【大家之言】农村水环境保护和治理对策的思考与建议
小编导读
享受国务院特殊津贴专家，受聘为3家国家级学会的顾问或理事。研究方向：水环境生物生态修复、环境微生物、污染控制微生物工程，从事环境领域的科研和生产性应用推广工作逾50年，有关成果出版专著13部、发表论文200余篇。获国家及上海市科技进步奖4项。
上世纪五六十年代，我国农村的水环境尚好，一般农村地区的河道水经明矾等药剂混凝沉淀后即可直接饮用。同时，河道水体亦可满足游泳、水产养殖和捕鱼、农田灌溉、通航运输等功能。其后，随着工农业生产的发展、人口的增长，加上我们对河湖水体不恰当的开发和使用，河湖水体的生态和环境质量飞速下降。以上海市的母亲河——黄浦江为例，从上世纪的60年代末开始每年有几天黑臭，到70年代的几天和十几天，到80年代的几十天到上百天，直到90年代几乎终年黑臭。我国经济较为发达的其它大中城市情况也基本相同，中心城区的河道和湖泊到20世纪末已基本黑臭。由于中心城区人口密集，对城市的形象影响较大，政府和居民也较为重视，故在各方的努力下，纷纷对中心城区的水体开展了大规模的整治。以上海市为例，通过对以苏州河为代表的中心城区的河道开展几个“三年行动”治理计划后，在2000年使苏州河基本消除了黑臭，到2010年水体的水质得到进一步的改善，鱼类重新出现。目前各地中心城区的水体均已向好的方向发展和改变。
然而，农村地区的水体在同一时期的治理情况并不容乐观，部分农村的河道和湖泊水体甚至有下降的趋势，近三分之一地区的水体达不到所在地区水体功能的水质环境标准要求。据估算，在农村地区有三亿人口的饮用水没有达到相关的饮用水原水的质量标准。相当长一段时间以来，水体的污染有从城市向农村扩散、从地表向地下延伸、从近海向外海蔓延的趋势。
造成农村水环境污染现状的原因可归纳为以下八类：
⑴人口数量的增长及生活方式的改变，如由粪坑发酵后还田改为冲厕，大量生活污水直排河道；
⑵集约化大型畜禽养殖污水污染；
⑶农村种植方式的改变，过量施用化肥和农药造成大量化肥和农药的流失；
⑷水产养殖污染；
⑸从城市向农村扩散的工业及其废水的污染；
⑹在发展中不合理的围湖填河造地用于扩大建筑用地和农业用地，水利建设中的河道裁弯取直，河道的渠道化硬质化；
⑺长期河湖淤泥的淤积；
⑻水体受污染后对水体生态系统的破坏，造成自净能力的下降。
水体污染是一个不断累积的过程，一旦污染情况达到并超出其自我调节和恢复能力的阈值，水质会急剧下降。而且由于其健康的生态系统被完全破坏，自净能力大大下降，其恢复的过程极其缓慢。在治理中要树立水体污染综合治理的观念，防止“单打一”的治理方法，污染水体的综合治理包括：外源污染的削减和纳管治理、内源污染的控制和治理、水体环境的治理和就地生物修复、滨岸带生态廊道的构建、水体健康生态系统的恢复和重建，实施过程中还包括在政府主导下的管理和财政政策的支撑和主导。本文以较为突出的畜禽废水和农村生活污水为例提出一些建议，并辅以提出其他一些治理的途径。
上海市“‘十二五’农业发展规划”中在现有百座以上规模化养殖场的基础上，改扩建20多座大型养殖场，确保上海250万头猪、6万头牛的养殖底线。畜禽养殖中排放的废水污染总量占农业面源污染的50%以上，是造成农村地区污染的首要来源，故要求规模化养殖场必须对禽畜粪便进行无害化、减量化、资源化的处理处置。目前国家认可的处理处置方法有达标排放、经处理达到纳管标准后纳入城市污水厂进一步处理再排放、经处理后还田作资源化利用三种。对畜禽污水而言，其特点是氮和有机物的浓度高，但其可生化性也较好。
然而，三种常见的处理处置方法中却普遍存在适用性的问题。达标处理由于在过程中需额外添加碳源和碱，不但物耗能耗较高（处理成本达到100元/m3以上），且浪费了大量废弃物中的有用资源，不具备应用可行性；纳管处理对总氮的要求是60 mg/L，处理难度和物耗能耗基本相当于达标处理，应用可行性也较差，但部分污水厂由于处理的污水中工业污水占较大比重，需要粪尿废水提升可生化性和增加营养物质，则需要在考虑纳管处理经济可行性的基础上放宽纳管标准，实现污水处理厂和养殖场污水处理成本的双双降低；上海市采用的主流工艺为废水厌氧产沼，污水经固液分离后沼气资源化利用，其中沼液还田，沼渣会同粪便一同堆肥利用，在切实做好工程的建设和运维基础上，可达到预定的减排目标且充分实现资源化利用的目的。以1000 m3池容的中型沼气工程为例，总投资不到700万元，可处理养殖粪尿污染物3万t/年，年产有机肥2万t，年产沼气近26万m3，发电30多万度，可供约500户新农村农户的生活用气，综合效益明显，是低成本解决城乡节能减排和农村可再生能源的重要途径。而且三沼（沼气、沼渣、沼液）的附加价值明显，沼气可作为新能源发电供热，沼渣沼液发酵后基本杀灭了有害虫卵和细菌，施入农田后无需另施化肥和农药，可形成无公害的生态农业链。
对于进一步推广畜禽废水的堆肥和沼气资源化、无害化、减量化工程，可提出如下建议：
⑴大胆进行投资体制创新，走市场化和政府推动相结合的发展模式。鼓励和引导社会资本参与建设与运营（PPP模式），取消项目申报主体的限制（必须是养殖场业主），允许一些具备意愿、技术实力、经验、相关资质的企业参与项目申报，促进该行业的市场化发展。
⑵支持和鼓励建、管一体化。鼓励谁出资（自筹23%），谁受益，谁建设，谁运维的市场机制。从根本上杜绝在项目建设过程中只建设，不管理，只顾前、不顾后，偷工减料，弄虚作假，欺骗政府的不良行为，让专业的人做专业的事。
⑶加强项目监管和资金管理。凡项目申报的企业必须把自筹的23%建设资金和政府77%建设补贴资金一并打入受银行和政府监管的账号，委托银行和具有建设管理资质的第三方对项目进度、施工质量和资金分批拨付进行审查审批，组织项目验收和运营监督评估。
⑷增加项目后运营补贴，引导运营企业健康发展。堆肥和沼气资源化工程项目具有高公益性、低效益的特点，政府应予以鼓励支持。根据已有的成功经验，政府一要以市场化的方式鼓励专业化的运营公司来运营，二来需根据准确计量的堆肥和沼气销售量（目前沼气精确计量远程控制系统已经成熟）实行综合折算补贴包括维修补贴，也可对农户用气、用肥量进行直接补贴引导消费，确保专业化的运营队伍能够生存。未来天然气价格和有机肥价格高出三沼市场销售价格而且行业市场成熟时，政府可以减少或撤销补贴改由从养殖场的源头抓污染物的减排工作。
⑸从畜禽养殖的源头抓减排，可大大减少污染物的产生数量和排放废水的浓度，减轻减排目标的压力，还可减少病死率和臭气的产生。如：养殖场雨污分道，场区整洁，可确保降雨时减少地表径流的污染；在处理中采用人工劳力投入较多的干凊粪工艺，较采用水冲棚舍的工艺产生的废水数量和浓度均大为降低；在喂饲中采用精准喂料和饮水可减少料比，并减少废弃物的总量。
⑹在沼液还田有困难的地区可采用干发酵处理工艺。受限于部分地区人多地少的实际情况，部分养殖场废弃物经厌氧发酵后产生的沼液无地可还，沼液储存池已几近饱和，如下大雨有溢出污染周边环境的可能。此类情况可采用将粪尿废水与农村废弃的秸秆一起干发酵的工艺，其可不再产生沼液，减轻了对还田农田面积的要求，又可解决秸秆废弃物的出路，一举两得。如是，可避免因指令性的关场政府所承担的财政补贴，又可确保禽蛋奶的供给率。
⑺强制实行甲烷沼气的资源化利用。厌氧发酵可将废水中的有机物转化为甲烷沼气，可替代煤、油等燃料供养殖场利用，亦可用于发电，不仅节能，也可大大减少温室气体的排放。建议今后的减排工程均需将对厌氧发酵产生的甲烷沼气予以资源化利用，作为标配工程的一部分强制实行。
⑻切实做好长效运维工作。现状各场的运维水平不一，存在无专人管理或由饲养员代管，操作人员无证上岗，缺少运行的记录台账等情况。建议今后加强养殖场污染物减排系统的长效运维工作，由经专业培训，持有上岗证的人员负责运维，切实做好管理和对堆肥、沼液产生量、出路、发电量等等的记录工作。对处理设施在发生问题时切实做好设备的维护保养和修理工作，确保系统的稳定运行。
各地正在积极建设社会主义新农村。由于农村建设的蓬勃发展，使郊区人口的密度明显增大。而农村人口的增多，生活习惯的改变和改善，也加大了农村生活污水的排放量。当前，新农村建设仍在规划建设阶段，相应的生活污水基础处理设施并没有完全配套，多数被直接排放或经过化粪池简单处理后排放，对附近河道的水环境造成了严重的影响。建设社会主义新农村，迫切要求加强对农村生活污水的处理与资源化利用，也必须避免踏上“先污染，后治理”的老路。农村生活污水有以下特征和处理要求：
⑴村镇人口较少，分布广而且分散，生活污水水质、水量波动大，排水管网很不健全，所选污水处理工艺应抗冲击负荷能力强，且宜就近单独处理；
⑵村镇经济力量薄弱，污水处理应充分考虑造价低、运行费用少、低能耗或无能耗的工艺；
⑶村镇缺乏污水处理专业人员，所选工艺应运行管理简单，维护方便。
综上，农村生活污水处理技术和模式的选择，应切实考虑当地自然、经济、社会条件，因地制宜地采用投资省、能耗低，维护管理方便，处理效果好的工艺，迫切需要经济、高效、节能、技术先进可靠的农村生活污水分散处理的技术和模式。对于新建中心村和分散自然村落两种普遍情况，提出以下建议。
新建中心村污水治理，分为以下几种情况：①离城镇污水处理设施较近且污水管网系统已建成，可直接纳入城镇污水处理系统；②离城镇污水处理系统较近，但近期该系统尚未建成的地区，可采用比较简易的方法临时过渡，远期待镇域污水处理系统建成后纳入；③离城镇污水处理系统远，可采用集中纳管就地建污水处理设施，经处理后达标排放，污泥作为农肥综合利用。
对布局分散、规模较小、地形条件复杂、污水不易集中收集的自然村庄，可采取分散处理模式，即将农户污水按照分区进行收集，以稍大的村庄或邻近村庄的联合为宜，每个区域污水单独处理，采用中小型污水处理设备或自然处理等形式处理村庄污水，以达到布局灵活、施工简单、管理方便、出水水质有保障等效果。采用化粪池或小型污水处理设施进行处理的，应按照国家相关规范和标准进行建设和改造，确保处理效果。
3.3.1控制农业面源污染
推广低毒、低残留农药的使用，开展农作物病虫害绿色防控和统防统治；实行测土配方施肥，推广精准施肥技术和机具；完善高标准农田建设、土地开发整理等标准规范，明确环保要求，新建高标准农田要达到相关环保要求；敏感区域和大中型灌区，要利用现有沟、塘、窖等，配置水生植物群落、格栅和透水坝，建设生态沟渠、污水净化塘、地表径流集蓄池等设施，净化农田排水及地表径流；结合生态农业建设，推广有机农业。
3.3.2推进生态健康水产养殖
在重点河湖及近岸海域划定限制养殖区，鼓励有条件的渔业企业开展海洋离岸养殖和集约化养殖；实施水产养殖池塘、近海养殖网箱标准化改造；积极推广人工配合饲料，逐步减少冰鲜杂鱼饲料使用；加强养殖投入品管理，依法规范、限制使用抗生素等化学药品。
3.3.3水体环境的治理和就地生物修复
利用生态工程学或生态平衡、物质循环的原理、技术方法或手段，使河道水环境不再继续恶化，使受损的生态系统恢复到原初状态。主要包括：（1）工程措施，如生态河道、生态堤岸、人工湿地等等；（2）生物措施，如植物、动物生物修复的结合，微生物修复与生态河道、生态廊道的结合，河道内生态修复与河道外湿地修复的结合，陆地水土保持、生态修复与河流生态修复的结合等。水体生物修复技术，是按照自然界自身规律去恢复自然界的本来面貌，强化自然界自身的净化能力去治理被污染水体，可实现水质的持续改善，并可与景观改善相结合，创造人与自然相融合的优美环境。
3.3.4滨岸带生态廊道的构建
自然河流的渠道化及护岸混凝土化使得河流生境在不同程度上单一化，从而破坏了系统稳定性，造成了如：生境丧失或被阻断、物种减少等生态系统的崩溃，河道失去了自净能力，也加剧了水污染的程度。生态廊道正是降低生境破碎化负面效应的一个有效途径。通过生态廊道把各生境岛屿连接在一起，尤其是与较大的自然绿地连接在一起，构成生态网络，可减少甚至消除景观破碎化对生物多样性的影响，进而有效地改善地区的生态环境。
3.3.5水体健康生态系统的恢复和重建
恢复河流原有的生态面貌，改善河道生境，有利于延长生物链，完善河道的生态系统，提高生物多样性。水体健康生态系统恢复和重建可从两个方面进行：一是生境的改善，二是河流水文条件的改善。主要包括：恢复河流形态的多样性，保持河流的蜿蜒性，保持河流的纵向连续性和侧向联通性，创造生态系统的物种流、能量流、营养物质循环以及生物竞争的条件，防止河道的直线化和渠道化。通过以上操作可实现对现有硬质驳岸进行软化，开展河岸缓冲带的建设，以及通过水生生物食物链网的补环扩链，更好促进河道健康生态系统的恢复。
3.3.6完善体制机制
除工程手段和技术手段外，行政管理体制机制的优化、经济发展模式的转型以及产业方向的引导也是保护和治理农村水环境的重要手段，因为并非技术层面的探讨范畴，本文不另行展开。
4.1 结论与建议
⑴农村水环境污染已严重影响到农村工农业生产的可持续发展和人民群众的身体健康，我们必须结合社会主义优美乡村的建设，对农村水环境污染治理和生态环境的保护进行统一规划和设计，并落实资金予以实施。
⑵随着水体水质严重恶化、水生生态系统退化、天然水体自净能力的大幅度下降，我们应将农村生活污水的治理、集约化畜禽养殖和水产养殖方式的改进、废弃物资源化利用和污染治理进行有效结合。除此以外，开发和实施有机农业、从源头削减、控制水体外来污染源是农村水环境保护和治理最为关键和必不可少的前提。
⑶长期未进行清淤的河道淤积的底泥是主要的内源污染，可以对其进行有计划、有步骤地分片（或分段）清淤，或就地分解矿化，或固化。
⑷农村地区的中小河道受污染水体应采用以生物就地修复为主的方法予以治理，对部分黑臭的水体可辅以人工增氧的措施使水体从厌氧向好氧、使生物从低等向高等演替，生物的多样性得以提高、恢复到具有良性循环的健康河道水系。
⑸对部分渠道化的河道应结合新农村建设中的清障拆违和环境整治等措施，将滨岸带改造成绿色的河岸带生态廊道，以达到水清、岸绿、有鱼的生态景观效应。
⑹在外源、内源污染均得到充分削减和控制，水体环境得到明显改善的基础上，可通过投加和放养适宜的水生动植物，使水生生物食物链网补环扩链，营造一个健康的河道生态系统。
4.2 展望
随着城镇污水集约化处理和达标排放目标的逐步落实，未来水环境综合整治的重心必将由城镇转向农村。然而大量的实践和调研发现，农村水环境问题除有工艺路线的合理化原因，更需要政策的正确引导与资源化产业的配套扶持。本文以畜禽废水和农村污水治理为例展开思考与建议，旨在以此为起点，引发更多同行的关注，以期在各级政府的主导和公众的参与下打造出一个更加美好的农村水域环境。
编
辑
札
记
农村水环境的问题更多是系统性问题，而非技术问题。以此为选题作为2017年我刊的开篇专栏，意在呼吁更多相关部门和相关行业共同参与到水环境的治理和保护。让技术人员不再孤军奋战，引发广大同行的一些共鸣，也算我刊借徐教授的真知灼见为水环境保护事业作了一些微小的工作。
净水技术
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