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曲久辉:农村水环境综合治理的标准与模式

时间:2019-02-20 来源:水工业市场 作者:

2019-02-20,中科院生态环境研究中心(住房城乡建设部农村污水处理技术北方研究中心)、清华大学环境学院,就2019-02-20,生态环境部、住房和城乡建设部印发的《关于加快制定地方农村生活污水处理排放标准的通知》及相关文件内容,在北京召开了地方农村生活污水处理排放标准制定技术交流会,中国工程院院士、实验室学术委员会主任曲久辉作了《农村水环境综合治理的标准与模式》报告。以下为部分内容整理。

1.美国污水排放标准的经验借鉴

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第一是保障国家水体的生态完整性,生态系统完整性大家知道,但目前在中国还很难实现。但是在美国,生态系统完整性是确确实实包含在《清洁水法》当中的,是水环境治理的一个重要目标,1972年到1977年,美国不断修正《清洁水法》,也不断修正了污染物排放的限值和标准。

第二是要根据技术的可实施性制定标准,包括指标和污染物浓度的控制。美国《清洁水法》中强调技术标准和处理方式的统一,这是极为重要的,如果没有可行的技术支撑,就不可能有实施标准这样的具体行动,也不能达到现行标准。

美国的许多污水治理经验也值得我们借鉴。例如保证国家水体生态系统完整性和水生态安全,这就要求一定要按照水体敏感性来制定标准,比如饮用水源、生物栖息地等等这样的敏感性水体。同时,也要有详细的容量和负荷核算,在负荷分配上,有TMDL这样一些控制方式,而美国是按照处理规模来分配的。实际上美国EPA是不具体制定和统一污水排放标准的,它不要求各州是一样的,也不要求各个厂是一样的,它是采取发放许可证的制度,让每个州根据处理规模包括敏感水体等条件自行制定标准,这就避免了某些地方标准太高而不能实行或是“一刀切”的情况出现。同时美国没有农村污水处理标准,原因就是美国不像中国这样的发展中国家,美国的农村和城市基本上是一样的。所以农村污水排放标准也采取了城市污水处理厂的排放标准,但是规模不一样。此外,2002年美国提出了《污水就地处理系统指南》,《指南》提出一些不能够纳管的地区要就地处理。2005年,美国又发布了《分散污水处理管理手册》进行了分散就地处理的管理引导。所以从美国经验来看,我们只能考虑它在标准制定当中考虑的一些问题,但是具体农村污水治理和分散型污水治理的经验我们借鉴不了太多。

2.日本污水排放标准的经验借鉴

相比之下,日本的情况和中国有些类似,它有分散型污水处理标准,但不同的是日本规模很小,基本每平方公顷40人这样的集中居住地采取的是日本下水道法,其他乡村执行的是净化槽法。所以日本的农村污水治理就很简单,在进行乡村分散型污水治理的时候,用一个净化槽法就把问题解决了。而这个净化槽法在2000年的时候进行了一部分修订,修订的目标就是明确指出:净化槽是保证公共用水水域的水质安全,用来处理粪尿以及杂排水的一种设备。所以标准主要是根据设备来制定的,而这其中我认为有3个指标最值得我们思考,这3个指标分别为BOD、SS以及总氮。

净化槽标准把这3个指标作为重点,同时又进一步把BOD和透明度建立了相关性,这就意味着可以通过透明度这样的简单指标来判断水的生化含氧量。为什么标准把BOD放在这么重要的位置,而没有强调COD,我想原因大家也都能想到,因为BOD是一种生化含氧量,它真正代表了有机物以及一些毒害物质对生物的影响,同时,还能把BOD和透明度这种简单的指标建立联系,我想目前这可能在中国有非常大的难度。

同时,日本的排放标准也对应了相应的处理技术,这个技术在村镇里面就是净化槽。大家知道净化槽现在不是一种单一的技术,而是是一种组合或者综合的技术工艺。日本的分散型污水处理总共有12个等级,在12个等级里面分别建立不同规模,比如50户到100户这样的规模基本就采用了简单的处理方式。此外,他们又根据不同的规模进一步采取不同的处理方式,而不同的处理方式里面又对应不同的排放要求。比如7-11级的时候,它的COD指标要求是15,这个标准相比中国要低得多。

3.对我国农村污水排放标准的思考

实际上中国的城乡排水水质差异很大,不同地区农村人均饮水量也是不一样的,总得来说,东北、西北和西南稍微低一点,东南、华北稍微高一点。而参照用水量里又存在一个问题,那就是冲厕和洗澡这两个方式。目前农村冲厕大多是旱厕,所以用水量比较少,而洗澡的频率也没有城里人高,因此在城镇,一般每人每天是75到220的用水量,而对于农村,截止到目前都没有一个明确的统计。这就说明一个问题,城市的污水排放规律性是很强的,而在农村,由于用水量不稳定、地区差异性大,所以排放系数也不一样。

另外,农村与城市对于污水的排放方式也有所不同,城市里面基本排到下水道,而农村的方式则很多,比如厨房泔水用于饲养、生活污水泼洒等等。

最后是收集系统,城市里面基本通过纳管、管网来集中收集和处理,而农村收集的方式差别很大,如果管径太小的话,流速过慢,容易堵;如果管径太大的话,就成为一个沉淀池。所以在整个农村收集系统当中,应该根据农村水量和水流速来确定收集方式,不能照搬城市的收集方式,这就和标准制定有关系了,例如一些农村地区可以实现资源化利用,一些直接排放到河里面等。

所以中国各地区的农村污水和分散型污水处理标准将存在很大差异。目前各地制定的农村生活污水排放标准或者设施污染物排放标准还不够健全,同时农村地区的社会经济条件和环境条件也会对其造成一定影响。但是,我认为农村生活污水标准的制定是极为重要的,以往我们都是照搬城市的一些污水处理标准,这种方式并不可取。未来,我们一定要拥有专门用于农村的污水排放标准,同时这个标准不应该是全国统一的,应根据各地的实际情况进行分类考虑。目前住建部正在统筹针对农村污水排放标准建立之后的工作,在未来,我们不仅仅要建立标准,还要进行设施的指导,包括运维等,这对于农村污水治理来说,也同样具有重要的意义。

4.《通知》的解读

中办和国办今年2月份联合发布了《农村人居环境整治三年行动方案》,提出践行农村生活垃圾和污水治理技术,把垃圾和污水进行统筹考虑,并要求区分排水方式、排放去向,分类制定排放标准。9月29日,生态环境部、住建部联合出台了《关于加快制定地方农村生活污水处理排放标准的通知》,强调了三条重要问题,一个是资源回用优先,第二是分类指标和排放限值的问题,此外还有很重要的一条,叫适当放宽限度,充分发挥生产作用,这是针对农村处理条件的一些要求。此外,《通知》中提到的适用范围非常明确,每天500吨以上的按照城市污水处理厂的排放标准,500吨以下的各地制定相应的分散型污水处理标准。

《通知》还提出了分类确定控制指标和排放限值,第一类是直接排入水体,第二类是间接排放,第三类是出水回用。出水直接排入环境功能明确的水体,控制指标和排放限值应根据水体的功能要求和保护目标确定。出水直接排入Ⅱ类和Ⅲ类水体的,污染物控制指标至少应包括化学需氧量(CODcr)、pH、悬浮物(SS)、氨氨(NH3-N)等;出水直接排入IV类和V类水体的,污染物控制指标至少应包括化学需氧量(CODcr)、pH、悬浮物(SS)等。出水排入封闭水体或超标因子为氮磷的不达标水体,控制指标除上述指标外应增加总氮(TN)和总磷(TP)。

而对于各地制定地方标准来说,有两点很重要,第一条就是中央的指导,目前虽然没有全国农村污水排放的统一标准,但是应该有一个指导性的意见,不能任由地方将标准制定得过宽或者过严,要具备可操作性。第二,要考虑根据敏感水体来制定相应的水质标准,例如在一些敏感水体的地方,我认为BOD就是一个可以考虑的指标,因为它是一种生物可以利用的东西。

5.农村污水治理模式的选择

农村污水处理模式应考虑三个方面:

一是技术与工程模式,要强调适用性和简易性;

第二是强调运行和管理模式,要求合理、稳定,而且有现行保障;

第三是要有一个产业和市场模式。

首先对于技术与工程模式来说,实际上最重要的就是技术的实用性和工艺流程的简易性。这里面包括5个方面:简单,适合当地环境和条件、可稳定达标的最简单方法;低耗,无动力或少动力的节能方法;经济,建设和运行成本最低的高效方法;易管,最容易一体化系统管理的智慧方法;利用,废物可就地简易利用和物质再生循环的清洁方法。农村污水处理有很多模式,包括分户处理、自然村落就地处理以及纳管式集中处理等,但哪种才是最适合的?我认为还是因地制宜、经济实用,在农村一定要强调回用优先,如果农村的污水能自用而不排掉,这就是最好的处置方式,没必要把其中的氮、磷处理到某个标准,能循环到土地里进行氮和磷就地综合利用就是一种最佳方法。所以在农村,一个可持续的污水和垃圾处理模式,应该是适应变化的,适应国家和地方新农村建设、城镇化土地利用和建设模式的。

未来十年,中国农村生产生活结构以及生活方式会发生巨大的变化,如果停留在现在的认知里进行污水处理,未来十年之后必然是没有用处的。

在运行和管理模式上,农村水环境治理的运行管理应该符合3方面:目标合理、智慧高效以及收益稳定的政策保障。

目标合理是指流域或者区域的环境保护目标应该相适应,同时标准必须可调,要具备经济和技术可行性,例如美国地表水水质标准是基于“保护水生生物和涉水人群健康”为指导方针,没有统一标准,USEPA只制定水质基准,各州结合基准和水体具体功能制定水环境质量标准。我国的排放限制准则与标准也应以技术为依据,根据不同行业的工艺技术、污染物产生水平、处理技术等确定各污染物排放限值。目前中国农村水环境和污水排放标准基本都是依据城市的排放标准来制定的,但农村的情况和城市完全不一样,农村水环境标准必须具有可持续性,要考虑它的生态安全以及强调风险预警和在风险预警的前提下的制度化管理,必须考虑受纳水体生态承载力所适应的模式选择,如果用城市的思维来制定农村水环境的标准是不可取的。

智慧化不是数字化,而是智能化。目前许多人往往把智能化理解成数字化,或者用数字化来代替智能化,这个观点并不严谨。人工智能是未来十年发展的一个重要领域,如何将其真正引入农村水环境治理,构建村镇供水排水、垃圾固废、厕所、养殖等排放源及处理全系统的数字化管理平台,形成一体化管控与运行维护的智慧网络体系,也是未来市场和技术的一个重要选择。

对于农村水环境治理政策,首先要制定专业化的运营管理,美国的单户管理就是一个教训,中国农村也不应采用这种方式,一户户的管理会给未来管理造成很大麻烦,不能持续利用,应当有专业化的运行机构进行运营。同时要有第三方监督,有科学的指标和奖励考核机制。最后,政策的制定一定要稳定、多赢,政府不能光考虑自己,要在实现政府业绩的同时,也能让企业盈利,这才是稳定多赢的政策激励机制。

关于产业和市场模式的选择,未来十年一定是数量竞争向质量竞争转变,工程竞争向技术竞争转变,项目竞争向服务竞争转变。企业应具有创新路径,对市场有准确的把控,找到自己的核心技术,农村水环境治理的核心技术和城市环境治理的核心技术或者其他行业的核心技术是不同的,应该有技术产品化、装备化的转化能力,在未来,产品化、装备化、设备化、系统化是农村水环境治理的一个重要方向,也是能企业展现自己在核心技术工艺市场当中有竞争力的关键一点。就未来农村水环境治理产业发展情况来看,产业技术创新重点有4项:

一是废物的就地资源化;

二是农村水环境治理人工智能技术;

三是设备化、系统化、标准化;

四是全系统的一体化管理与服务平台。

总而言之,未来的市场竞争就是两点:技术和服务,而且技术和服务一定是相辅相成的。技术是支撑,只有拥有不断进步的关键技术和产品提升,才能在这个市场当中赢得地位。服务是核心,拥有现代化服务意识、服务能力、服务体系以及服务质量的企业才能主导市场。

结语

最后,农村水环境仅仅考虑水是不行的,垃圾、卫生也是影响水环境的重要因素,农村水环境治理是一个综合性和系统性的工程,就水谈水没有解决的出路,必须讲究它的综合性和实用性。例如污水和垃圾必须同时治理;畜禽养殖和农业面源污染应该综合控制;水源与供水水质应该协同改善;标准和管控应该因地制宜。因此在未来,我们关注的事情不能仅仅是处理、处置,应该是污染控制和资源化并举,要从综合治理角度考虑农村水环境,包括所涉及的垃圾、卫生、畜禽养殖、农业、面源等等,这才是治理农村水环境的综合性思路。水、土、气、固体废弃物应该协同治理,其涉及的排放、中间处置、转化、各种来源也应该多过程和多来源循环调控。最后,技术、工程、政策、管理等多措施协力见效也是必不可少的。

目前,我国农村污水治理有三个基本特点:

一是其量可为,因为农村环境治理市场广阔,但现在还是一个未定型的胚胎。

二是其型待塑,在未来,如何将其形态进行塑造是业内人士需要考虑的,同时也取决于中国新农村建设的模式,其进程、规划以及整体变革将是农村污水治理当中影响最大的因素。

三是其事可为,未来十年将有巨大的科技进步,科技进步即意味着模式的确立和产业的成长进步,但最后能不能做好,则大浪淘沙,功成于智。

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