村镇污水处理的适当技术与管理模式分析

第１７卷　第６期　２０１８年１２月南京工业大学学报(社会科学版)村镇污水处理的适当技术与管理模式分析陈　瑶ꎬ许景婷(南京工业大学　经济与管理学院ꎬ江苏　南京　２１１８００)[摘　要]村镇污水处理的关键是为特定区域的特定污水处理目标选择适当的技术ꎬ而最佳技术的选择对村镇污水管理机制的建立具有重要的意义ꎮ针对我国量大面广的村镇污水处理问题ꎬ以村镇污水处理技术和污水管理为研究对象ꎬ综合考虑经济可行性、环境周期性、社会可持续发展等决策行为影响因素ꎬ从可持续性视角设计了我国村镇污水处理技术的评估方案ꎬ在此基础上探寻我国污水处理的管理模式及补贴政策对村镇污水处理的传导机制ꎬ构建我国村镇污水处理的管理体系ꎬ为完善我国村镇污水处理的管理体系提供新的思路和理论支撑ꎮ[关键词]村镇污水处理ꎻ适当技术ꎻ污水处理模式ꎻ补贴机制ꎻ污水处理的管理[中图分类号]　Ｆ３０３.４ꎻＸ３２　　[文献标识码]　Ａ　　[文章编号]　１６７１７２８７(２０１８)０６００４７１０为农村及城郊地区提供安全可靠并可负担的污水处理技术是世界上很多国家和地区尤其是发展中国家面临的一项重大挑战[１]ꎮ按照住房和城乡建设部公布的数据ꎬ２０１４年底我国村镇污水处理率仅为１３％ꎮ近年来ꎬ我国村镇污水处理需求快速增加ꎬ但是普遍存在易示范、难推广的问题ꎻ尽管污水处理技术繁多ꎬ但污水处理市场混乱[２]ꎬ根本原因在于缺乏完善的村镇污水处理的管理机制及配套的法律法规、技术标准和补助金制度ꎮ不久前ꎬ清华大学环境工程学院举办了博士论坛对村镇污水处理存在的技术规范及管理问题展开探讨ꎮ村镇污水处理的关键是为特定区域的特定废污水选择适当的处理技术ꎬ技术选择的设计对村镇污水管理机制的建立具有重要意义ꎮ治理方案中对污水处理技术的选择是一个多标准分析任务ꎬ决策过程中涉及许多因素(标准)ꎬ如资本成本、运行和维护(Ｏ＆Ｍ)成本以及土地需求等ꎮ因此ꎬ选择适当的污水处理技术并且保证可持续发展对国家、地区的决策者是一项巨大的挑战[３]ꎮ适当技术(ＡＴ)的概念由英国经济学家舒马赫(Ｓｃｈｕｍａｃｈｅｒ)在他著名的«小的是美好的»一书中提出ꎮＭｕｒｐｈｙ等对发展中国家水和卫生方案的研究报告指出ꎬ适当技术的定义不仅限于技术的物理性质(称为硬性方面)ꎬ还包括方案实施的社会和文化影响(称为软性方面)[４]ꎮ基于这一理论基础ꎬ适当技术的概念扩展超出了常规定义ꎬ可以认为是“情景”决定技术的“适当性”而不是技术本身ꎮ７４　[收稿日期]２０１７－１０－０８　　　[基金项目]南京工业大学青年社科基金项目“边际成本视角下长三角工业领域碳减排及其优化路径研究”(Ｓｋｑｎ２０１７００２)　　　[作者简介]陈瑶(１９８２－)ꎬ女ꎬ江苏扬州人ꎬ南京工业大学经济与管理学院讲师ꎬ博士ꎬ研究方向:财务管理、环境会计ꎮ一、国内外研究现状及发展动态１.村镇污水处理的主要技术世界范围内ꎬ城市地区的污水处理技术已经显著发展ꎬ农村地区则远远落后ꎮ除后期的运行和维护ꎬ污水处理厂本身就是污水处理高额资本成本的主要投资之一ꎮ发展中国家由于地方财务预算约束、专业经验缺乏和财政补助短缺ꎬ农村或者城郊地区采用集中式污水处理系统将增加民众的负担ꎬ再加上高额的运行和维护成本ꎬ无法保证污水处理长期有效运行[５－６]ꎮ发达国家通常在低人口密度的小型和偏远的村庄或者居住点采取低成本投入、高效运营、易于管理的分散式污水处理系统[７]ꎮ分散式系统既可以根据农村状况选择污水处理方式ꎬ增加中水回用ꎬ也可以避免昂贵的集中式处理设备投入ꎮＢｒｕｎｎｅｒ等探讨了财政资金对水资源基础设施的影响ꎬ认为如果财政资金能有效支持污水处理基础设施ꎬ并保证资金后续有效使用ꎬ受益者能够最小化污水处理成本ꎬ则农村地区可以通过经济成本来选择集中式或者分散式污水处理系统[８]ꎮ据调查ꎬ我国农村和小城镇污水对水体常规污染指标(ＣＯＤ、总氮、总磷)的贡献已经超过城市污水ꎬ接近城市污水和工业废水的总和[９]ꎮ江西的鄱阳湖、云南的滇池、江苏的太湖均不同程度受到村镇污水的影响[１０－１２]ꎮ我国地域辽阔、村庄分散且差异较大ꎬ因此农村地区的污水很难集中处理再利用ꎬ需要采用分散式与集中式污水处理系统相结合的方法ꎬ且以分散式为主[１３]ꎮ国际上用于污水处理的分散式技术有很多ꎬ化粪池罐系统是普遍公认的最简单有效的处理方式ꎬ美国约１/４的家庭在使用ꎬ印度尼西亚绝大多数家庭也在使用ꎬ但是ꎬ由于管理不善ꎬ９５％以上的化粪池会污染地下水[１４]ꎮ此外ꎬ使用较多的还有类似于砂滤的介质滤波器ꎬ包括氧化沟(ＦＬａｎｄＡＬ)、厌氧池(ＡＮＬ)、好氧池(ＡＯＬ)、悬浮生长(ＳＧ)、批式活性污泥法(ＳＢＲ)、附着生长(ＡＧ)、人工湿地(ＣＷ)等[１５]ꎮ目前ꎬ我国江苏、浙江、上海以及山东地区污水处理中使用最多的是化粪池ꎬ其使用率在９０％以上ꎬ其次为厌氧生物膜法(ＡＢＴ)、生物接触氧化池/曝气生物滤池(ＢＢ)、活性污泥法(ＡＳＲ)和人工湿地(ＣＷ)等[１６]ꎬ其中ꎬ人工湿地以生态节能、经济高效等特点被认为是分散式和集中式结合较佳的村镇生活污水处理方式[１７－１８]ꎮ国际上成功的污水治理经验表明ꎬ村镇污水处理的技术有很多ꎬ各国可以在污水治理的政策背景下ꎬ根据村镇区域的给排水系统有针对性地选择适合本区域的污水处理方式[１９]ꎮ２.村镇污水处理的技术评价如何因地制宜选择适合于本区域的村镇污水处理技术ꎬ如何对污水处理设施进行有效的运营和维护ꎬ需要可行的解决方案ꎮ学者们通过各种评价方法分析污水处理技术的适用性ꎬ包括成本收益法、模糊评价法以及经济评价法ꎬ其中ꎬ曹秀芹等以能值分析法探讨了不同地区污水处理技术的可持续性[２０]ꎬＭｏｌｉｎｏｓ￣Ｓｅｎａｎｔｅ等从经济可行性出发ꎬ运用耗电量以及温室气体排放量确认定量的经济损失[２１]ꎻＫａｒｉｍｉ等改进传统的层次分析法ꎬ运用模糊层次分析法来处理评价过程中决策者的模糊判断ꎬ并对五种污水处理方案进行相应的评价[２２]ꎻ夏训峰等和徐冉等均以经济指标研究污水处理的备选技术和不同农村区域对污水处理的技术需求[２３－２４]ꎮ此外ꎬ还有部分学者从生命周期评价法(ＬＣＡ)或者社会视角选取指标分析ꎬ或者基于情景分析的多属性决策支持工具(ＭＡＤＭ)ꎬ从决策者的角度８４陈　瑶等　　村镇污水处理的适当技术与管理模式分析探讨复杂的污水处理的方案选择ꎬ研究表明决策形式决定了方案的优选[２５]ꎮ３.政府对村镇污水处理的管理措施大多发达国家对村镇污水处理已经实施相对完善的政策及资金支持ꎬ如表１所示ꎮ近年来ꎬ尽管我国也出台了村镇污水处理的政策如«农村生活污染控制方案规范»(ＨＪ５７４－２０１０)等ꎬ污水处理管理体系中仍然缺乏污染控制方案和管理模式ꎬ使得村镇污水处理推广缓慢[２６－２７]ꎬ因此迫切需要开展国家层面的顶层设计ꎬ迅速提升农村污水处理的方案应用和管理能力ꎬ保障农村污水处理的长远绩效[２８]ꎮ我国大部分村镇污水处理的资金来源依靠国家补贴ꎬ农村生活污水处理项目是中央农村环境保护专项资金重点支持的项目类型ꎬ主要包括农村集中式和分散式生活污水处理工程ꎮ２０１６年中央财政已经安排农村环境保护专项资金６０亿元ꎬ主要用于农村污水垃圾处理、饮用水水源地保护、畜禽养殖污染防治等ꎮ从２００８年启动至今ꎬ中央财政累计安排专项资金４３５亿元ꎬ到２０１７年底ꎬ预计可完成整治村庄约１２.９万个ꎬ受益人口近２亿人ꎮ国家“以奖促治”的政策支持主要用于污水处理设施建设ꎬ但是后期运营没有资金来源[２９]ꎮ表１　主要发达国家村镇污水处理的管理措施美国通过联邦、州、地方三级体系实施完善的农村污水治理ꎬ且农户自觉承担污水运营义务ꎻ美国环境署联合州级政府设立的清洁水州立循环基金(ＣＷＳＲＦ)、非点源资助计划、废水处置项目都有责任为农村污水处理设施建设提供贷款与补助ꎬ且以低息或无息贷款为主ꎬ期限２０年ꎻ联邦和各州配套２０％资金共同治理污水[３０]欧盟意大利要求能够进入污水管网的农户都尽可能使用管道ꎻ单独建立净化池的农户每年需要缴纳一定费用ꎬ用以支付专业人员的设备维护费芬兰鼓励乡村污水尽可能通过一个小型的污水管网系统收集后集中处理ꎬ由专门的水务合作组织进行设备的运行和维护[３１]德国基于生态设计的人工湿地方案在造价、处理效果等综合成本上具有优势[３２]欧盟管网的运营维护责任由政府承担ꎬ但农户需向政府支付污水处理费以实现运营成本的回收ꎬ原则上物业所有者必须对自家污水处理系统的运行效果负责ꎬ考虑到农村地区支付能力较弱ꎬ农村地区的污水和垃圾处理一般按城镇居民标准３０％收取[３３]日本农村污水治理由政府行政机关、第三方机构(各类企业和ＮＧＯ组织)和用户共同承担ꎬ有专门方案人员负责维护ꎻ同时以净化槽方案为核心ꎬ制定一系列完备的方案规范和标准体系ꎮ１９９４年起ꎬ日本政府实施“特定地域生活排水处理事业”补贴制度ꎬ个人型净水槽家庭承担６０％ꎬ剩余费用地方政府补助２/３ꎬ国家补助１/３ꎻ村镇型净水槽家庭承担１０％ꎬ地方负担５７％ꎬ国家补助３３％[３４]韩国根据污水排放量及村庄聚集程度确定分散式或集中式处理ꎬ规模低于５００吨/日的小型公共污水处理设施ꎬ由当地政府负责投资建设及运营管理ꎬ其他为私营模式　　综上ꎬ现有村镇污水处理技术的评价研究大多针对污水处理技术本身的优劣评估ꎬ并且污水处理技术评估主要根据城市污水处理的经验来实施ꎬ对如何设计村镇污水处理的“适当”方案以及污水处理技术适当性的影响因素研究较少ꎬ有待进一步深化和拓展ꎮ现有村镇污水处理技术通常针对某些指标ꎬ或者从经济可行性和环境收益的单项视角来评估ꎮ然而ꎬ村镇污水处理行为是一个复杂的多决策问题ꎬ地域特征、污水类别、经济文化水平、决策者行为等因素均对决策结果起到重要作用ꎬ因此ꎬ有必要从经济、环境、社会的综合视角来分析最佳村镇污水处理的适当方案以及污水处理与政策实施的内在机理ꎮ９４南京工业大学学报(社会科学版)二、村镇污水处理适当技术选择的方案设计１.我国村镇污水处理技术适当性的内涵及影响要素由于村镇人口规模、卫生设施等问题ꎬ我国村镇污水处理方案应用较为散乱ꎮ通过对部分村镇污水处理方案的调查ꎬ结合国际经验ꎬ选择村镇污水处理使用较广的稳定塘(ＰＳ)、人工湿地(ＣＷ)、曝气生物滤池(ＢＢ)、活性污泥法(ＡＳＲ)等作为本项目中村镇污水处理的方案研究对象ꎮ对这些污水处理方案适当性的分析不仅需要从技术本身的适用性理论出发ꎬ还需要根据地域特征、基础设施、社会人文环境来综合判断方案适当性的理论内涵ꎮ适当方案的选择是一个多标准分析任务ꎬ基于可持续性视角ꎬ决策过程中涉及许多因素(标准)ꎬ如资本成本、运行和维护成本、土地需求等ꎮ影响“适当技术”的判断依据主要是经济能力和土地需求、处理效率和方案性能、实际操作和后期维护等方面ꎮ因此ꎬ在污水处理技术适当性的内涵分析基础上ꎬ探讨污水处理技术适当性的多要素构成及基本特征ꎬ为村镇污水处理技术评估体系框架的设计及评估模型的构建奠定基础ꎮ２.设计我国村镇污水处理技术评估体系框架基于我国村镇污水处理方案适当性的内涵及影响要素的研究ꎬ将可持续性的各个方面纳入环境决策过程ꎬ综合考虑经济、环境和可持续发展等要素ꎬ开发了各种定性和定量标准、属性或指标ꎬ以量化方案的可持续性ꎮ方案评估问题的第一个任务是确定标准及其指标ꎬ然后使用所选择的标准和指标来优先考虑诸如资源消耗、环境足迹和可持续性等方案的所有重要特征ꎮ本项目以“适当技术”为切入点ꎬ设计村镇污水处理方案评估体系框架ꎬ分别从环境(例如污水的质量、污泥的质量)、经济(例如资本成本、操作和维护成本)和社会(例如公众参与)的综合视角建立方案评估体系ꎬ并在此基础上确定三个层面与“适当技术”的关联程度ꎬ确定评估体系不同标准和指标的权重关系ꎮ３.评估我国村镇污水处理适当技术包括村镇污水处理设施在内的公共卫生设施的实施和运行的成功取决于许多利益相关者ꎬ例如社区、地方机构和技术专家(为特定情况制定治理策略)ꎬ这就需要开发一个决策支持工具ꎬ帮助决策者从现有的污水处理技术中选择适当的技术ꎮ基于我国村镇污水处理方案评估体系框架的设计ꎬ考虑到村镇污水处理的多属性特征ꎬ将给定情景的替代偏好的信息嵌入到情景的权重中ꎬ构建基于不