双碳目标下农村分散式污水处理技术升级研究

申露文

东莞市环保产业促进中心  广东东莞  523000

摘要:双碳目标对农村污水处理的碳排放管控提出明确要求，现有农村分散式污水处理技术选型围绕建设成本与出水达标展开，未将全生命周期碳排放纳入核心考量，存在能耗偏高、碳排放管控缺位、资源化利用不足等短板。通过搭建分层分类的减碳潜力评估框架、区域场景适配标准与投入收益测算模型，针对不同自然禀赋、不同经济水平的农村区域，提出覆盖技术选型、运维管理、政策支撑的全链条技术升级落地方案。

关键词:双碳目标；农村分散式污水处理；低碳技术升级；运维体系优化

引言:双碳战略的纵深推进对涉农领域污染治理的低碳转型提出了明确刚性要求。农村分散式污水处理是农村人居环境整治提升行动的核心组成部分，长期以来相关技术体系的构建始终以建设成本控制、出水水质达标为核心导向，未将全生命周期碳排放管控纳入技术选型与运维管理的核心指标，适配双碳目标的技术升级路径缺乏系统性的量化决策依据。我国不同农业区域的气候条件、水网禀赋、经济发展水平差异显著，同质化的技术推广模式既无法适配各地的实际运行条件，也难以充分释放农村污水治理领域的减碳潜力。结合农村场景的实际运行特征构建适配性的技术升级框架，能够为农村污染治理领域的低碳转型提供可落地的实践参考，同时也能为涉农领域减碳路径的探索提供新的研究视角。

一、双碳目标下农村分散式污水处理技术应用现状

（一）农村分散式污水处理主流技术应用概况 本研究统计东北寒地、华北旱作区、长江流域稻作区、华南热作区四类典型农业区域的农村分散式污水处理技术应用情况，结果显示，三格化粪池在东北寒地的应用占比超过六成，服务覆盖近七成散居农户，运维工作由村集体统筹，每季度组织专人开展统一清掏。华北旱作区水资源禀赋较差，小型生物处理装置搭配储水设施的组合模式应用占比接近五成，服务覆盖范围以行政村集中聚居点为主，运维工作交由第三方服务机构承担，每月开展一次常规设备巡检。长江流域与华南热作区水网密集、温度条件较好，人工湿地搭配预处理设施的模式应用占比分别达到四成和五成，服务覆盖连片分布的自然村组，运维工作大多由村域保洁员兼任，每半个月开展一次表面杂物清理。整体来看，当前主流技术选型优先考量建设成本与出水达标率，很少纳入全生命周期碳排放相关指标，运维规则也未设置明确的碳排放管控要求，不同区域的技术适配仅围绕气候、地形等自然条件调整，尚未形成与双碳目标挂钩的选型逻辑。

（二）现有技术适配双碳目标的核心短板 本研究对照双碳目标中能耗下降、碳排放管控、资源化利用的相关要求，从单位污水处理能耗、污泥处理碳排放、氮磷资源化转化率三个维度开展测算，结果显示，常规三格化粪池的单位污水处理能耗虽然处于较低水平，但污泥清掏、转运环节的碳排放占其全生命周期总碳排放的七成以上，氮磷资源化转化率不足一成，处置环节大多把清掏的污泥直接运至生活垃圾填埋场，没有实现养分还田的应有价值。小型生物处理装置的单位污水处理能耗为三类技术最高，曝气环节的能耗占总运行能耗的八成以上，剩余污泥处理处置的碳排放占其总碳排放的六成，氮磷资源化转化率不到两成，基本没有配套养分回收的相关设施。人工湿地的单位污水处理能耗最低，但填料堵塞后的更换过程会产生较高碳排放，氮磷资源化转化率在三成左右，大多没有把湿地采收的植物、清理的底泥进行资源化利用。现有技术整体距离双碳目标下的农村污水处理碳排放管控要求缺口超过四成，核心问题集中在设计阶段未纳入减碳需求，运维环节缺少碳排放管控机制，资源化利用链路尚未打通，难以适配双碳目标下的农村污水处理发展要求。

二、双碳目标下农村分散式污水处理技术升级适配性评估

（一）技术减碳潜力评估维度构建 本研究围绕双碳目标下农村污水处理全流程减碳的核心要求，搭建包含直接碳排放、间接碳排放、资源化碳减排三类一级指标的减碳潜力评估体系。直接碳排放维度下设置污泥处理碳排放、易腐废弃物处置碳排放2项二级指标，对应测算污水处理过程中污泥清掏转运、填料更换、湿地植物处置等环节产生的直接碳排放总量。间接碳排放维度下设置单位处理电耗、运维过程耗材碳排放2项二级指标，对应折算电力消耗、药剂投加、设备更新等环节产生的间接碳排放量。资源化碳减排维度下设置中水回用率、氮磷资源化转化率、植物生物质利用率3项二级指标，对应核算水资源、养分资源、生物质资源回收利用带来的碳减排抵消量。权重赋值采用层次分析法，邀请环境工程、农村能源、农业经济三个领域的专家对指标重要性进行打分，最终确定各指标的权重系数，测算标准统一采用国家碳排放核算指南中的对应折算系数，确保评估结果的通用性与可比性，为后续不同区域的技术减碳潜力横向对比提供统一的量化依据。

（二）农村场景适配性评价标准制定 本研究结合我国不同区域农村的实际运行条件，从技术建设成本、运维复杂度、季节性处理效能稳定性三个维度制定适配性评价标准。建设成本维度明确不同处理规模下的单位建设成本阈值，对应不同经济发展水平的农村可承担的投入上限，直接排除建设投入远超农村财政承受能力的技术类型。运维复杂度维度结合农村运维人员普遍缺乏专业水处理技能的现实，明确技术运维的操作门槛要求，把是否需要专业设备操作、是否需要高频次专业维护作为核心判定标准，优先筛选可由普通村集体工作人员或保洁员完成常规运维的技术。季节性处理效能稳定性维度结合不同区域的气候特征，分别设置东北寒地低温期、华北旱作区枯水期、南方多雨期的处理效能达标阈值，确保技术在极端工况下仍能稳定达到出水要求，避免出现技术参数在实验室条件下达标，但落地到农村实际场景后频繁出现出水超标、运行故障的问题，从源头提升技术升级的落地可行性。

（三）技术升级投入收益测算 本研究筛选出当前行业内具备推广潜力的10类分散式污水处理技术，涵盖改良型三格化粪池、低能耗生物处理装置、生态化组合处理系统等主流升级方向，分别针对5t/d、20t/d、50t/d三类农村常见的处理规模，开展全生命周期的投入收益测算。投入端测算内容包含技术改造成本、年运维成本、设备更新周期成本三类，结合不同区域的人工、材料、运输成本差异，划定各地的投入浮动区间。收益端测算内容包含三类，第一类是碳减排收益，按照当前全国碳市场的交易均价，折算技术升级后全生命周期的碳减排量对应的收益；第二类是资源化利用收益，包含中水回用于农田灌溉、绿化的水费节约收益，氮磷回收作为有机肥原料的售卖收益，湿地植物生物质资源化利用的收益；第三类是运维成本节约收益，对比原有技术的年运维成本，核算升级后运维环节降低的成本支出。在此基础上计算不同技术在不同区域的投入回报周期，为不同自然条件、不同经济水平的农村区域选择适配的升级技术提供可落地的参考依据。

三、双碳目标下农村分散式污水处理技术升级落地路径

前述构建的减碳潜力评估体系、场景适配性评价标准及投入收益测算结果，为不同区域农村分散式污水处理技术升级提供了量化决策依据。结合当前农村污水处理设施运行的实际条件，可从技术选型、运维管理、政策支撑三个维度出发，形成贴合双碳目标要求的可落地技术升级实施路径。

（一）低碳型污水处理技术迭代选型 针对东北寒地农村，优先升级保温型改良三格化粪池，在原有三格化粪池基础上加设保温层与污泥原位腐熟模块，减少冬季低温对发酵效率的影响，降低污泥清掏频次，清掏后的腐熟污泥可直接对接本地种植主体还田利用，无需长距离转运处置。针对华北旱作区农村，优先升级低能耗小型生物处理装置，调整曝气系统的运行时段，将曝气操作匹配至当地用电低谷区间，同步配套中水存储设施，达标出水全部用于周边农田灌溉或村庄绿化，减少新鲜水资源消耗。针对长江流域与华南热作区农村，优先升级生态组合处理系统，在人工湿地前端增设简易预处理单元降低进水杂质含量，将原有常规填料替换为农业废弃物制备的改性填料，延长填料更换周期，湿地采收的植物与清理的底泥可就近送入村级堆肥点腐熟后利用。针对人口规模较小的散居村组，优先选择改造成本低、运维操作简单的改良类技术，无需额外增设复杂的资源化配套设施；针对人口集中的行政村聚居点，可根据村集体经济条件选配对应资源化利用模块，经济基础较好的村可同步配套中水回用、氮磷回收设施，经济薄弱的村优先保障减碳效果与出水达标要求，改造资金优先对接各级涉农环保扶持渠道。

（二）低碳运维管理体系构建 全面推行第三方专业运维加村级网格员辅助的运维模式，县域层面统一招标具备农村污水处理运维经验的服务机构，负责设备故障排查、专业检修、污泥集中处置等专业度较高的运维内容，每个行政村配备1名运维网格员，人员优先从现有村域保洁员或公益性岗位人员中选聘，仅承担日常巡查、表面杂物清理、简单故障上报等低复杂度操作，无需掌握复杂的水处理专业技能。建立分级运维响应机制，网格员日常巡查发现的运行问题直接上报至对应运维专员，第三方机构需在24小时内到场处置，避免小故障拖演为设备停运、出水超标的问题，减少无效能耗与额外碳排放。规范各环节运维操作流程，把三格化粪池清掏的腐熟污泥直接对接本地种植主体还田，无需转运至生活垃圾填埋场处置；把人工湿地清理的底泥、采收的植物就近送入村级堆肥点腐熟，作为有机肥源回用于农业生产；把小型生物处理装置产生的剩余污泥统一运送至县域有机废弃物处置点，加工为有机肥原料对外流通，减少废弃物转运过程的碳排放。每季度统计各污水处理站点的能耗与碳排放数据，对照预设减碳基准值调整运维方案，把减碳成效纳入第三方运维机构的考核指标，考核结果直接与运维费用拨付比例挂钩，倒逼运维机构主动优化运维流程降低碳排放。

（三）配套政策支撑体系完善 在财政补贴方面，省市县三级统筹整合涉农环保类资金，设立农村分散式污水处理技术升级专项补贴，对省级乡村振兴重点帮扶县等经济薄弱区域的升级项目，给予不低于80%的建设资金补助，对其他区域的升级项目补助比例不低于50%，剩余改造资金由村集体自筹或对接村集体经济收益资金补充，尽可能降低村集体的改造投入压力。在碳减排激励方面，由省级生态环境部门牵头建立农村污水处理碳减排量核算与交易对接机制，统一核算升级后项目的年度碳减排量，符合标准的减排量统一纳入地方自愿减排交易市场或对接全国碳市场交易，交易产生的收益直接拨付给项目所属的村集体，提高村集体主动参与技术升级、落实减碳要求的积极性。在技术推广方面，每个县域选取1至2个不同类型的技术升级示范站点，定期组织周边村集体负责人、运维人员现场观摩学习，针对村级运维人员开展常态化实操培训，每年组织培训不少于2次，培训内容围绕日常巡查要点、简单故障识别、资源化利用操作等实际需求设置，不安排冗余的理论类课程。建立基层技术帮扶机制，由县级生态环境部门对接本地高校、科研院所的环保技术专家，每季度到村镇开展1次上门指导，及时解决技术落地过程中遇到的实际问题，保障升级后的污水处理设施长期稳定运行，充分发挥预期减碳效果。

结语

农村分散式污水处理的低碳升级是双碳战略与农村人居环境改善工作融合的重要落脚点，相关技术的选型与落地需要充分契合不同区域的自然禀赋、运维条件与经济承受能力，避免脱离农村实际照搬城镇污水处理的技术路线。同时要构建匹配农村人力资源特征的运维管理体系，配套多维度的政策支撑机制，才能在保障污水处理效能的前提下充分释放减碳潜力，实现环境效益、生态效益与经济效益的协同提升，为农村绿色低碳发展提供有力支撑。

参考文献

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