摘要：在開展中部地區(qū)某縣農(nóng)村廁所現(xiàn)狀分析的基礎上, 以國家和省市“廁所革命”任務要求為目標, 基于無害化廁所模式、污水處理工藝等關鍵技術的比選研究, 提出了適用的規(guī)劃策略, 同時針對規(guī)劃中遇到的問題進行了總結和分析。對我國中部農(nóng)村地區(qū)“廁所革命”規(guī)劃研究工作進行模式與標準探討, 并為后續(xù)建設規(guī)劃層面提供指導。
1、研究背景
廁所是衡量文明的重要標志, “廁所革命”最早由聯(lián)合國兒童基金會提出, 旨在通過廁所改造, 改善發(fā)展中國家人民的衛(wèi)生、健康和環(huán)境條件[1]。長期以來, 農(nóng)村廁所問題困擾著我們的主要有3個方面。首先, 廁所環(huán)境是體現(xiàn)城鄉(xiāng)差距的關鍵。改善農(nóng)村廁所環(huán)境狀況, 可以改變農(nóng)村面貌, 從而縮小其和城市的距離。其次, 農(nóng)村地區(qū)80%的傳染病是由廁所糞便污染和飲水不衛(wèi)生引起的, 農(nóng)村人畜排泄物的管理不善帶來的衛(wèi)生問題直接影響了農(nóng)村居民的健康狀況。最后, 農(nóng)村水環(huán)境污染主要是由廁所排放造成的, 廁所污水中TN、TP占農(nóng)村污水污染物負荷的80%以上[2]。因此, 盡快改善農(nóng)村廁所環(huán)境面貌, 解決農(nóng)村衛(wèi)生問題, 減少水環(huán)境污染狀況, 對于改善農(nóng)民生活品質具有不言而喻的重要性[3]。
黨和國家領導人高度重視農(nóng)村廁所革命。2018年1月2日, 中共中央國務院出臺了“關于實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的意見”;堅持不懈推進農(nóng)村“廁所革命”, 大力開展農(nóng)村衛(wèi)生廁所建設改造。2018年2月5日, 中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)了《農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動方案》, 大力推進農(nóng)村基礎設施建設和城鄉(xiāng)公共服務均等化。
為了推動農(nóng)村廁所革命, 相關學者也開展了研究。范彬等[4]提出在廁所革命中應推廣以源頭資源化為主、末端處理為輔的綜合治理模式;劉新等[1]開展了基于“廁所革命”的生態(tài)型廁所設計系統(tǒng)創(chuàng)新的研究。上述研究在污水治理模式和資源化利用方面取得了進展, 但我國農(nóng)村“廁所革命”尚處于起步階段, 農(nóng)村的基礎設施等條件與城市顯著不同, 且也存在地區(qū)發(fā)展水平、地域分布和農(nóng)民意愿不同等情況, 因此“廁所革命”改造模式必須與之適應磨合。本研究旨在通過對中部某縣農(nóng)村地區(qū)專項規(guī)劃的實踐, 探索適合我國的農(nóng)村“廁所革命”技術路線, 為農(nóng)村“廁所革命”的順利實施提供技術支持和理論指導。
2、規(guī)劃區(qū)域現(xiàn)狀調查與問題分析
2.1 國家總體要求省市的具體目標
2018年2月5日, 中共中央辦公廳、國務院辦公廳在印發(fā)的《農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動方案》中提出:對于中西部有基礎、具備基本條件的地區(qū), 提升人民生活環(huán)境質量, 力爭實現(xiàn)衛(wèi)生廁所普及率達到85%左右, 管控生活污水亂排問題, 重點推進農(nóng)村廁所糞污治理任務。
2017年12月31日, 中部某省人民政府印發(fā)了《某省“廁所革命”三年攻堅行動計劃 (2018～2020年) 》, 具體推進“廁所革命”, 作為鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的重要一環(huán)。要求通過3年改造, 新建全省200萬戶農(nóng)戶無害化廁所、改造提升130萬戶農(nóng)戶廁所以及25 063座農(nóng)村公共廁所, 到2020年全省農(nóng)村無害化廁所普及率達到100%。
2.2 規(guī)劃區(qū)域實際狀況調查
2.2.1 區(qū)域基本情況
中部某縣位于該省東北部大別山南麓、長江上中游北岸、鄂豫兩省交界處。全縣為半山半丘陵地區(qū), 東北部為山區(qū)地貌, 山脈屬大別山支脈, 走向自北而南, 分布在東、西、北3面。該縣總面積1 796km2, 行政區(qū)劃內(nèi)管轄13個鄉(xiāng)鎮(zhèn) (場) , 396個行政村, 3 814個村民小組。2017年底全縣總人口70.07萬人, 常住人口65.74萬人, 城鎮(zhèn)人口11.85萬人, 城鎮(zhèn)化率達到41.3%。耕地面積60.6萬畝 (1畝≈667m2) , 人均耕地面積0.92畝, 是一個典型的山區(qū)農(nóng)業(yè)縣。
2.2.2 廁所建設基本情況調查
為全面了解該縣農(nóng)村廁所建設基本情況, 項目組開展了問卷調查工作;以自然村為統(tǒng)計單元, 采取農(nóng)村走訪和村干部現(xiàn)場填表的方式, 共完成調查問卷3 348份, 覆蓋全縣13個鄉(xiāng)鎮(zhèn) (場) 、行政村368個、自然村3 348個。調查結果如下:
(1) 農(nóng)村公廁情況。該縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)內(nèi)農(nóng)村公廁覆蓋率如圖1所示。
中部地區(qū)某縣農(nóng)村“廁所革命”專項規(guī)劃實踐研究
圖1 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村公廁覆蓋率
Fig.1 Rural public toilet coverage in each township
根據(jù)圖1, 該縣各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的公廁覆蓋率平均為86.5%, 其中最低為70.3%, 最高為97.8%, 覆蓋率相對較高。
該縣各村公廁建設數(shù)量分布情況如圖下:縣有1座公廁的自然村占50%, 有2座公廁的占22%, 有3座公廁的占9%, 有4座及以上公廁的占7%, 另外有12%自然村沒有公廁。該縣的農(nóng)村公廁中, 旱廁所占比例如圖2所示。
該縣公廁中, 旱廁平均占比達94%;除鄉(xiāng)鎮(zhèn)1是風景區(qū), 旱廁比例較低外, 其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)旱廁的比例均在80%以上, 其中超過94%的有7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。
(2) 農(nóng)戶戶廁情況。全縣共有農(nóng)村戶廁10.1萬座, 其中水廁80 007座, 占79%;旱廁20 782座, 占21%。某些鄉(xiāng)鎮(zhèn)水沖廁所的普及率可高達87%。
(3) 村莊污水收集處理系統(tǒng)覆蓋情況。調查顯示, 該縣僅有10%的自然村中建有污水收集處理系統(tǒng);從各鎮(zhèn)的分布情況來看, 污水收集處理系統(tǒng)覆蓋率最高可達28%, 最低僅為1%。
(4) 農(nóng)戶糞肥利用意愿, 如圖3所示。
中部地區(qū)某縣農(nóng)村“廁所革命”專項規(guī)劃實踐研究
圖3 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)有糞肥再利用意向的占比
Fig.3 The proportion of manure reuse intentions in each township
根據(jù)圖3, 該縣僅有46%的自然村有糞肥利用意向?，F(xiàn)場調研也發(fā)現(xiàn), 除少量農(nóng)戶糞便作為肥料使用外, 大部分糞便被傾倒進入了附近的池塘、河渠等。
2.2.3 差距與問題分析
根據(jù)現(xiàn)場調研情況, 對照國家和省市對該縣廁所革命的目標任務要求, 可以發(fā)現(xiàn); (1) 該縣公廁雖然數(shù)量多且覆蓋率高, 但以旱廁為主, 不能滿足衛(wèi)生和無害化的要求, 因此改造重點在于旱廁改無害化衛(wèi)生廁所; (2) 農(nóng)村戶廁狀況與之相反, 沖水廁所居多, 滿足了無害化的要求, 然而污水收集處理系統(tǒng)覆蓋率過低, 不能保證用水衛(wèi)生和防止水體污染。
因此, 規(guī)劃實踐應首先確定適用的無害化衛(wèi)生廁所技術和合理的農(nóng)村污水收集處理模式, 因地制宜把治理與資源化結合、集中與分散處理工藝結合、低成本與高效率結合, 并且發(fā)揮農(nóng)戶糞肥利用自主性和積極性, 從而提高污水資源化、無害化、減量化的治理水平。
3、關鍵技術比選與規(guī)劃實踐
3.1 技術比選
3.1.1 無害化衛(wèi)生廁所技術
無害化衛(wèi)生廁所是指按照規(guī)范要求使用時, 可有效降低糞便中生物性致病因子傳染性的衛(wèi)生廁所。常用的無害化廁所技術如表1所示, 其按收集模式可分為3類:新型糞尿分集式生態(tài)旱廁、三格化糞池式簡易水沖廁所和有排水系統(tǒng)的水沖式廁所[5]。
新型糞尿分集式生態(tài)旱廁是針對糞尿不同性質, 糞尿分開收集處理, 處理后的糞尿直接送往堆肥場制造有機肥。與傳統(tǒng)旱廁相比, 新型糞尿分集式生態(tài)旱廁, 能減少尿液中的氨與糞便中的硫化氫等混合發(fā)酵, 造成廁所的惡臭, 并能預防和控制傳染病[10]。
三格化糞池設計的基本原理是利用糞尿混合液的沉淀作用及密閉厭氧發(fā)酵過程, 以及生物拮抗原理除去病菌及有害微生物, 從而抑制蚊蠅滋生, 以達到糞便無害化的目的[11]。
水沖廁坐便器均設在室內(nèi)衛(wèi)生間, 瓷磚地面和墻裙, 無蠅、無蛆、無臭, 衛(wèi)生狀況良好[12]。最適應農(nóng)村房屋的新建以及新農(nóng)村建設的開展的狀況, 在完美達成無害化目標的同時, 采取不同污水處理模式和工藝即可適應不同狀況。
3.1.2 農(nóng)村污水處理模式技術
我國農(nóng)村污水的水質水量相比較于城鎮(zhèn)污水具有明顯的差異。從水質上來說, 農(nóng)村生活污水一般為日常生活產(chǎn)生的廢水, 不含工業(yè)廢水, 水質情況較為穩(wěn)定。而從水量來說, 農(nóng)村生活污水產(chǎn)生量小, 也因村民居住地和排放口均較為分散, 接管進戶難度大。水量產(chǎn)生隨機性大, 通常在飯點時存在水量排放高峰值, 夜晚基本無污水產(chǎn)生, 變化幅度較大[13]。因此, 農(nóng)村污水處理模式技術與城鎮(zhèn)有著較大的差異, 亟需結合實際情況配用因地制宜的污水處理技術。適用于我國農(nóng)村實際情況污水處理的主要技術有人工濕地、土壤滲濾、穩(wěn)定塘、厭氧消化、生物濾池等基本處理技術[14], 然而簡單的單一處理技術無法滿足農(nóng)村污水處理的功能性和實施性, 當應采取多種技術結合的污水處理耦合工藝。
(1) 太陽能驅動一體化生物膜污水處理設備。工藝流程:污水→化糞池→強化厭氧→太陽能驅動一體化生物膜設備→出水。將太陽能光電技術引入生物膜處理系統(tǒng), 構建了太陽能驅動一體化生物膜反應器用來解決污水處理設備對常規(guī)電能的依賴。工藝節(jié)能、運行較為簡單, 運行費用低, 便于施工安裝, 但需專業(yè)人員進行維護, 適用于運行費用不足、不便架設常規(guī)電源的地區(qū)。
(2) 人工濕地處理技術與厭氧處理、兼性好氧技術等相結合的組合式工藝。人工濕地與景觀集成處理技術。工藝流程:污水→沉淀池→厭氧池→過濾和兼性厭氧池→人工濕地→出水。管理簡單、基本無運行費用、維護成本低、運行穩(wěn)定、出水質量好、環(huán)境美觀。定期清撈、人工濕地定期更換填料。
(3) 強化厭氧+生態(tài)濾池+亞表層促滲工藝。工藝流程:污水→化糞池/強化厭氧→生態(tài)濾池→亞表層促滲→出水。亞表層滲濾是地下滲濾技術, 對淺層地表土進行了更換或改進。無需水沖, 體現(xiàn)了糞便減量化、無害化和資源化的理念。需有覆蓋料來源, 需解決糞尿肥利用問題。適用于年平均氣溫高于0℃的南方地區(qū), 冬季應采取措施, 防止池體結冰, 影響處理效果。
(4) 分段進水一體化生物膜+生態(tài)濾池。工藝流程如下:污水→化糞池→分段進水跌水充氧生物膜→生態(tài)濾池→出水。將分段進水與生物膜法結合, 利用缺氧/好氧交替循環(huán)達到脫氮效果。利用高差通過跌水方式進行充氧, 有效節(jié)省電耗。具有投資費用低、運行施工簡單、無需消耗動力。需定期檢查及時疏通、需找相關人員維修、需每年對植物進行收割。適用于分散式污水處理, 特別是對于山地、丘陵地區(qū)。
(5) 家庭化糞池+土地滲濾處理。工藝流程:污水→室外地下化糞池→地面上滲濾管網(wǎng)→附近土壤中滲透→出水。處理效果較好, 投資費用省, 無能耗, 運行費用很低, 維護管理簡便。污染負荷低、占地面積較大, 設計不當容易堵塞, 易污染地下水。適用于有條件建設較大面積處理設施的單戶或多戶農(nóng)村地區(qū)。
對上述5類工藝進行比選得知:從節(jié)能環(huán)境方面考慮, 低能耗的是太陽能驅動一體化生物膜污水處理設備。而人工濕地與景觀集成處理技術屬于低成本、低維護。從資源回收利用和減量化角度看比較好的是強化厭氧+生態(tài)濾池+亞表層促滲綜合效果好, 維護簡單的是家庭化糞池+土地滲濾處理系統(tǒng)。最后特別適用于中部丘陵地帶的是分段進水一體化生物膜+生態(tài)濾池系統(tǒng)。
3.2 規(guī)劃實踐
3.2.1 農(nóng)村無害化改廁規(guī)劃
應對公廁無害化覆蓋的問題, 在原有旱廁的基礎上, 新增大量無害化公廁以覆蓋全縣農(nóng)村地區(qū)滿足基本需求。在3年計劃中, 2018～2020年, 該縣規(guī)劃新建無害化農(nóng)村公廁401座, 每個行政村1座。全縣農(nóng)戶廁所無害化擬改造總數(shù)為7.14萬座?？拷菂^(qū)、鎮(zhèn)區(qū)且地形具備條件的村塆, 采取原水沖廁模式, 優(yōu)先考慮采用城鎮(zhèn)統(tǒng)一處理模式, 實現(xiàn)廁所無害化治理。而連片村莊環(huán)境綜合整治工程、流域水環(huán)境綜合治理、水源地治理、鄉(xiāng)村示范點建設項目涉及的農(nóng)村, 在水沖廁的基礎上, 采用污水排放考慮采用排入農(nóng)村處理設施采取集中處理模式, 實現(xiàn)廁所無害化治理。
對于無法采用城鎮(zhèn)統(tǒng)一處理、農(nóng)村集中處理的農(nóng)戶, 采用三格化糞池廁所模式。三格化糞池廁所無害化效果好, 基本能滿足無害化需求, 低成本和易維護的效益良好, 糞便處理后可回用農(nóng)田, 可有效降低后續(xù)處理單元的有機污染負荷, 做到資源化和減量化的結合。
3.2.2 農(nóng)村污水處理模式規(guī)劃
針對農(nóng)村生活污水的特點, 在處理模式選擇時應充分考慮農(nóng)村的經(jīng)濟水平, 地形地勢, 所處的地理位置以及管理水平, 對該縣采取集中與分散處理模式相結合的方法, 以期達到因地制宜、投資少、運行管理方便、所需費用少等效果。規(guī)劃的建設思路如下。
城鎮(zhèn)統(tǒng)一處理:靠近城區(qū)、鎮(zhèn)區(qū)且地形具備條件的村莊, 糞便污水通過管網(wǎng)收集集中到污水處理廠進行處理。適用于靠近城市距離管網(wǎng)較近、經(jīng)濟基礎較好具備轉變集中治污條件、符合接入管網(wǎng)要求的村莊地區(qū)采用。該模式對地勢及管網(wǎng)施工條件、污水處理廠處理規(guī)模等都有較高的要求[15]。
村塆集中處理:部分遠離鎮(zhèn)區(qū)、處于水源保護地、交通干線、重要景區(qū)、示范區(qū)且住戶較為集中的居民點, 以小規(guī)模污水集中處理為主建設污水處理站。適用于距離市政管網(wǎng)較遠卻擁有良好的污水收集條件的農(nóng)村集聚區(qū)。在管網(wǎng)鋪設過程中對于地形地勢要求很大, 需對集中處理終端終端選址謹慎處理[14]。
單戶或多戶聯(lián)合處理:無法接入城鎮(zhèn)管網(wǎng)、村塆管網(wǎng), 散居農(nóng)戶或距離較近的聚居農(nóng)戶, 采用單戶獨立或幾戶聯(lián)合就地處理糞便污水的建設模式。適用于農(nóng)村規(guī)模小且村戶布局散、地形條件復雜使得污水不易集中收集的地區(qū)采用。該處理模式具有布局有針對性、施工運營方便、處理水質有保障等特點[15]。
其中采用城鎮(zhèn)統(tǒng)一處理模式的1.31萬座、采用村塆集中處理模式的0.42萬座、采用單戶或多戶化糞池處理模式的5.41萬座, 分別占總數(shù)的18%、6%和76%。
3.3 規(guī)劃探討
在規(guī)劃實踐中, 遇到了無害化改廁模式細化、污水治理工藝結合實際、保障運營管理機制問題, 針對現(xiàn)狀問題進行深入思考和探討。
(1) 因地制宜合理選擇改廁模式。在農(nóng)村改廁過程中, 根據(jù)自然地理、經(jīng)濟水平和人民期盼, 科學確定整治目標任務, 因地制宜建立不同類型的無害化衛(wèi)生廁所示范村戶, 示范的戶廁建設應嚴格按標準建造, 取得成功的模式后再擴大, 有利于提高衛(wèi)生廁所的建造質量, 驗證改廁模式的成功性, 避免不必要的失誤[16]。舉辦農(nóng)村改廁技術經(jīng)驗交流會, 使參加人員切實掌握衛(wèi)生廁所無害化的原理, 集中力量解決突出問題, 提出可操作、可落地的措施與建議, 以便大面積推廣。
(2) 農(nóng)村生活污水治理與資源化的結合治理。各地在開展廁所糞污治理的工作中, 將廁所糞污在處理過程中資源化利用。結合實際采用治理與利用結合、工程與生態(tài)結合、集中與分散結合的處理模式, 解決糞污在生活—生產(chǎn)—生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)利用問題。在大力持續(xù)推進村塆污水集中處理后續(xù)建設同時, 也要積極引進、推廣小規(guī)模污水分散處理模式與處理技術, 使之與集中處理模式相輔相成[18]。率先了解村莊污染特點的情況下, 采用最合適本地實際的污水處理工藝, 既盡力而為又量力而行, 效益與生態(tài)并重, 實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[14]。
(3) 建立長效運營管理保障機制。堅持先建機制、后建工程, 建立部門、鄉(xiāng)鎮(zhèn)與村的明細責任和績效考評制度, 在統(tǒng)一領導下, 確定一個部門主抓主推并明確責任權力[19];推進投融資體制機制和建設管護機制創(chuàng)新, 設立“農(nóng)村生活污水治理和運維專項資金, 建立“以市場化運營為主、政府適度補貼為輔”的運行機制, 積極推廣專業(yè)治污公司與當?shù)乇嵾\維相結合的治理模式。
4、結論
根據(jù)中部某縣農(nóng)村地區(qū)現(xiàn)狀特點, 結合農(nóng)村廁所環(huán)境整治相關要求, 統(tǒng)籌考慮農(nóng)村地區(qū)廁所管理維護政策、資源化利用、經(jīng)濟發(fā)展水平和地理自然條件等因素, 進行了農(nóng)村地區(qū)無害化廁所改廁、農(nóng)村污水處理模式和技術工藝規(guī)劃, 對我國中部地區(qū)農(nóng)村廁所革命模式與標準規(guī)劃進行了一定的經(jīng)驗積累和研究探索, 為今后農(nóng)村廁所革命發(fā)展提出以下指導性意見。
(1) 考慮農(nóng)村地區(qū)實際因素, 依照當?shù)責o害化衛(wèi)生廁所標準建設模式進行分類指導建設。
(2) 結合城鄉(xiāng)污水治理專項規(guī)劃示范先行, 持續(xù)推進農(nóng)村污水處理設施建設, 削減人、畜糞污污染的同時資源化利用。
(3) 堅持先建機制、后建工程, 探索規(guī)模化運營機制, 形成布局合理、入廁便捷、群眾認可的農(nóng)村廁所系統(tǒng), 確保建成并長期穩(wěn)定運行。
作者單位：中國城市規(guī)劃設計研究院 北京建筑大學
中國鄉(xiāng)村發(fā)現(xiàn)網(wǎng)轉自：給水排水2019年06期
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