目前，我國農村生活污水年產(chǎn)生量逐年增多，生活污水隨意排放。不僅影響農村居民的飲用水安全以及人居環(huán)境，同時(shí)威脅到了水體生態(tài)環(huán)境。然而，目前我國實(shí)施農村污水處理存在不少難點(diǎn)，農村生活污水污染物濃度低、波動(dòng)大，水量規模小，且嚴重缺乏維護管理技術(shù)人員及運行管理經(jīng)驗。
美國作為發(fā)達國家，較早開(kāi)始關(guān)注農村污水治理。美國的分散型污水處理系統又稱(chēng)為就地處理系統。目前，美國超過(guò)20%的住宅使用分散型污水處理系統。這些系統服務(wù)著(zhù)約為25%的美國人，每天處理的污水總量超過(guò)40億美加侖（1美加侖=3.785L）。美國在分散型污水處理中的技術(shù)措施與管理機制對我國農村污水治理具有很好的參考作用。
一、分散污水處理技術(shù)
1.化糞池一土壤吸收系統
在美國，化糞池一土壤吸收系統在眾多就地處理方法中最為流行。因為它在滿(mǎn)足公眾健康和環(huán)境要求的同時(shí)，設計較為簡(jiǎn)單，且價(jià)格相對便宜?；S池一土壤吸收系統一般包括化糞池與吸收場(chǎng)地兩部分?；S池作為污水初級處理單元，起到污水的收集和初級處理功能。吸收場(chǎng)地可以分為兩種類(lèi)型，即礫石型和無(wú)礫石型，按照場(chǎng)地形狀又可以劃分為溝式和畦式。
2.土墩系統
土墩系統是高于自然土表的、裝載有填料的污水土地處置方式。主要由填料、吸收區域、布水網(wǎng)絡(luò )、頂蓋以及表層土壤組成。土地處理方式是大部分地區處理污水的首選，沒(méi)有足夠的土壤過(guò)濾污水時(shí)，需要人為補充土壤以及填料來(lái)進(jìn)行處理。較多的土壤同時(shí)可以加大處理系統與地下水水位間的距離，保證地下水的安全。
3.砂濾系統
砂濾系統是指采用介質(zhì)對污染物進(jìn)行截留和生物降解的處理裝置，其結構各異，靈活性大，適用范圍廣。砂濾系統按照結構可以分為地埋式、間歇式和循環(huán)式3種。地埋式砂濾系統通過(guò)在暗渠中鋪設粗礫石，并覆蓋沙子以處理污水，占地面積小、無(wú)異味。間歇砂濾器通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)以上的處理單元輪流裝填污水，這種輪休機制能夠保證砂濾器中保持好氧狀態(tài)，有利于生物膜的生長(cháng)，提高污染物去除率。循環(huán)式砂濾系統由化糞池、循環(huán)池和砂濾器組成，通過(guò)循環(huán)也可以增加污水中氧含量。
4.污水蒸散系統
污水蒸散系統是通過(guò)土壤表面蒸發(fā)和植物蒸騰作用等物理力將污水排入大氣的污水處理設施。主要由防滲襯墊、布水管和砂床組成，砂床表面可以種植植被。由于需要蒸發(fā)和植物蒸騰等作用力，污水蒸散系統對氣候有較嚴格的要求，僅適合年蒸發(fā)率超過(guò)年降水率的干旱、半干旱地區，且不能在水資源短缺區域使用。而且由于通過(guò)蒸散作用排水，一般不會(huì )危及地下水安全，因而地質(zhì)條件適應范圍較廣。
5.一體化處理裝置
一體化處理裝置是預制造的污水就地處理設施，適用于人口較少、污水流量較小的區域。傳統處理裝置需要就地安裝，而一體化處理裝置的處理組件直接在工廠(chǎng)進(jìn)行裝配，然后運輸至指定地點(diǎn)。其結構緊湊、施工工程量小。集成式的污水處理設施一般具有基本的物理處理單元，包括混凝、絮凝、沉淀、過(guò)濾等。最常見(jiàn)的一體化處理裝置有延時(shí)曝氣反應裝置、序批式反應器、氧化溝、接觸穩定池和旋轉生物接觸器。
目前MBR的研究與應用較為廣泛，因為其生物質(zhì)含量高、體積小、出水水質(zhì)好，而膜組件的模塊化性質(zhì)允許其適應不同處理規模的要求。
二、分散污水處理技術(shù)選擇的啟示
1.符合地理條件，滿(mǎn)足選址要求
不同的技術(shù)有其相適應的地理條件?；S池一土壤吸收系統的處理單元是土壤，因而對土壤、地質(zhì)條件有一定要求。合適的土壤需要有良好的滲透性，且土壤水分在一定深度內保持不飽和狀態(tài)，從而保證土壤的處理能力。處理系統的位置應該遠高于地下水水位和基巖，并和飲用水水源的位置保持一定距離，以減小對地下水等天然水體的威脅。對于選址的地理要求，美國有相應的規則標準。1993年，國家制圖和地理中心（NRCS）對化糞池吸收場(chǎng)建立了限制評級系統用于指導選址。不同的州對于就地處理系統有不同的選址規則，例如阿拉巴馬州有6項選址參數，分別是滲透性、到巖石或其他限制層深度、到季節性水位深度、坡度、洪泛頻率和含水土壤的存在。中國經(jīng)度、緯度跨度大，地形、地貌差異明顯，需要根據當地地質(zhì)情況考慮是否選擇土壤處理技術(shù)，以保證系統處理性能，避免重蹈覆轍，污染地下水。同時(shí)應建立詳細的場(chǎng)地評估標準，在選擇技術(shù)前進(jìn)行場(chǎng)地評估，規范技術(shù)的選擇流程。當一些土地處理系統不適用時(shí)，可以通過(guò)增加輔助設施來(lái)改善處理效果，或直接采用一些其他的替代技術(shù)，例如好氧、厭氧等工程化的生物處理設施。
2.處理能力符合相應環(huán)境水質(zhì)要求
技術(shù)選擇前期應該對所在地區進(jìn)行詳細調查，包括污水的水質(zhì)、水量，環(huán)境敏感地區位置，人口密度等。其次確定地表水與地下水水質(zhì)，評估受納水體的易污染程度以及水體自?xún)裟芰?，根據環(huán)境和健康風(fēng)險來(lái)確定處理標準。不同地區對就地處理系統設置的處理要求應有所區別，對于飲用水水源地、自然保護區等水質(zhì)敏感區域，就地處理系統的出水水質(zhì)要求較高。但對于一般地區，出水水質(zhì)要求不必設置過(guò)高，從而節省資金。美國馬薩諸塞州就地處理系統的條例中規定局部區域為“氮敏感區域”，位于該區域的就地處理系統需要去除進(jìn)水中40%以上的氮負荷，并以每英畝/天規定了最大排放流量。我國太湖、巢湖、滇池等流域富營(yíng)養情況較重，分散型污水處理系統等非點(diǎn)源污染源需要加以控制，因而需要增加脫氮除磷的負荷要求。
3.價(jià)格適宜
美國對己有技術(shù)的經(jīng)濟核算十分重視，因為這有利于指導后續的技術(shù)選擇。早在1979年，EPA發(fā)布了較全面的傳統污水處理技術(shù)資本和運營(yíng)成本的匯總。洪堡州立大學(xué)也編寫(xiě)了具備成本估算功能的WAWTTAR程序，用于污水處理設施規劃或基礎設施投資的可行性分析，改程序涵蓋了各項分散污水處理技術(shù)。但在發(fā)展中國家，分散型污水的處理缺少經(jīng)濟成本的參考數據，因而有必要對國內一些己有示范工程進(jìn)行經(jīng)濟核算。農村污水處理技術(shù)的選擇需要結合當地經(jīng)濟水平和環(huán)境需求，綜合考慮費用與處理效果的關(guān)系，從而選擇性?xún)r(jià)比較高的技術(shù)。費用估算時(shí)不僅要包括建造費用，還要考慮使用期的運行、維護費用，以及長(cháng)期必要的維修和替換費用。只有當村莊正確評估自身所能承擔的費用后，才能防止有錢(qián)建設，無(wú)錢(qián)運行，污水處理設施建成之后“曬太陽(yáng)”。
三、分散污水治理的管理機制
1.完善管理條例
為了維持分散型污水處理系統的良好運行，美國分散型生活污水治理有相關(guān)法律法規的條款保障。聯(lián)邦層面由一些主要的水污染控制法案來(lái)實(shí)現，例如清潔水法案 ,安全飲用水法案 ,海岸帶管理法案/1990年海岸帶法修正案以及其他聯(lián)邦法案。在州層面，分散型生活污水治理的管理要求通常以涉及相關(guān)領(lǐng)域的法令形式出現，法令種類(lèi)較多，涉及公共安全法、妨害行為法、環(huán)境保護法或建筑法規等。但在大多數州，就地處理系統的管轄權一般下放至縣或其他地方管理部門(mén)。地方管轄部門(mén)在執法時(shí)可以直接執行州制定的法規或執行自行制定的更嚴格的法規。除了強制執行的法律要求，EPA同時(shí)注重發(fā)布指南手冊對分散型處理系統的管理予以指導，分別于2003年和2005年發(fā)布了《分散型處理系統管理指南》和《分散型污水處理系統管理手冊》等相關(guān)管理文件幫助社區管理者與戶(hù)主進(jìn)行處理系統的運行和維護。除此以外，就地處理系統的標準化對保證系統的處理性能有著(zhù)重要意義。美國國家衛生基金會(huì )/美國國家標準學(xué)會(huì )（NSF/ANSI）為就地處理系統設定了各類(lèi)標準，包括堆肥廁所、化糞池出水過(guò)濾器、泵、消毒設備、瀝濾場(chǎng)等就地處理系統和組件的設計標準，分散型污水的回用水標準以及場(chǎng)地性能測試標準等，以此將各類(lèi)分散型污水處理設施的設計與驗證過(guò)程標準化。
2.突出運行維護
一個(gè)處理系統運行成功與否很大程度上取決于運行維護階段。美國分散型污水處理設施管理分為5種模式，分別是戶(hù)主自主模式、維護合同模式、運行許可模式、集中運行模式和集中運營(yíng)模式。較為簡(jiǎn)單的系統可以通過(guò)戶(hù)主教育，依靠戶(hù)主自行維護；較為復雜的系統則需要供應商提供維修服務(wù)；由管理責任實(shí)體運行的系統則由管理實(shí)體負責維護。分級管理維護可以最有效率地保障處理系統的性能。不同的處理系統維護內容存在差異。結構較為簡(jiǎn)單的處理系統，例如化糞池，需要檢查污泥和浮渣層積累情況，評估泵的性能，檢查機械組件是否正常工作。而續批式反應器等好氧生物處理設施維護內容更多，包括監測DO、pH和MLSS濃度等參數，定期維修曝氣鼓風(fēng)機、潛水泵等設備。為了保證維護的服務(wù)質(zhì)量，需要測試從業(yè)人員的能力。一些州和國家貿易團體，如NSF國際，國家污水運輸商協(xié)會(huì )，國家環(huán)境衛生協(xié)會(huì )和國家環(huán)境服務(wù)中心都制定了相關(guān)培訓和認證計劃，以檢驗從業(yè)人員執行系統檢查和其他服務(wù)的能力。而服務(wù)供應商也只有通過(guò)測試才可進(jìn)入供應商名單。為了保證維修服務(wù)便于追溯查詢(xún)，每次維修服務(wù)后需要進(jìn)行登記，必要時(shí)使用聯(lián)網(wǎng)監測設施。羅德島的Jamestown鎮具有就地處理系統的日常維護監測項目，檢查員在網(wǎng)絡(luò )數據庫中記錄監測信息。根據系統的大小、類(lèi)型和用水情況，每3年或5年檢查一次系統。
3.注重公眾教育
縱觀(guān)處理系統失敗的原因，大多數情況是由于戶(hù)主缺乏經(jīng)驗，不能及時(shí)有效地維修和更新故障的處理系統，最終導致系統崩潰。公眾教育有利于提高處理系統相關(guān)的操作與管理人員維護系統的意識和能力，主要內容包括提醒用戶(hù)定期維護，分發(fā)多媒體資料等。EPA每年會(huì )舉辦SepticSmart周宣傳化糞池系統的維護，并為戶(hù)主提供了具體的維護建議。
4.加強部門(mén)合作
?。?）聯(lián)邦、州與地方政府
美國環(huán)保署設立的清潔水州周轉基金是很多市政基礎設施建設的資金來(lái)源，同時(shí)也是分散型污水處理項目的重要資金來(lái)源。資金的良好運轉是聯(lián)邦、州與地方政府良好協(xié)作的結果。清潔水州周轉基金主要依靠聯(lián)邦一州資助關(guān)系向社區和個(gè)人提供低息或無(wú)息貸款，貸款返還到周轉基金后，再分配給后續項目。聯(lián)邦主要負責向各州提供撥款，各州負責州內CWSRF項目的運作，提供各種類(lèi)型的資金援助，包括貸款、再融資、采購或保證地方債務(wù)和購買(mǎi)債券保險。當基金不能直接下放給私人實(shí)體時(shí)，可以通過(guò)轉手貸款先資助當地政府實(shí)體，再向戶(hù)主或其他實(shí)體提供貸款或撥款。
?。?）聯(lián)邦與合作組織
為了加強EPA與分散系統相關(guān)從業(yè)者的合作，EPA和分散型污水處理的相關(guān)合作組織在2005年建立了諒解備忘錄，這些機構包括國家鄉鎮協(xié)會(huì )、國家污水技術(shù)人員協(xié)會(huì )、國家環(huán)境健康協(xié)會(huì )等。EPA和簽約組織的職責包括為從事分散型污水處理系統行業(yè)的人員提供項目、法規、計劃的信息，準備培訓、授予證書(shū)，提升公眾意識，為實(shí)施分散系統的組織準備材料等。
?。?）州與州
流域性的污水問(wèn)題僅靠州內單獨治理并不能得到很好的解決。對于分散型污水處理，美國各州之間注重區域合作和信息共享。2015年，為了更好地實(shí)現切薩皮克灣的污染物最大日負荷總量目標（TMDL），特拉華州、馬里蘭州、賓夕法尼亞州、弗吉尼亞州和西弗吉尼亞州簽署了一份合作備忘錄，承諾對用于削減切薩皮克灣氮負荷的就地處理系統的預處理單元進(jìn)行數據共享，協(xié)議為期5年。這種州際之間合作開(kāi)發(fā)工具共享數據的行為在就地污水處理行業(yè)中尚屬首次。此前處理系統的審批在每個(gè)州單獨進(jìn)行，合作后能夠大大簡(jiǎn)化各個(gè)州內處理技術(shù)的審批流程，降低用戶(hù)和制造商的成本。
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