农村生活污水土地处理示范项目的可推广性研究
——以上海为例

2010-03-16 11:11:43

郭思 郝前进
(复旦大学环境科学与工程系,上海 200433) 

摘要：本文以上海市汇中村和双津村为例，从技术可行、成本有效、管理便捷等方面对农村生活污水土地处理示范项目的可推广性进行了研究。研究发现，采用土地法处理农村生活污水的示范项目，技术上和管理上都非常有利于推广，但成本上还存在较大的下降空间。如果成本有效，农村生活污水土地处理示范项目将具有很强的推广性。

关键词：农村生活污水 土地处理 示范项目 可推广性

The Popularization Analysis of Rural Domestic Sewage Land Treatment Projects: A Case Study in Shanghai GUO Si; HAO Qian-jin        Abstract: This article takes Huizhong Village and Shuangjin Village in the city of Shanghai for example, to analyze the ability of popularization of land treatment techniques for rural domestic wastewater in terms of technical applicability, cost validity and management convenience. Results indicate that the technical applicability and management convenience are in favor of popularization, while the cost validity is controversial. Provided establishing the canonical construction criterion of land treatment for rural domestic sewerage to reduce unnecessary waste, land treatment techniques for domestic sewerage will eventually be widely applied in the country area.        Key words: Rural domestic sewage, Land treatment, Demonstration item, Ability of popularization

1引言

农村生活污水处理示范项目的建造，不仅为了在小范围内对某项污水处理技术进行测试与诊断，更重要的是通过示范阶段的探索和尝试，最终使该项技术得到大规模的推广运用。一个适宜推广的示范项目至少应该满足三个条件：技术可行，出水达到农村生活污水处理的要求；成本节约，农民基本能够承受项目的建造和运营费用；管理便捷，项目后续维护简便，可以由农民自行操作

当前我国对生活污水处理技术的研究已经比较成熟，污水处理效果基本达标，但是常规的处理工艺需要购置昂贵的处理设备，运行费用高，设备维护、保养工作繁琐，不适合农村地区[1]。土地处理系统作为一种简单、低成本的污水处理技术，近年来被环境工作者广泛采用，在农村地区进行过多次示范。

目前土地处理系统在农村地区的应用实践还处于试点阶段，该技术是否具有很强的推广价值，相关学者尚未进行仔细研究。本文以上海市闵行区浦江镇汇中村和崇明县港西镇双津村的生活污水治理示范项目为例，从技术适用性、成本有效性和管理便捷性三方面分析了农村生活污水土地处理示范项目的可推广性，并对其发展前景进行了探讨。

2示范项目概况

2.1 土地处理系统简介

污水土地处理系统源于污水灌溉，是一种处理污水、净化水质的生态工程技术。其基本原理为：污水经过简单预处理后，导入天然的或经人工驯化过的土壤，利用“土壤-微生物-植物”生态系统的自净功能和自我调控机制，经过物理、化学、生物化学等过程，使出水达到预定处理效果。污水土地处理系统不仅能实现污染物质减量化、无害化，同时，水中的氮、磷等营养元素被植物吸收，为植物生长提供条件，使水体资源得到充分利用[2][3]。通常认为，土地处理系统具有基建投资少、运行费用低、维护简便等优点[4]，比较适合土地资源较为丰富的农村地区生活污水处理。

2.2 示范项目概况

上海位于长三角地区中心，无论地形、地貌概况，气候、水文条件，还是居民的经济水平、意识形态，在整个长三角地区都具有一定的代表性。作者曾对上海市闵行区浦江镇汇中村和崇明县港西镇双津村的生活污水治理示范项目进行了实地调研。汇中村和双津村都是传统的农业村，示范项目处理的污水主要来源于村民排放的生活污水，含有COD、氮、磷等污染物质[5][6]。示范项目建造之前，未经处理的生活污水任意排放，严重污染了当地的地表水和地下水系统。

由于这两个村庄人口居住较为分散，示范项目采用了污水分散处理方案，依地形和村落布局分散建造多个污水处理系统，布局灵活，施工简单[7]。农户的生活污水经管道收集后导入临近的污水处理系统，处理后的出水达到农村生活污水排放标准，直接排进河道，纳入自然水体。其中，汇中村示范项目的主要处理技术是“地埋式土壤渗滤”，采用分散为主、适当集中的方式，建成了单户至十几户不同规模的污水土地处理系统；而双津村示范项目采用了“三格化粪池+生物滤池”技术，处理系统按规模服务单户至多户不等。

3示范项目的技术适用性分析

调研汇中村和双津村示范项目发现，项目设计出水排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准，实际出水主要水质指标基本能达到此标准，有利于周边水环境整体质量的改善和维持。经过处理，污水中的COD、BOD、SS、总氮、总磷等污染物均得到有效去除，达到了污水治理的目的。同时，示范项目根据村庄聚落形态，选择了分散处理的方式，一定程度上实现了因地制宜。

从技术本身看，土地处理系统利用土壤中的动植物、微生物和土壤颗粒物吸收、转化水中污染物，土壤处理系统中的有效除污成分较多，与污染物接触时间长，对污染物的吸纳能力强，能有效降低水中污染物质浓度，实现污水净化。同时，该技术使用寿命较长，一般的土地处理系统可使用10到20年左右不会失效[8]。因此，只要农村地区的土地面积、土壤特性和土质条件允许，该技术在农村大面积推广与实施在理论上是可行的。

4示范项目的成本有效性分析

4.1示范项目在管网投资方面偏高

由于农村基础设施相对落后，没有现成的排水沟渠和污水收集管道，同时部分村庄的聚落形态、地形水文特征不利于污水收集，因此管网投资在污水处理项目建设中往往占有较大的比重。从理论上说，与集中处理模式管网费用偏高的情况相比，分散处理模式的土地处理示范项目具有明显的成本优势，这是因为后者服务的居民数量少，可以保证大多数居民的住处离污水处理设施都很近，能节约污水收集所需的管网投资，某些紧靠居民房屋的处理设施甚至不需要配置专门的污水收集管网。因此，分散型土地处理系统在管网投资方面的优势有利于示范项目在农村地区的实施和推广。

表1 示范项目总建造费用一览表

村庄名称	服务人口（人）	土建费用(万元)	管网费用(万元)	设备费用(万元)	总费用(万元)	管网占总建造费用的比例（%）
汇中村	484	26.10	69.60	0	95.70	72.73
双津村	170	30.00	30.00	10.00	70.00	42.86

 注：管网费用不仅包括污水收集管道的投资，还包括处理系统中的管道费用。

但在汇中村和双津村项目调研时发现（表1），实际的管网费用并不低，仍然是整个项目中相对最高的一项投资，在总费用中的比重高达40~70%。分析原因，一方面是由于这两个村庄的管网费用并不只是严格意义上的污水收集管网建造费用，还包括处理系统中的管道投资，如布水系统和出水收集系统的管道铺设投资等，从而导致管网投资数据偏高。另一方面，汇中村的污水治理示范项目埋设管网时需要挖开已铺好的硬化路面，因此其污水收集管网投资较高。

综上，虽然分散型的土地处理系统理论上可以节约污水收集管网投资，但在实践中需要将污水处理示范项目纳入到村庄规划中，避免不必要的重新开挖成本。

4.2建造费用还存在一定程度的浪费

表2 示范项目建造费用一览表

村庄名称	处理污水水量(m3/d)	占地面积(m3)	吨水占地面积(m2/(m3/d))	总造价（万元）	吨水造价(元/（m3/d）)
汇中村	50.9	350	6.88	26.10	5128
双津村	30.0★	115☆	3.83	40.00	13333

 注：①总造价和吨水造价均不包括占用土地的费用，因为目前示范项目的土地均由政府划拨，不需建设方投入资金；②总造价和吨水造价均不包括管网费用；③标记“★”表示是估算值，根据服务人口和人均用水量估算得到。④标记“☆”表示是估算值，根据分散的几户处理设施估算得到的。

除了铺设管网所需的成本以外，示范项目的建造费用主要包括土地占用费用和工程建设费用（土建费用和设备费用之和），分别可以用“吨水占地面积”和“吨水造价”两个指标表征，如表2所示。

从土地占用指标看，汇中村和双津村的吨水占地面积分别为6.88m2/(m3/d)和3.83 m2/(m3/d)，差异将近两倍。将此数据与城镇污水处理厂的建设标准作比较——根据《城市污水处理工程项目建设标准》（01修订版），建设规模在Ⅴ类（污水处理量在1~5万m3/d）的二级污水厂建设用地指标为1.20~0.85m2/（m3•d）——可以发现土地处理系统处理农村生活污水需要较大的占地面积，对农村闲置土地的面积提出了很高的要求。汇中村和双津村位于上海郊区，土壤属性适中，土质良好，因此农户更偏爱占地面积较小的污水治理项目，从而可以利用节约下来的土地进行农业生产等活动，获得更高的经济产出。因此，就土地占用成本而言，调研的两个示范项目在成本有效性方面有所欠缺。

从工程建设费用看，汇中村和双津村的吨水造价相差将近三倍。一般来说，“低造价”是土地处理系统的主要优势之一[9]，但与城镇污水处理厂的平均水平（吨水造价一般在1500~2000元之间）[10]相比，这两个示范项目的吨水造价并不低。这主要是由于汇中村与双津村需要处理的污水水量小，难以实现规模效应；同时项目占地广，土建费用较高，导致造价高昂。

土地占用指标和工程建设费用在不同示范项目中差异巨大的现象表明，土地处理技术在实际应用中存在建设规模不一、成本参差不齐的毛病，这是由于与土地处理技术相关的工程建设缺乏统一的标准，项目建造无据可依，施工单位往往为了保证工程效果而加大投资、扩大规模，最终导致成本的巨大浪费。

4.3日常运营费用非常低廉

汇中村和双津村的示范项目均为使用电器设备，运行时不需要消耗电能，日常运营成本几乎为零。这主要是由于土地处理技术是以土壤为载体，依靠其中的动植物、微生物等生物相以及土壤颗粒等非生物相组分进行污水处理，该过程不需要外力推动便能有序运行。

5示范项目的管理便捷性分析

使用分散型土地处理技术的示范项目一般不需要配套的污水治理设备，也不需要专门的工作人员控制项目的开启与中止；示范项目日常运作时不需要专人值守，只有在突发事故情形下，需要工程技术专业人员进行维护，因此采用土地处理技术可以明显降低后续管理的难度。同时，农村生活污水土地处理技术提出了一些特定的管理要求：土地处理系统进水口附近的土壤常年暴露在高浓度污染环境下，容易堵塞、板结，需要周期性翻松；土壤中生长的动植物经历生长、死亡、腐烂等过程后，最终将沉积于土壤中，需要定期收集和处置动植物残体，土壤的污水净化功能才能保持长久高效等。上述操作在简单培训后就可以由农民自行维护管理，因此示范项目的后续管理比较便捷，可以保证项目建成后的持续运行。

6结论 

农村生活污水治理示范项目的可推广性可以从技术适用性、成本有效性、管理便捷性三个方面进行评估。本文通过对上海市汇中村和双津村农村生活污水土地处理示范项目的调研发现，从技术适用性看，示范项目因地制宜的选择了生活污水土地系统分散处理模式，处理后的出水各项指标基本能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的二级标准，满足农村生活污水治理的要求；从成本有效性看，土地处理技术与生俱来的低能耗特点为技术的推广应用提供了有利条件，但现有示范项目的管网费用依然较高，同时由于缺乏相关工程建设标准，导致项目建造中存在很严重的浪费现象，建设成本还存在较大的下降空间；从管理便捷性看，土地处理技术简略了常规的设备操作、维护工作，日常运行中可以由农民自行管理，维持项目长期有效运行。总之，在现有的基础上，只要实现成本有效，土地处理技术在农村生活污水处理中将具有很强的推广空间。

参考文献：

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第一作者简介：郭思（1986—），女，汉族，籍贯湖北，硕士在读，研究方向：环境经济学，公共管理之环境管理，环境政策分析。

作者感谢住房与城乡建设部课题《华东地区农村水污染治理示范工程评估》和国家水体污染控制与治理科技重大专项《城市水务产业发展及管理政策研究与示范课题》对本研究的资助。