分散式農(nóng)村生活污水收集處理系統(tǒng)的設(shè)計要點分析

分散式農(nóng)村生活污水收集處理系統(tǒng)的設(shè)計要點分析摘要隨著人們對改善農(nóng)村居住環(huán)境要求的日益提高，社會主義新農(nóng)村建設(shè)等政策目標均把農(nóng)村生活污水的妥善收集和處理列為重要內(nèi)容，多地積極響應(yīng)號召開展農(nóng)村污水治理工作。但因農(nóng)村生活污水點多面廣、水質(zhì)水量波動較大、收集難度高、區(qū)域特征懸殊等普遍特點，不少農(nóng)村污水處理項目的設(shè)計存在模式簡單套用和重治理工藝、輕收集系統(tǒng)等問題。本文從調(diào)研水質(zhì)、分析區(qū)域特征、制定收集路線、選擇適當(dāng)工藝等角度，重點分析了農(nóng)村生活污水收集與處理系統(tǒng)的設(shè)計思路和要點。AbstractWiththeincreasingrequirementsforimprovingtherurallivingenvironment,thepolicyobjectivessuchastheconstructionofanewsocialistcountrysideregardthepropercollectionandtreatmentofruraldomesticsewageasanimportantcontent,andmanyplacesactivelyrespondtothecalltocarryoutruralsewagetreatment.However,duetothegeneralcharacteristicsofruraldomesticsewage,suchassmallpointsbutnumerous,largefluctuationofwaterqualityandquantity,highcollectiondifficultyandwidedisparityofregionalcharacteristics,therearesomeproblemsinthedesignofmanyruralsewagetreatmentprojects,suchassimpleapplicationofmodels,emphasizingtreatmentprocessandneglectingcollectionsystem.Fromtheperspectivesofinvestigatingwaterquality,analyzingregionalcharacteristics,formulatingcollectionroutesandselectingappropriateprocesses,thispaperfocusesonthedesignideasandkeypointsofruraldomesticsewagecollectionandtreatmentsystem.關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活污水分散式收集處理系統(tǒng)工藝設(shè)計KeyWords：RuraldomesticsewageDecentralizedcollectionandtreatmentsystemTechnologicaldesign一概述農(nóng)村居民生活過程中所排放的污水，如清洗、沖廁、廚房尾水等統(tǒng)稱農(nóng)村生活污水，特殊情況下，部分分散養(yǎng)殖產(chǎn)生的污水也混入其中［1。］而農(nóng)產(chǎn)品加工廢水、集約化養(yǎng)殖廢水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)廢水等特殊行業(yè)廢水，一般不列入其范疇。社會逐步認識到農(nóng)村生活污水散排對水體及土壤的污染問題，多地逐步出臺了農(nóng)村生活污水治理行動方案等相關(guān)指導(dǎo)文件，明確了治理目標，制定科學(xué)合理的計劃，提出清晰的實施路線，目標是完成廁所、管網(wǎng)、處理設(shè)施、尾水消納等系統(tǒng)性建設(shè)。農(nóng)村生活污水的收集和處理具有重要意義，但因分散面廣，水量波動較大等特點，農(nóng)村生活污水的收集和處理系統(tǒng)設(shè)計不能照搬城鎮(zhèn)污水處理方案和設(shè)計，應(yīng)因地制宜地選擇最有利持久運營的技術(shù)路線和組織模式，符合區(qū)域規(guī)劃與建設(shè)目標的最優(yōu)設(shè)計。目前，我國仍有不少農(nóng)村的污水收集和處理設(shè)施有待進一步完善和提升，未能建立有效的收集處理系統(tǒng)，部分地區(qū)雖有一定的投資建設(shè)基礎(chǔ)，但不少項目在設(shè)計階段缺乏系統(tǒng)性的考慮，水量、水質(zhì)調(diào)查不清，收集模式或工藝選擇草率，或運營階段缺乏可持續(xù)的手段，一方面導(dǎo)致投資浪費，另一方面污水并未得到有效的處理，設(shè)備閑置甚至荒廢，對納污水體造成污染，影響新農(nóng)村整體風(fēng)貌的展示。本文從實際出發(fā)，分析調(diào)研到確定設(shè)計路線過程中的設(shè)計要點以期為農(nóng)村生活污水收集及處理項目提供參考。二農(nóng)村生活污水收集及處理系統(tǒng)設(shè)計要點概述明確水質(zhì)特征，合理設(shè)計水量農(nóng)村生活污水主要含有機物（COD）、氮（N）磷（P）營養(yǎng)物質(zhì)、懸浮物（SS）及病菌等污染成分，可生化性較好，基本不含有毒有害物質(zhì)。根據(jù)環(huán)保部2013年出臺的《農(nóng)村生活污水處理項目建設(shè)與投資指南》，南北方人均生活污水排放量差值較大，加之各地村莊、鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口密度差異較大，如目標地區(qū)暫無實際調(diào)研的計量結(jié)果，可根據(jù)當(dāng)?shù)赜盟F(xiàn)狀、生活習(xí)慣、經(jīng)濟條件等情況酌情確定，用水量的40%~90%推算。在取值時，應(yīng)詳細考慮農(nóng)村旅游、外出務(wù)工等人口流動情況，慎重選取水量及波動系數(shù)，并綜合考慮地下水入滲、污水滲漏等情況，確定最終處理水量。表2-1農(nóng)村地區(qū)居民生活污水量參考值生活污水（L/人?d）南方北方村莊(人口<500045-110 35-80人)村鎮(zhèn)(人口500085-160 70-12530000人)結(jié)合處置方式，適度選取標準北京、河北、浙江、山東等地均出臺有農(nóng)村污水處理排放地方標準，某些指標要求高于國家標準，對農(nóng)村生活污水的排放標準也有學(xué)術(shù)研究的探討，其關(guān)鍵點在于因基本不含重金屬等有毒有害物質(zhì)，污水尾水中的氮磷等營養(yǎng)元素又是土壤種植區(qū)所需，在設(shè)計中妥善處理糞大腸桿菌、蛔蟲卵數(shù)等生物指標后，可根據(jù)污水處置用途或收納水體情況的具體水質(zhì)功能要求，選擇合適的排放標準。對于廢水中的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)的指標要求，本文認為在選擇合適的處置途徑后可以適當(dāng)放寬，例如，較為分散的村落，其周邊土地廣闊，污水經(jīng)處理、消毒后，可集中于生態(tài)池塘內(nèi)，用于農(nóng)田、菜地灌溉，或農(nóng)村景觀綠地的澆灑。此舉不但能回收氮磷營養(yǎng)，減少化學(xué)肥料的使用，還能大大降低污水處理的資金和能源投入，更好地響應(yīng)“碳中和”理念，減少不必要的資源能源消耗。不同的排放標準對污水中主要指標的要求如下表所示：表2-3農(nóng)村污水排放可參考執(zhí)行的相關(guān)標準單位（mg/L）排水直接排放 灌溉用水景觀環(huán)境用水用途污水綜參合城鎮(zhèn)污水處理廠農(nóng)田灌溉城市污水再生考水質(zhì)標準利用景觀環(huán)境用水標排放標污染物排水質(zhì)GB/T18921-準準GB8978-放標準GB5084-20021996GB18918-20022005一級標一級B標最嚴標（蔬最嚴標準菜）主COD：60BOD：6要COD：NH+-N：4COD：60NH+-N：5指60丄、丄丄4標8（15）NH+-N. ?TP：0.5NH+-44N：15TP：1.0SS：10

TP：SS：20TPTP：SS：20TP：SS：15SS：20另：應(yīng)注意糞大腸桿菌數(shù)、蛔蟲卵數(shù)等特殊要求。分析區(qū)位實情，優(yōu)化集水方式我國農(nóng)村普遍以群居為主，可以多戶、片區(qū)設(shè)置局域污水收集系統(tǒng)進行集中處理，各自收集廢水、各自處理、各自排放或回用，降低污水處理成本，具體規(guī)模及工藝選擇應(yīng)結(jié)合各區(qū)域?qū)嶋H情況，原則上優(yōu)先納管收集至城鎮(zhèn)污水處理廠統(tǒng)一處理，以便發(fā)揮大型污水廠噸水投資低和噸水能耗低的優(yōu)勢，難以納入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)的地區(qū)，則建立自己的片區(qū)收集和處理系統(tǒng)，逐戶分散的地區(qū)可采用小型地埋式設(shè)備單獨處理，若有條件，也可暫時儲存一定時期后由罐車統(tǒng)一收集后集中處理。國內(nèi)農(nóng)村住戶現(xiàn)行排水模式大體有三種，形式及特點如下：1.“旱廁+灰水直排”。在我國中西部人口稀疏地區(qū)較為常見，污水不出戶，灰水直接院內(nèi)潑灑，糞尿（黑水）經(jīng)簡單發(fā)酵后還田施肥。2.“水沖廁所+灰水收集處理”。在經(jīng)濟相對發(fā)達地區(qū)，已普遍推行灰水、黑水分離，資源利用。3.“水沖廁所+統(tǒng)一收集處理”。該模式衛(wèi)生健康，環(huán)境友好，在發(fā)達地區(qū)普遍采用，也是目前國內(nèi)項目中最常見的設(shè)計模式。村級別的排水模式也可分為三種：（1）如村落位于城鎮(zhèn)污水廠集水范圍內(nèi)可以通過管網(wǎng)自流或一級泵站提升至城鎮(zhèn)污水廠，可采用集中收集輸送的模式，完成污水收集后，或自流入污水廠主干管，或經(jīng)提升至污水廠；（2）因河流、山地、交通線路阻隔的分散村戶，修建管道、泵站已無明顯經(jīng)濟性，可選擇分散收集處理，無需過多管網(wǎng)建設(shè)，選擇針對性的末端治理設(shè)備就地處理處置；（3）聚集程度相對較高的村落，且離城鎮(zhèn)較遠，可以以自然村或行政村為單位，將污水集中收集，統(tǒng)一處理，該類村落在農(nóng)村生活污水處理工程中占絕大部分。不同污水處理模式的適用條件、收集規(guī)模參見下表。表3-1農(nóng)村生活污水收集模式及適用條件收集模式規(guī)模（m3/d）服務(wù)人口/戶數(shù)適用條件集在城鎮(zhèn)污水廠規(guī)劃收集范圍內(nèi)中收集--的，或具備接管集中收集條件的村鎮(zhèn)輸送2~10QW1人特別分散、偏僻的單戶或聯(lián)戶1~2戶分散收集處理10~100人1小片區(qū)聚集的農(nóng)戶組2~30戶

100~1000人1030~300戶規(guī)模聚集的自然村100~20聚集程度高的規(guī)劃保留自然村，1000人地形條件好，可形成完整的村落污水集30~600戶收集系統(tǒng)中收集處理2000人以上緊鄰的自然村或行政村落聯(lián)合組Q>200600戶成的污水收集系統(tǒng)以上按實際規(guī)模確—定農(nóng)家樂污水收集系統(tǒng)現(xiàn)階段農(nóng)村要根據(jù)各地經(jīng)濟情況，因地制宜選擇合適的排水模式，設(shè)計排水系統(tǒng)。應(yīng)根據(jù)村落和農(nóng)戶的分布，盡量避免長距離排水管道的建設(shè)，并采取相應(yīng)技術(shù)手段防止管道堵塞、收集率低等情況發(fā)生。并且，在設(shè)計環(huán)節(jié)與當(dāng)?shù)匦罗r(nóng)村建設(shè)、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)等規(guī)劃協(xié)調(diào)。排水管材可用塑料管、缸瓦管和混凝土管等，推薦選擇具備防腐、防滲、經(jīng)濟易用的塑料管（PVC或HDPE管）。管網(wǎng)布設(shè)應(yīng)符合地形變化，取短捷路線，污水干管沿主要道路布設(shè)，在固體物質(zhì)易沉積處設(shè)檢查井等檢修裝置，檢查井應(yīng)采取防止污水外滲和地下水入滲的措施。在地勢較低的地區(qū)可采用塑料井，塑料井質(zhì)量符合現(xiàn)行《建筑小區(qū)排水用塑料檢查井》（CJ/T233-2013）的要求。污水管道考慮優(yōu)先考慮重力流收集，設(shè)計合理管徑及坡度，保證污水在管道中的一定流速。如區(qū)域過大，管道設(shè)計埋深不太經(jīng)濟時，可在合適位置設(shè)立泵站盡量利用現(xiàn)有坑塘作為集水池，盡量靠近污水處理設(shè)施。污水收集系統(tǒng)應(yīng)配套突發(fā)事件防范和應(yīng)急設(shè)施，泵房及集水池應(yīng)按照有關(guān)規(guī)定做應(yīng)急設(shè)計。在有自然溝渠或排水渠道的地區(qū)，可以因地制宜地利用現(xiàn)有溝渠結(jié)構(gòu)或依附其走向進行修葺完善，可通過植被綠化、生態(tài)區(qū)域構(gòu)建等多種形式改造自然溝渠收集污水同時合理保持農(nóng)村風(fēng)貌，避免過度建設(shè)、投資。圖3.1生態(tài)溝渠與生態(tài)塘協(xié)調(diào)收治系統(tǒng)，設(shè)計最優(yōu)工藝農(nóng)村生活污水工藝選擇原則概括為：1.收集方式和處理工藝經(jīng)濟可行，投資及運行費用可以承受；（2） 工藝成熟，運行穩(wěn)定，出水達標；（3） 自動化程度高，可無人值守，維護方便；（4） 因地制宜，合理改造農(nóng)村現(xiàn)有塘設(shè)施，提升農(nóng)村整體環(huán)境質(zhì)量5）尾水及污泥根據(jù)實際情況，優(yōu)先考慮原位消納等資源化處置措施。

在確定了水量、進出水指標及收集系統(tǒng)之后，采用收集集中處理模式的區(qū)域需配套處理工藝將污水凈化。結(jié)合實踐經(jīng)驗，本文推薦采取生化法和生態(tài)法結(jié)合的組合工藝，以生化法為主要污染控制工藝，生態(tài)法為調(diào)節(jié)、穩(wěn)定工藝，同時，在前端來水量不足的情況下，可以利用人工濕地、生態(tài)塘的存水進行水處理系統(tǒng)的內(nèi)循環(huán)，方便生化系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。設(shè)計時，應(yīng)考慮剩余污泥產(chǎn)量、運維的難易程度等問題，盡量避免投加化學(xué)藥劑，以免化學(xué)污泥的產(chǎn)生。（1）生化處理系統(tǒng)厭氧生物處理和好氧生物處理是利用自然界中存在的微生物及其對各種有機污染物的同化、異化作用，在人工環(huán)境即反應(yīng)設(shè)備中提供目標微生物有利的生長條件，使得系統(tǒng)中保有一定的微生物含量，以提高整體系統(tǒng)降解有機物效率的生化處理方法。根據(jù)微生物在處理構(gòu)筑物中的存在形態(tài)分為活性污泥法（如A/O）生物膜法（如生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤）和混合生長法（如生物接觸氧化）。目前，常見的工藝有MBR、MBBR、接觸氧化等，均在農(nóng)村生活污水處理中有較多應(yīng)用⑵。表4-1常用農(nóng)村生活污水生化處理工藝技術(shù)名稱 適用 污染物去技術(shù)名稱 適用 污染物去范圍除性能運行管理 限制因素凈化槽無可利用空閑地、排放標準較高COD：＞86%BOD：＞95%5TP：＞80%需定期維護，運營費用較高單位造價較高高負荷厭無可利COD：66%-運行費用氮磷去氧處理工藝用空閑地、68%低，管理簡便除率低經(jīng)濟條件一

般BOD：577%71%-TN：18%-23%TP：35%COD：＞80%無可利NH-N：運行費用較沖擊負一體化生用空閑地、379%-95%高，需專業(yè)技術(shù)荷及污泥處物反應(yīng)器排放標準較高TP：68%-管理人員置88%無可利COD：＞80%曝氣生物用空閑地、NH-3維護簡單，污染物濾池經(jīng)濟條件一N：＞85%運行成本低負荷較低般TN：＞65%COD：70-有一定微動力處有一定微動力處可利用空閑理裝置地天氣、運行費用較NH-N：60- 氣候及設(shè)計3低，易管理70%合理性TN：＞65%

2）生態(tài)凈化系統(tǒng)常見的生態(tài)凈化系統(tǒng)包括潛、表流人工濕地，穩(wěn)定塘和土壤滲濾系統(tǒng)等。若作為單級的污水處理工藝，生態(tài)凈化系統(tǒng)負荷低，占地面積大，故可用場合受限但如作為生化法的二級處理工藝，在穩(wěn)定提高出水水質(zhì)的同時，還能最大限度地提高氮磷利用率，營造較好的景觀效果，因此，在有條件的區(qū)域，妥善設(shè)計的生態(tài)凈化系統(tǒng)是較好的工藝選擇［3］。表4-2常用農(nóng)村生活污水生態(tài)處理工藝技術(shù)名稱適用范圍“FILTER”處理系統(tǒng)土地資源豐富、可以輪作休耕人工濕地水量穩(wěn)技術(shù)名稱適用范圍“FILTER”處理系統(tǒng)土地資源豐富、可以輪作休耕人工濕地水量穩(wěn)定、場地開

闊、作為尾水

提標污染物去

除性能COD：75-86%TP：97-99%TN：82-86%COD：＞80%BOD：585%-95%TN：90%運行管理限制因素運行費用低，管理簡單氣候、土壤性質(zhì)、作物生長季節(jié)維護成本低、管理方便氣候及植物種類TP：60%COD：75-96%有可利用BOD：78-5氣候、土Q/IQ/造價和運壤性質(zhì)、作物土壤滲空地、地下水94%行費用低，管生長、存在堵濾處理系統(tǒng)位較低、經(jīng)濟NTTT\\NH-N：3理簡便塞、滲