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1研究背景
1.1沣西新城辖区农村污水排放的实情
沣西新城是西咸新区的五大组团之一，处于大西安城市圈之中，沣西新城是大西安副中心，发展战略性新兴产业和硬科技，同时也是国家第一批海绵城市试点城市之一，对区域水环境的要求比较高。西咸新区沣西新城农村生活污水无组织排放的村有24个行政村，包括高桥街办、马王街办、大王街办的，1.7万户，约7万人农村人口。随着沣西新城城镇化进程加快，农村居民生活水平和人口集中化程度提高，农村生活污水排放量急剧增加[1]，产生了大量生活污水。由于缺乏有效的污水处理设施，农村生活污水的排放造成了河流和水塘的污染，严重影响了农村的居住环境[2]。农村生活污水包括居民在日常生活中厕所排水、洗涤排水以及厨房排水，称为 “农村三水”[3]。这些生活废水中含有含有大量的洗涤剂、米糠菜屑、动植物脂肪和人畜粪便等，氮、磷、COD、BOD、TSS、细菌和寄生虫等成分，是目前农村水体环境污染的主要源头之一[4]。
与城市生活污水相比，农村生活污水浓度低，水质相对稳定，张鑫[5]等对农村生活污水进行了长期的水样采集分析，结果表明农村生活污水一般不含有有毒有害物质，BOD、COD 等有机物含量相对较高，同时含有人体粪便物排出的大量细菌、病毒，需做无害化处理。此外，农村生活污水产生量小、排放分散、水量变化大，排放具有很强的时间周期性和排放不连续性，生活污水成分、污染物浓度与农村居民的生活习惯、生活水平和用水量有关，排放主要集中在早晨、中午和傍晚，夜间几乎无排放[6];夏季生活污水排放量高于冬季。生活污水不仅对环境形成影响，而且对土壤和浅层地下水也造成污染。农村生活污水的治理是国家 “十三五”规划的重点内容之一，国家 “十三五”规划明确提出要改善农村人居环境，推进农村污水、厕所、垃圾三大革命，因此，开展农村生活污水的水质水量、排放特点和处理工艺及适用性研究，是改善农村人居环境、生态环境、进行美丽乡村建设的重要举措。
1.2治理面临的问题和技术路径的选择
针对沣西辖区农村污水排放特点，结合专项规划和镇级污水处理厂布点，选择分散式处理和区域集中处理模式是解决关键，根据农村地区的村庄规模、住宅分布和地形地势特点，因地制宜的解决农村生活污水收集处理显得尤为必要，运行可靠、成本较低、工艺抗冲击能力高，是必须考虑的基本要求。
根据城镇污水处理设计规范，农村污水处理常用技术工艺有：常规活性污泥法（A/O工艺）、生态湿地法或MBR等。
A/O工艺：其生物反应池由ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）两段组成，在系统上是最简单的同步脱氮工艺，在缺氧和好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，有利于处理后污水与污泥的分离;运行中在缺氧段内只需轻缓搅拌，运行费用低。由于缺氧和好氧区域严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此脱氮效果非常好。优点：流程简单，投资较合理，容积负荷高，运行成本适中。缺点是除磷效果较差。
人工湿地所运转的是一套物质传递及转化过程，综合了物理、化学、生物过程[7]，优点是工程投资小，能耗低，自动化程度低，缺点是占地大、北方冬季植物死亡处理能力差，后期填料需维护更换。
膜的种类繁多，按分离机理进行分类，有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类，有天然膜（生物膜）和合成膜（有机膜和无机膜）;按膜的结构型式分类，有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。MBR利用膜分离設备将生化反应池中的活性污泥截留;不仅替代了传统污水处理工艺中的二沉池，高效地进行固液分离，直接得到水质稳定的产水;又能在生物池内维持高浓度的微生物量，工艺剩余污泥少，能有效去除氨氮，出水悬浮物和浊度接近于零，出水中细菌和病毒被大幅度去除，能耗低，占地面积小，操作管理方便，易于实现自动控制;缺点是运行费略高，但出水水质明显高于前两种工艺。
沣西辖区农村周边大部分为基本农田，可建设用地较少，同时处理尾水分别排入河道或涝池，为最大程度改善农村人居环境，避免二次破坏生态环境，最终选择工艺流程简单，占地面积较小，同时处理效果更优的MBR工艺作为污水主处理工艺。
2沣西新城农村污水治理的经验
根据沣西新城农村处于关中平原城郊结合部的地域特点，污水排放的特点，合理选择技术路径，并优先治理农村区域黑臭水体，结合农村厕所革命，统筹解决农村污水处理问题上取得了显著成果。本文在分析富村、兆伦村农村生活污水治理现状及存在问题的基础上，结合各村实际情况，提出沣西新城农村生活污水处理工艺及处理模式，分析项目产生的社会、环境效益，为平原区城郊结合部农村污水治理提供参考借鉴。
2.1污水治理模式选择
2.1.1以镇带村模式
富村位于大王街办驻地以南，距镇级污水处理厂距离为2.5km，家庭式制醋是该村的一大农业产业，故选择纳入镇级污水处理厂的截污纳管治理模式，该村有居民350户，1493口人，日排放污水量约为100吨。通过建立该村独立的污水收集管网后，利用提升泵站集中排至大王镇污水处理厂。大王镇污水处理厂采用MBR工艺，处理规模为5000吨，出水COD为32 mg/L，氨氮仅为0.3mg/L，TP为0.46mg/L，TN为8.3 mg/L，出水水质标准高，优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。同时将大王镇、马王街办附近的13个行政村生活污水全部通过纳管收集至大王镇级污水处理厂进行集中处理。这样集中收集处理方式，运行费用较低，运行可靠，出水标准高。
2.1.2单独建站模式
兆伦村处于西咸北环线与新河之间，远离大王镇，有村民450户，1955人，由于区域边界条件受限，无法采用纳管模式将污水排入大王污水处理厂，故在该村设立污水处理站，日处理规模120吨，设2组一体化MBR设备，尾水直接排放至新河。排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，全村新建污水主干管约4.5km。由于该村中部高，南北低的地势条件，在北部设立一处一体化提升泵站提升北区污水至处理站。该站优点：占地小，处理标准高，自动化程度高，可无人值守，和村庄绿化结合，开敞空间成为美丽乡村的宣传亮点。 2.2户厕革命和户管网改造
户污水的有效收集，是项目发挥效益的关键，如何解决这一难题呢？要将厕所革命、户管网改造和污水处理项目统筹结合，系统治理，才能真正发挥作用。沣西新城对农村1.5万户居民实行旱厕改水厕，及户管网改造，同时采取三格式化粪池进行粪便沉淀、发酵等无害化处理后排入村级污水管网。原农户生活污水散排至街道，最终进入坑塘，形成黑臭水体，污染环境。只有重新构建户排污管网，实施雨污分流改造，才能从根源上改变乱排污情况。户排污管网由浮渣池、化粪池、收集井和污水管道组成，平均每户增设污水管道长度15米。新建房屋全部要求单独设计雨水、污水管道。
2.3多措并举，治理农村黑臭水体
因城郊结合部农村的流动人口量大、生产生活引起的排水量大及污水处理设施不足，加之村民环保意识淡薄，乱倒垃圾、小作坊乱排废水，出现大量未处理的水体直接排入坑塘、涝池或河道，导致村域小微水体水环境恶化，滋生蓝藻，水体发黑发臭，出现黑臭水体。农村水污染是面源污染、固废污染合并的综合性污染，问题亟待解决。
参照《城市黑臭水体整治工作指南》相关要求，沣西新城采用石墨烯光催化水处理技术、菌剂修复、内源治理、截污纳管、防渗抽排等综合施策，快速解决农村黑臭水体难题，累计治理小微黑臭水体132个。并取得显著成效。截污纳管采用截流方式将污染源头污水排入城市管网，使其纳入污水处理系统。菌剂修复是对藻类滋生或黑臭严重的水体的辅助处理技术，达到迅速吸附、混凝、沉淀污染物，达到应急处理效果。内源治理是对坑塘边的积存生活垃圾进行清除，削除污染源。对小作坊排水进行环保执法，查处或增加企业预处理单元，达标排放。对已有农村102处涝池水体污染采取吸附+石墨烯光催化水处理膜的模式进行原位修复治理。石墨烯光催化水处理膜是一种石墨烯掺杂光催化纳米半导体片状膜材料，能在可见光的作用下，转化成具有超强氧化还原活性的羟基自由基（.OH）和超氧自由基（.O2），分解各类有机物、降解高价重金属，提升水体溶解氧含量。该技术具有纳米材料、原位修復、靶向治污、修复底泥的特点，施工过程中无须抽干黑臭水，不清淤、不耗电、效率高（迅速增加溶解氧）、施工快、易维护等多项优点。通过石墨烯技术原位修复治理，水体水质优于《城市黑臭水体整治工作指南》指标要求，消除水体黑臭。
2.4 取得效果
项目建成对提高了农村污水处理设施水平，对改善和提高农村人居环境，建设美丽乡村起到重要作用。本工程作为沣西新城美丽乡村建设基础设施配套的重要组成部分，具有良好的环境效益、生态效益和社会效益。通过本项目建设可改善农村水环境，避免污水直排，提高环境质量，对农业生产、农村经济发展、农村人居健康水平的提升所带来的直接间接效益将是巨大的。可以预计，本工程投运必将对沣西新城广大农村人居环境改善起到质的改变，对推进全域美丽乡村建设起到四梁八柱的作用，农村传统的排水模式正在成为历史，城乡公共服务均等化的又一项重要指标提前达标。
3小结
农村污水是农村三大革命之一，也是最为系统、最为专业、投资最大的工程之一，对在新时代实施乡村振兴战略意义重大，是城乡协调发展、均衡发展，体现文明的重要举措和手段。探索更为经济、实用的处理工艺技术成为新课题。近年来，虽新技术层出不穷，但还未有健全的行业指导规范和监测要求，还有信息化监管上的一些技术未完全突破，还有接户率不高的实际困难，以及管护经费短缺的现实问题，还有中西部、城市和县区建设进度不一的短板，需要更多政府、市场和社会三方面共同努力，加以解决。
参考文献：
[1] 谢良林，黄翔峰，刘佳，等. 北方地区农村污水治理技术评述[J].安徽农业科学，2008，36（ 19） ： 8267-8269.
[2] Liang H，Gao M，Liu J，et al. A novel integrated step-feed biofilm process for the treatment of decentralized domestic wastewater in rural areas of China [J].Journal of Environmental Sciences，2010，22（ 3） ： 321-327.
[3] 康利平，吴晓兵，高月梅，等.我国农村水污染现状及防治对策[J].河南科技，2013（ 11） ： 167.
[4] 叶雅.西江 2000 ～ 2009 年水环境质量及水质变化趋势分析[J].净水技术，2010，9（ 4） ： 65-70.
[5] 张鑫，付永胜，范兴建，等. 农村生活污水排放规律及处理方法分析 [J]. 广东农业科学，2008，（ 8） ： 139-142.
[6] 胡广叶. 农村生活污水处理现状及对策研究[J].现代商贸工业，2011，23（ 14） ： 251-252
[7] 姚靖. 长沙市城镇、养殖、农田、景观水体污水处理湿地生态工程技术与模式研究[D]. 长沙： 中南林业科技大学，2011
（作者单位：陕西省西咸新区沣西新城管理委员会）
1.1沣西新城辖区农村污水排放的实情
沣西新城是西咸新区的五大组团之一，处于大西安城市圈之中，沣西新城是大西安副中心，发展战略性新兴产业和硬科技，同时也是国家第一批海绵城市试点城市之一，对区域水环境的要求比较高。西咸新区沣西新城农村生活污水无组织排放的村有24个行政村，包括高桥街办、马王街办、大王街办的，1.7万户，约7万人农村人口。随着沣西新城城镇化进程加快，农村居民生活水平和人口集中化程度提高，农村生活污水排放量急剧增加[1]，产生了大量生活污水。由于缺乏有效的污水处理设施，农村生活污水的排放造成了河流和水塘的污染，严重影响了农村的居住环境[2]。农村生活污水包括居民在日常生活中厕所排水、洗涤排水以及厨房排水，称为 “农村三水”[3]。这些生活废水中含有含有大量的洗涤剂、米糠菜屑、动植物脂肪和人畜粪便等，氮、磷、COD、BOD、TSS、细菌和寄生虫等成分，是目前农村水体环境污染的主要源头之一[4]。
与城市生活污水相比，农村生活污水浓度低，水质相对稳定，张鑫[5]等对农村生活污水进行了长期的水样采集分析，结果表明农村生活污水一般不含有有毒有害物质，BOD、COD 等有机物含量相对较高，同时含有人体粪便物排出的大量细菌、病毒，需做无害化处理。此外，农村生活污水产生量小、排放分散、水量变化大，排放具有很强的时间周期性和排放不连续性，生活污水成分、污染物浓度与农村居民的生活习惯、生活水平和用水量有关，排放主要集中在早晨、中午和傍晚，夜间几乎无排放[6];夏季生活污水排放量高于冬季。生活污水不仅对环境形成影响，而且对土壤和浅层地下水也造成污染。农村生活污水的治理是国家 “十三五”规划的重点内容之一，国家 “十三五”规划明确提出要改善农村人居环境，推进农村污水、厕所、垃圾三大革命，因此，开展农村生活污水的水质水量、排放特点和处理工艺及适用性研究，是改善农村人居环境、生态环境、进行美丽乡村建设的重要举措。
1.2治理面临的问题和技术路径的选择
针对沣西辖区农村污水排放特点，结合专项规划和镇级污水处理厂布点，选择分散式处理和区域集中处理模式是解决关键，根据农村地区的村庄规模、住宅分布和地形地势特点，因地制宜的解决农村生活污水收集处理显得尤为必要，运行可靠、成本较低、工艺抗冲击能力高，是必须考虑的基本要求。
根据城镇污水处理设计规范，农村污水处理常用技术工艺有：常规活性污泥法（A/O工艺）、生态湿地法或MBR等。
A/O工艺：其生物反应池由ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）两段组成，在系统上是最简单的同步脱氮工艺，在缺氧和好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，有利于处理后污水与污泥的分离;运行中在缺氧段内只需轻缓搅拌，运行费用低。由于缺氧和好氧区域严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此脱氮效果非常好。优点：流程简单，投资较合理，容积负荷高，运行成本适中。缺点是除磷效果较差。
人工湿地所运转的是一套物质传递及转化过程，综合了物理、化学、生物过程[7]，优点是工程投资小，能耗低，自动化程度低，缺点是占地大、北方冬季植物死亡处理能力差，后期填料需维护更换。
膜的种类繁多，按分离机理进行分类，有反应膜、离子交换膜、渗透膜等;按膜的性质分类，有天然膜（生物膜）和合成膜（有机膜和无机膜）;按膜的结构型式分类，有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。MBR利用膜分离設备将生化反应池中的活性污泥截留;不仅替代了传统污水处理工艺中的二沉池，高效地进行固液分离，直接得到水质稳定的产水;又能在生物池内维持高浓度的微生物量，工艺剩余污泥少，能有效去除氨氮，出水悬浮物和浊度接近于零，出水中细菌和病毒被大幅度去除，能耗低，占地面积小，操作管理方便，易于实现自动控制;缺点是运行费略高，但出水水质明显高于前两种工艺。
沣西辖区农村周边大部分为基本农田，可建设用地较少，同时处理尾水分别排入河道或涝池，为最大程度改善农村人居环境，避免二次破坏生态环境，最终选择工艺流程简单，占地面积较小，同时处理效果更优的MBR工艺作为污水主处理工艺。
2沣西新城农村污水治理的经验
根据沣西新城农村处于关中平原城郊结合部的地域特点，污水排放的特点，合理选择技术路径，并优先治理农村区域黑臭水体，结合农村厕所革命，统筹解决农村污水处理问题上取得了显著成果。本文在分析富村、兆伦村农村生活污水治理现状及存在问题的基础上，结合各村实际情况，提出沣西新城农村生活污水处理工艺及处理模式，分析项目产生的社会、环境效益，为平原区城郊结合部农村污水治理提供参考借鉴。
2.1污水治理模式选择
2.1.1以镇带村模式
富村位于大王街办驻地以南，距镇级污水处理厂距离为2.5km，家庭式制醋是该村的一大农业产业，故选择纳入镇级污水处理厂的截污纳管治理模式，该村有居民350户，1493口人，日排放污水量约为100吨。通过建立该村独立的污水收集管网后，利用提升泵站集中排至大王镇污水处理厂。大王镇污水处理厂采用MBR工艺，处理规模为5000吨，出水COD为32 mg/L，氨氮仅为0.3mg/L，TP为0.46mg/L，TN为8.3 mg/L，出水水质标准高，优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。同时将大王镇、马王街办附近的13个行政村生活污水全部通过纳管收集至大王镇级污水处理厂进行集中处理。这样集中收集处理方式，运行费用较低，运行可靠，出水标准高。
2.1.2单独建站模式
兆伦村处于西咸北环线与新河之间，远离大王镇，有村民450户，1955人，由于区域边界条件受限，无法采用纳管模式将污水排入大王污水处理厂，故在该村设立污水处理站，日处理规模120吨，设2组一体化MBR设备，尾水直接排放至新河。排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，全村新建污水主干管约4.5km。由于该村中部高，南北低的地势条件，在北部设立一处一体化提升泵站提升北区污水至处理站。该站优点：占地小，处理标准高，自动化程度高，可无人值守，和村庄绿化结合，开敞空间成为美丽乡村的宣传亮点。 2.2户厕革命和户管网改造
户污水的有效收集，是项目发挥效益的关键，如何解决这一难题呢？要将厕所革命、户管网改造和污水处理项目统筹结合，系统治理，才能真正发挥作用。沣西新城对农村1.5万户居民实行旱厕改水厕，及户管网改造，同时采取三格式化粪池进行粪便沉淀、发酵等无害化处理后排入村级污水管网。原农户生活污水散排至街道，最终进入坑塘，形成黑臭水体，污染环境。只有重新构建户排污管网，实施雨污分流改造，才能从根源上改变乱排污情况。户排污管网由浮渣池、化粪池、收集井和污水管道组成，平均每户增设污水管道长度15米。新建房屋全部要求单独设计雨水、污水管道。
2.3多措并举，治理农村黑臭水体
因城郊结合部农村的流动人口量大、生产生活引起的排水量大及污水处理设施不足，加之村民环保意识淡薄，乱倒垃圾、小作坊乱排废水，出现大量未处理的水体直接排入坑塘、涝池或河道，导致村域小微水体水环境恶化，滋生蓝藻，水体发黑发臭，出现黑臭水体。农村水污染是面源污染、固废污染合并的综合性污染，问题亟待解决。
参照《城市黑臭水体整治工作指南》相关要求，沣西新城采用石墨烯光催化水处理技术、菌剂修复、内源治理、截污纳管、防渗抽排等综合施策，快速解决农村黑臭水体难题，累计治理小微黑臭水体132个。并取得显著成效。截污纳管采用截流方式将污染源头污水排入城市管网，使其纳入污水处理系统。菌剂修复是对藻类滋生或黑臭严重的水体的辅助处理技术，达到迅速吸附、混凝、沉淀污染物，达到应急处理效果。内源治理是对坑塘边的积存生活垃圾进行清除，削除污染源。对小作坊排水进行环保执法，查处或增加企业预处理单元，达标排放。对已有农村102处涝池水体污染采取吸附+石墨烯光催化水处理膜的模式进行原位修复治理。石墨烯光催化水处理膜是一种石墨烯掺杂光催化纳米半导体片状膜材料，能在可见光的作用下，转化成具有超强氧化还原活性的羟基自由基（.OH）和超氧自由基（.O2），分解各类有机物、降解高价重金属，提升水体溶解氧含量。该技术具有纳米材料、原位修復、靶向治污、修复底泥的特点，施工过程中无须抽干黑臭水，不清淤、不耗电、效率高（迅速增加溶解氧）、施工快、易维护等多项优点。通过石墨烯技术原位修复治理，水体水质优于《城市黑臭水体整治工作指南》指标要求，消除水体黑臭。
2.4 取得效果
项目建成对提高了农村污水处理设施水平，对改善和提高农村人居环境，建设美丽乡村起到重要作用。本工程作为沣西新城美丽乡村建设基础设施配套的重要组成部分，具有良好的环境效益、生态效益和社会效益。通过本项目建设可改善农村水环境，避免污水直排，提高环境质量，对农业生产、农村经济发展、农村人居健康水平的提升所带来的直接间接效益将是巨大的。可以预计，本工程投运必将对沣西新城广大农村人居环境改善起到质的改变，对推进全域美丽乡村建设起到四梁八柱的作用，农村传统的排水模式正在成为历史，城乡公共服务均等化的又一项重要指标提前达标。
3小结
农村污水是农村三大革命之一，也是最为系统、最为专业、投资最大的工程之一，对在新时代实施乡村振兴战略意义重大，是城乡协调发展、均衡发展，体现文明的重要举措和手段。探索更为经济、实用的处理工艺技术成为新课题。近年来，虽新技术层出不穷，但还未有健全的行业指导规范和监测要求，还有信息化监管上的一些技术未完全突破，还有接户率不高的实际困难，以及管护经费短缺的现实问题，还有中西部、城市和县区建设进度不一的短板，需要更多政府、市场和社会三方面共同努力，加以解决。
参考文献：
[1] 谢良林，黄翔峰，刘佳，等. 北方地区农村污水治理技术评述[J].安徽农业科学，2008，36（ 19） ： 8267-8269.
[2] Liang H，Gao M，Liu J，et al. A novel integrated step-feed biofilm process for the treatment of decentralized domestic wastewater in rural areas of China [J].Journal of Environmental Sciences，2010，22（ 3） ： 321-327.
[3] 康利平，吴晓兵，高月梅，等.我国农村水污染现状及防治对策[J].河南科技，2013（ 11） ： 167.
[4] 叶雅.西江 2000 ～ 2009 年水环境质量及水质变化趋势分析[J].净水技术，2010，9（ 4） ： 65-70.
[5] 张鑫，付永胜，范兴建，等. 农村生活污水排放规律及处理方法分析 [J]. 广东农业科学，2008，（ 8） ： 139-142.
[6] 胡广叶. 农村生活污水处理现状及对策研究[J].现代商贸工业，2011，23（ 14） ： 251-252
[7] 姚靖. 长沙市城镇、养殖、农田、景观水体污水处理湿地生态工程技术与模式研究[D]. 长沙： 中南林业科技大学，2011
（作者单位：陕西省西咸新区沣西新城管理委员会）