一直以來(lái)，對(duì)于農(nóng)村污水處理問(wèn)題的關(guān)注和重視程度，可以說(shuō)中日兩國(guó)間沒(méi)有太大的差別。審視兩國(guó)的污水處理工作，在大城市向農(nóng)村地區(qū)推進(jìn)的過(guò)程中，即使在日本，農(nóng)村地區(qū)的生活污水處理仍然是一個(gè)非常重要的政策課題。
日本生活污水處理的特征
日本的生活污水處理行業(yè)規(guī)模非常龐大，涉及到下水道業(yè)、凈化槽業(yè)以及農(nóng)村污水處理等，其主管機(jī)關(guān)分別為國(guó)土交通省、環(huán)境省以及農(nóng)林水產(chǎn)省。下水道行業(yè)的興起源于1900年，當(dāng)時(shí)的初衷主要是為了開(kāi)始管網(wǎng)的鋪設(shè)，到了1922年，東京才建成了第一家污水處理廠。上世紀(jì)70年代，日本又開(kāi)始大規(guī)模規(guī)范下水道建設(shè)，到90年代的時(shí)候，日本已經(jīng)進(jìn)入了下水道建設(shè)的加速期。日本的下水道建設(shè)依托城市規(guī)劃為基礎(chǔ)，以城市區(qū)域中規(guī)模較大的下水道建設(shè)為中心展開(kāi)鋪設(shè)，并同時(shí)在自然公園內(nèi)或是農(nóng)村、山村等水環(huán)境保護(hù)重點(diǎn)地區(qū)，服務(wù)對(duì)象為1000-10000人口數(shù)量的特定區(qū)域環(huán)境保護(hù)公共下水道事業(yè)。
凈化槽的出現(xiàn)，則是為了滿足城市中尚未建設(shè)下水道而又想達(dá)到水質(zhì)凈化要求的地區(qū)而興起的行業(yè)。凈化槽設(shè)施主要面對(duì)的是以戶為單位且人口為10人以下的住宅，因此處理設(shè)施主要以設(shè)備生產(chǎn)的小型處理裝置為主流。1980-1990年期間，日本的凈化槽設(shè)施對(duì)于城市污水處理貢獻(xiàn)不小，甚至可以說(shuō)填補(bǔ)了城市下水道建設(shè)和水質(zhì)凈化的空白。如今，日本已經(jīng)建成了850萬(wàn)臺(tái)的凈化槽。凈化槽可以分為合并處理凈化槽和單獨(dú)處理凈化槽，最初設(shè)計(jì)的凈化槽，主要是為了削減沖洗式廁所所帶來(lái)的衛(wèi)生風(fēng)險(xiǎn)，所以僅處理沖洗廁所的污水（單獨(dú)處理）部分。但隨著更高的現(xiàn)實(shí)需求出現(xiàn)后，日本又改進(jìn)技術(shù)，對(duì)包括生活雜排水在內(nèi)的所有生活污水進(jìn)行了處理(合并處理)，這種合并處理方式一直延用到現(xiàn)在。
日本的農(nóng)村污水處理事業(yè)始于1983年，當(dāng)時(shí)的目的是為了改善下水道建設(shè)發(fā)展落后的農(nóng)村地區(qū)的生活和水環(huán)境。起步的設(shè)計(jì)是以處理人口為1000人以下為設(shè)立標(biāo)準(zhǔn)，至今為止日本已經(jīng)設(shè)立5100多個(gè)農(nóng)村污水處理設(shè)備。因此，農(nóng)村的污水處理事業(yè)在日本成為了農(nóng)村地區(qū)分散型生活污水處理的主體。
日本生活污水處理現(xiàn)狀
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2012年日本生活污水的處理率達(dá)到了88.1%。這其中，87%由污水處理廠處理，10%通過(guò)合并由凈化槽處理，3%是通過(guò)農(nóng)村污水處理設(shè)備處理。但這項(xiàng)統(tǒng)計(jì)并沒(méi)有把單獨(dú)處理凈化槽處理的廁所排水計(jì)算進(jìn)去，此項(xiàng)按未處理計(jì)算。從地區(qū)分布來(lái)看，人口規(guī)模達(dá)到100萬(wàn)以上的大都市，污水處理率約為100%，30萬(wàn)人以上的中小城市污水處理率也達(dá)到了90%，但到城市以外的區(qū)域，5萬(wàn)人以下的農(nóng)村地區(qū)，污水處理率為74.4%，這樣的普及率甚至比全國(guó)平均水平還要低15%。因此，即使在日本，推進(jìn)農(nóng)村地區(qū)的生活污水處理工作也是非常關(guān)鍵的任務(wù)。
農(nóng)村污水處理雖然在日本所有的生活污水處理率中只有3%的貢獻(xiàn)率，但卻在農(nóng)村鋪設(shè)了5100個(gè)以上的處理設(shè)備，為日本在分散型生活污水處理技術(shù)上積累了相當(dāng)豐富的經(jīng)驗(yàn)。目前，在污水處理經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少、專業(yè)技術(shù)人員相對(duì)缺乏的村鎮(zhèn)，正在加強(qiáng)處理技術(shù)方面的指導(dǎo)：比如在下水道建設(shè)上，要求以應(yīng)對(duì)大規(guī)模處理的處理技術(shù)為基礎(chǔ)，構(gòu)筑分散型處理技術(shù)體系。由于農(nóng)村村落的污水處理從起步開(kāi)始，就對(duì)分散型處理進(jìn)行特殊化，這正是處理技術(shù)能達(dá)到系統(tǒng)化的原因所在。由此可見(jiàn)，中國(guó)在構(gòu)建農(nóng)村地區(qū)分散型生活污水處理技術(shù)的體系化方面，可以在依據(jù)本國(guó)的實(shí)際情況上，對(duì)日本的農(nóng)村村落污水處理技術(shù)進(jìn)行深入研究，這對(duì)今后農(nóng)村污水處理工作的開(kāi)展會(huì)起到事半功倍的效果。
日本農(nóng)村污水處理的技術(shù)概況
目前，日本在農(nóng)村已經(jīng)安裝了5100多個(gè)污水處理設(shè)備，其中90%的設(shè)備的服務(wù)人群在2000人以下。這里所說(shuō)的農(nóng)村污水處理規(guī)模用「人槽」的形式來(lái)表示，這里稱之為處理對(duì)象的人數(shù)。在日本如果每人每天的生活排水量為250L的話，那么處理規(guī)模就為500m3／d（250L×2000人）。需要注意的是，根據(jù)下水道規(guī)模在處理現(xiàn)場(chǎng)每天的處理規(guī)模量使用「m3／日」。2000人槽以下的處理設(shè)備中有70%左右（占總的60%左右）是1000人槽以下的，所以也就是250m3／日以下。
注：人槽是日本農(nóng)業(yè)村落排水設(shè)施和凈化槽處理規(guī)模單位。1人槽的處理規(guī)模約為0.3m³/d(農(nóng)業(yè)村落排水設(shè)施）。
圖1所表示的是不同處理設(shè)備所采用的處理技術(shù)的比例。接觸曝氣技術(shù)、間歇曝氣技術(shù)、活性污泥技術(shù)、OD技術(shù)占的比例分別為46%、24%、18%、7%。這里所說(shuō)的活性污泥法大部分是序批式的，接觸曝氣法的40%以沉淀分離、55%以厭氧床的組合手法，大部分是固定床方式。
按照時(shí)間來(lái)看不同處理技術(shù)的應(yīng)用情況的話，會(huì)發(fā)現(xiàn)在從1983年開(kāi)始的10年間，接觸曝氣技術(shù)的應(yīng)用比例雖然曾高達(dá)80%左右，但是之后就急劇減少，到現(xiàn)在只有10%左右。而間歇曝氣法從2000年開(kāi)始應(yīng)用比例就在增加，到目前為止已經(jīng)達(dá)到50%-60%。90年代后期間歇曝氣法的應(yīng)用比例開(kāi)始減少，雖然活性污泥法和OD法的應(yīng)用比例有所增加，但在間歇曝氣法應(yīng)用急增的2000年間其應(yīng)用比例卻減少了。筆者認(rèn)為這種農(nóng)村污水處理技術(shù)的變遷主要源于以下幾個(gè)因素。
在該行業(yè)發(fā)展初期，日本分散型處理技術(shù)的經(jīng)驗(yàn)相對(duì)較少，因?yàn)橄刃袑?shí)施開(kāi)展凈化槽事業(yè)優(yōu)先采用了有業(yè)績(jī)的接觸曝氣法。接觸曝氣法維護(hù)相對(duì)簡(jiǎn)單，從凈化槽的維修來(lái)看，關(guān)于管理手法知識(shí)的積累是非常重點(diǎn)的。
隨著農(nóng)村的城鎮(zhèn)化進(jìn)程，對(duì)于水質(zhì)處理的要求也越為嚴(yán)格。另外，接觸曝氣法在沉淀槽里面停留的時(shí)間變長(zhǎng)，硫化氫以及臭氣的產(chǎn)生問(wèn)題也越發(fā)顯著。因此，被稱作活性污泥法和OD法的浮游生物法慢慢取代了接觸曝氣法。
這里浮游生物法與接觸曝氣法相比，對(duì)維護(hù)管理的技術(shù)要求相對(duì)較高，盡管如此，在事業(yè)開(kāi)始后的十年里，隨著維護(hù)管理經(jīng)驗(yàn)的積累，可以說(shuō)現(xiàn)在的技術(shù)水平已經(jīng)能夠適應(yīng)處理技術(shù)的變化。
從2000年開(kāi)始對(duì)氮的去除要求也變得嚴(yán)格，80年代開(kāi)始隨著技術(shù)的創(chuàng)新，在曝氣槽內(nèi)采用連續(xù)厭氧和好氧的單槽式間歇曝氣的方法急劇增加，這種趨勢(shì)一直持續(xù)到現(xiàn)在。
間歇曝氣法有連續(xù)進(jìn)水和間歇進(jìn)水兩種方式，在日本基本全部采用連續(xù)進(jìn)水的方式。
圖2表示的是日本一般處理的流程
總結(jié)展望
以上所說(shuō)的日本的經(jīng)驗(yàn)，能夠給推動(dòng)中國(guó)農(nóng)村地區(qū)生活污水處理的發(fā)展帶來(lái)很多啟發(fā)。日本經(jīng)過(guò)30多年的發(fā)展，在分散型生活污水處理技術(shù)的事業(yè)上已經(jīng)體系化。之前根據(jù)處理技術(shù)的不同的外部因素，雖進(jìn)行了研究和開(kāi)發(fā)，但從目前的結(jié)果來(lái)看，針對(duì)處理水質(zhì)以及維持管理技術(shù)要求這些不同條件的技術(shù)，正在對(duì)其優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行梳理。因此，在中國(guó)的工作中，筆者認(rèn)為需要對(duì)日本的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行研究，這樣利用起來(lái)才能夠達(dá)到理想的效果。另外，在中國(guó)作為適合應(yīng)用在農(nóng)村的技術(shù)，常常被認(rèn)為是面向無(wú)動(dòng)力，微動(dòng)力或是自然處理這類的技術(shù)。但是在代表新農(nóng)村建設(shè)事業(yè)的農(nóng)村地區(qū)的都市化政策推進(jìn)過(guò)程中，由于居民的環(huán)境意識(shí)不斷提高，對(duì)于更好的居住環(huán)境以及周邊環(huán)保的要求也越來(lái)越高，因此現(xiàn)在的處理技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足居民的實(shí)際需求。
由此可見(jiàn)，從日本的技術(shù)變遷經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，經(jīng)過(guò)變遷后的現(xiàn)在的處理技術(shù)體系，可以給今后中國(guó)農(nóng)村生活污水處理的發(fā)展提供許多參考價(jià)值。不僅如此，筆者認(rèn)為應(yīng)該加速中國(guó)農(nóng)村地區(qū)包括污水收集管網(wǎng)在內(nèi)的生活污水處理基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的發(fā)展，維護(hù)管理人員以及維護(hù)管理公司的培養(yǎng)也是當(dāng)務(wù)之急。維護(hù)管理在如今的中國(guó)是一個(gè)非常薄弱的領(lǐng)域，應(yīng)該存在巨大的商機(jī)。
筆者從2008年開(kāi)始和日本環(huán)境省以及中國(guó)的環(huán)保部進(jìn)行合作，在中國(guó)許多農(nóng)村地區(qū)建成了處理規(guī)模從100 m3/d到600 m3/d 不等的10個(gè)實(shí)驗(yàn)生活污水處理設(shè)備，但還有很多地區(qū)的設(shè)備沒(méi)有建成 ，由于污水收集管網(wǎng)的施工技術(shù)相對(duì)較低，污水不能排出或是混雜大量的來(lái)源不明水，有很多類似這樣的問(wèn)題。因此，農(nóng)村地區(qū)在謀求事業(yè)開(kāi)展的同時(shí)，應(yīng)該優(yōu)先考慮的是管道鋪設(shè)技術(shù)的提升和維護(hù)管理技術(shù)的積累。
【作者水落元之介紹】
1979年從埼玉大學(xué)理工系畢業(yè)后，進(jìn)入國(guó)立公害研究院（原國(guó)立環(huán)境研究所）從事PM2.5的研究。1990年調(diào)派到土木研究所，進(jìn)行污水處理的研究。1993年返回國(guó)立環(huán)境研究所工作至今。1994年至1999年致力于日本國(guó)際協(xié)力事業(yè)團(tuán)開(kāi)展的韓國(guó)漢江環(huán)境改善項(xiàng)目。2000年授予其環(huán)境勞動(dòng)者的表彰。1999年從筑波大學(xué)取得博士學(xué)位。2008年開(kāi)始從事日本環(huán)境省和中國(guó)環(huán)保部合作開(kāi)展的中日水環(huán)境友好合作事業(yè)，一直致力于中國(guó)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)的推廣工作。
