面，與集中式系統的管理“不可見性”不同，分散式系統的管理更需要聯合當地居民的力量，公眾參與度的提升將有可能進一步提高群眾的節水和環保意識。

發展角度

相較于集中式系統，分散式系統更適應發展中國家農村和社區的發展變化，以及人口增長。分散式系統的基礎設施投資可以逐步進行，無需一次到位。

實現源分離

分散式系統可以實現污水源分離，而集中式系統很難做到。通過采用新型衛生潔具，可以在源頭進行生活污水的黑水與灰水分離，這些廢水雖然流量小，但是含有大部分的COD(黑水中3000—10000mg/L)和營養物質，以及幾乎全部的病原體和微量污染物。就近集中處理，一方面減少了環境中微量污染物如金屬和其他新興化合物(如藥品和個人護理產品)的分布；另一方面，大程度提高本地系統的資源回收潛力。

分散式污水處理系統的應用障礙分析

如今，在幾個歐盟國家(德國，荷蘭)的城市已經建設了多個分散式污水處理系統示范項目，平均服務人口約為1000人，都取得了積極的成果。

但是，分散式污水處理系統的推廣應用依然存在一定的障礙。

這些障礙除了土地可用性(主要針對濕地系統)、成本和環境要求等因素之外，大的障礙來自人們對新事物的接受程度。通常情況下，改革系統的經濟成本太高、缺乏具體的綜合經驗、對未知的不確定性，這些都會成為傳統思想中難以辯駁的因素。

分散式污水處理系統的*主要是年輕的專業新秀，他們難以讓決策者和傳統的污水處理專業人員接受這些新概念。事實上，分散式污水處理系統在發展中國家的接受程度要高于發達國家，因為發展中國家較少存在預先技術的障礙，而發達國家的技術模式往往青睞于傳統的集中式污水處理系統。

但實際上，隨著大多數發達國家的城市水資源基礎設施的設計壽命逐漸接近上限，甚至已超上限(通常為50-60年)，在未來十年中，大批的水資源基礎設施將面臨修復與翻新，而若能趁此機會將污水系統改造為分散式污水處理系統，將是一個適用于未來發展的*解決方案。

結論

分散式污水處理技術由于其原位處理和便于資源回收利用而具有可持續性，這個特性在未來將會愈發顯著。集中式污水處理系統雖然目前可以滿足人口稠密地區的需求，但并不普適于未來發展。從發展趨勢來看，“未來城市”的新觀念很有可能將會明顯側重于分散式。

從技術研發的角度，分散式污水處理系統已被充分認知，但技術到工程應用的轉移還略顯薄弱，管理者的“守舊心態”成了新技術的推廣應用的主要障礙之一。而實際上對于決策者而言，選擇分散式污水處理系統是一次變革傳統的機會。借此機會，將陳舊的用水設施替換為可進行污水源分離的新型設施。對于污水收集設施已經急需更替或者重建的區域，將分散式污水處理系統納入備選范圍，這是改變傳統污水處理模式的良好契機。

但是，這并不意味著集中式污水處理系統*無用。發達國家高度人口稠密的地區一直以來由集中式污水處理廠提供服務，并隨著城鎮化發展不斷擴容管網系統。在這些情況下，分散式系統并不是一種立即合適和可行的替代方案，折中的辦法是集中和分散二者共存，對諸如住宅、商業綜合體、醫院，可以應用分散式系統，更易于處理后就近回用。