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农村生活污水资源化治理——兼谈资源化利用的误区--1

 

   我国大力开展农村生活污水处理已有近20年历史,名义上的处理率超过30%,但效果并不尽如人意。背后的根本原因是按照常规污水处理思路开展治理的成本太高,超出绝大多数地方的财力。2023年12月有关部门发文《关于进一步推进农村生活污水治理的指导意见》(环办土壤〔2023〕24号),标志着农村生活污水治理出现了新动向,对资源化治理的方式寄予厚望。在这一背景之下,各地纷纷出台有关农村生活污水资源化利用的技术指导文件;毫无疑问,资源化治理的大方向是正确的。但从各地已经出台的技术导则性文件来看,多数把资源化治理理解为对已经产生的农村生活污水进行以灌溉为主的利用,严重偏离资源化治理的实质,并进一步导致在技术指导与规范上的不当之处。

1、农村生活污水问题和对资源化治理的需求
1)首先有必要辨析一下生活污水和生活污水问题,这是两个容易模糊的概念。

(1)生活污水属于技术性术语,是一种在特定的卫生排水体制下所形成的生活排水的形态,专门指混合有粪尿的生活排水,尤指将粪尿与所有生活排水混合在一起的产物。粪尿是导致生活污水疾病传播和富营养化风险的主要原因。为控制这两方面的风险,必须在环境排放和进一步利用之前对生活污水进行以控制污染指标为主要目的的处理。上述基本认知是从19世纪中叶以来的全球共识,具有广泛而坚实的科学依据,迄今从未在科学上遇到挑战。

(2)鉴于污水处理的成本很高并且完全去除这些风险物质在技术上存在困难,人们不得不设定一些妥协的技术标准,使得实施污水处理的工程在技术经济上可行。总体而言,目前主流的污水处理技术基本上可以达到:①有效控制病原传播风险;②将生活排水中的COD、总氮、总磷削减80%,大致相当于我国城镇生活污水和各地农村生活污水污染物控制标准的一级水平。在一般情况下,粪尿是导致生活污水中病原生物指标超标的唯一原因,提供了生活污水中90%以上的氮磷营养元素,并且贡献了约50%的COD。

2、笔者将采用上述特定的卫生排水体制并对生活污水进行达标处理后排放的技术方式称为达标抛弃范式。迄今为止所建立的对生活污水进行处理的技术都更加适合规模化的应用场景,小型和微型的污水处理设施在单位水量的处理成本方面要远高于大型污水处理设施,且处理的效果受气温和水质水量波动等因素的影响很大。

3、对农村生活污水处理而言,需要花费的成本主要体现在两个方面:一是用于满足生活卫生需求和适应污水处理需求的管道输送;二是用于对最终收集的污水进行处理。这两个方面都包含基础设施建设成本和日常运行维护成本。在建设成本方面,控制管道输送的成本是系统优化设计需要考量的第一要务,而在运行维护成本方面,控制污水处理的成本则是系统优化设计的第一要务。由于农村聚落规模以及聚落内部的居住密度均远小于城镇,导致农村生活污水的处理面临特别的困难:如想提升污水处理的规模效应则管道投入很大,有时甚至不可承受;如采用分散的处理方式,则小型或微型处理设施对设备设施的建造技术和运维管理的要求很高,且处理效果还不够稳定。

4、影响农村生活污水处理成本的因素很多。总体上如按照各地设定的一级标准对农村生活污水进行处理,我国农村生活污水处理的建设成本大致在2万元/户(分散)~4万元/户(集中),运行成本为500(分散)~200(集中)元/(户·年)。上述成本在寒冷地区、山区和偏远地区可能还要增加。

1)生活污水问题更像是一个社会学的术语,更确切的表达应该是“生活排水问题”。因为目前生活排水默认采用达标抛弃的技术范式,导致长期以来很多人将生活排水问题等同于生活污水问题。作为一项基本的公共服务,政府有义务组织实施必要的基础设施与运维的工程,为居民提供必要的卫生排水条件,并设法消除由此导致的居民健康和生态完整的风险。
农村生活排水之所以成为“生活污水问题”,首要的原因是按照达标抛弃的范式对生活污水进行收集处理的成本太高,远远超过绝大多数地方政府的财政承受能力。按照我国地方经济发展的普遍水平测算,对农村生活排水进行治理的成本适宜控制在3000~10000元/户、运行成本适宜控制在0~60元/(户·年)的水平。在资金供应与成本需求严重不匹配的情况下,各种技术的矛盾和管理的矛盾频繁爆发,造成如今让全社会都备感头痛的农村生活污水问题。

2)农村生活污水问题还有不为众人所知或者近期显得不那么迫切的一面,就是按照达标抛弃的范式治理生活排水不符合可持续发展的大势,主要表现为水-电-物资消耗大、二氧化碳排放量高和资源难以回用。这也是当前发达国家和我国城市所面临的难题。下水道和污水处理厂都是投资很大的基础设施,且前者以埋设在居住区的地面以下为主,更新特别困难。由此可以看出,我国农村厕所革命和人居环境治理一方面面临近期的现代化改造难题,从长远来看还要面对可持续发展的挑战,因此从一开始就应该对治理的路径进行妥善规划,力求避免重蹈发达国家和城市发展的覆辙。
概括而言,对农村生活污水问题进行治理的根本性需求,在近期是降成本,在远期是可持续发展。资源化治理是解决上述问题的理想路径,或者说对农村生活污水问题进行资源化治理的目的就在于颠覆性地降低卫生排水的成本,并显著提高系统的可持续发展性能。

2、将粪尿肥料化是资源化治理的重点

1)从生活污水的起源和定义就可以看出,导致生活污水疾病传染风险和富营养化风险的主要排放源都是粪尿,而粪尿在我国自古就被认为是极其重要的肥料资源,这是中国人在厕所文明上区别于世界上多数族群的智慧。以中华为标志的东亚地区所建立的绵延数千年的田园循环文化与传统实践,实际上代表了前现代最高水平的厕所文明。

2)在化肥可以大量和廉价获取之前,中国的农民四处收集粪尿,不允许有半点浪费,并因此催生了收集和贩卖粪的产业,客观上提升了城市和乡村市政清扫的水平。根据记载,上海市区在1950年代每日通过销售粪尿的收入达5100万元(当时的币值),这是一笔庞大的收益,关照到公共卫生行政部门、清洁工人和贩粪船户等各方利益。由于有机生活废物所具备的重要经济价值,直至20世纪90年代,中国农村几乎都不存在污水和垃圾的污染问题。不仅是粪尿,传统的中国人将几乎所有的有机生活垃圾、草木灰和清扫的灰尘都通过自然堆肥的形式回归农田。在传统生活方式下,人们生活用水量有限,少量洗涤废水就近泼洒在土地上,通过大地的自然循环就可以轻松完成水资源的再生。可惜的是,由于没有及时将这种传统的资源化习俗进行现代化改造,导致我国在最近几十年的城乡现代化进程中全盘照搬西方舶来的废物抛弃范式,进而形成如今影响深远的污水垃圾处理难题。

3)实际上达标抛弃的范式是从西方人抛弃粪尿的习俗发展而来,并不应该成为通往现代化的唯一路径,尤其是对我们中国人而言。在厕所文明方面,西方人率先完成了对传统习俗的现代化改造,并在过去一百多年里以其技术上的优势征服全球。但显而易见的是,单纯地认为粪尿是有害废物的一元化认知在思想高度上远不及中国人既看到粪尿的不洁又看到其肥料价值的二元化认知。在传统生活方式下,抛弃粪尿的习俗无可厚非,因其并不会造成病原风险和富营养化风险的广泛传播。而当用生活污水的方式抛弃粪尿时,粪尿所含的负外部影响很容易扩散到社区、城市、流域,并进而因为控制这些负外部影响导致需要消耗更多的物资和能源,排放更多的二氧化碳,并使营养性物质得不到正面的利用。

4)从上面简单的回顾就可以看出,避免用生活污水的方式排放粪尿,并将其转化为肥料,以恢复中华田园循环的文明,不仅可以消除生活污水这一特定的排放形态,而且可以消除与生活污水相关的所有难题。由于近年来的技术进步,用现代化的手段践行田园循环已经有了工程化的解决方案。

发布时间:2024/7/9 13:59:31 查看:49次

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