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

分散式農(nóng)村生活污水收集處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析摘要隨著人們對(duì)改善農(nóng)村居住環(huán)境要求的日益提高，社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)等政策目標(biāo)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(hào)召開展農(nóng)村污水治理工作。但因農(nóng)村生活污水點(diǎn)多面廣、水質(zhì)水量波動(dòng)較大、收集難度高、區(qū)域特征懸殊等普遍特點(diǎn)，不少農(nóng)村污水處理項(xiàng)目的設(shè)計(jì)存在模式簡(jiǎn)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(diǎn)分析了農(nóng)村生活污水收集與處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路和要點(diǎn)。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(jì)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(huì)逐步認(rèn)識(shí)到農(nóng)村生活污水散排對(duì)水體及土壤的污染問題，多地逐步出臺(tái)了農(nóng)村生活污水治理行動(dòng)方案等相關(guān)指導(dǎo)文件，明確了治理目標(biāo)，制定科學(xué)合理的計(jì)劃，提出清晰的實(shí)施路線，目標(biāo)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(dòng)較大等特點(diǎn)，農(nóng)村生活污水的收集和處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)不能照搬城鎮(zhèn)污水處理方案和設(shè)計(jì)，應(yīng)因地制宜地選擇最有利持久運(yùn)營(yíng)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(biāo)的最優(yōu)設(shè)計(jì)。目前，我國(guó)仍有不少農(nóng)村的污水收集和處理設(shè)施有待進(jìn)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(xiàng)目在設(shè)計(jì)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(yùn)營(yíng)階段缺乏可持續(xù)的手段，一方面導(dǎo)致投資浪費(fèi)，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(duì)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(shí)際出發(fā)，分析調(diào)研到確定設(shè)計(jì)路線過程中的設(shè)計(jì)要點(diǎn)以期為農(nóng)村生活污水收集及處理項(xiàng)目提供參考。二農(nóng)村生活污水收集及處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)概述明確水質(zhì)特征，合理設(shè)計(jì)水量農(nóng)村生活污水主要含有機(jī)物（COD）、氮（N）磷（P）營(yíng)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(tái)的《農(nóng)村生活污水處理項(xiàng)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(biāo)地區(qū)暫無實(shí)際調(diào)研的計(jì)量結(jié)果，可根據(jù)當(dāng)?shù)赜盟F(xiàn)狀、生活習(xí)慣、經(jīng)濟(jì)條件等情況酌情確定，用水量的40%~90%推算。在取值時(shí)，應(yīng)詳細(xì)考慮農(nóng)村旅游、外出務(wù)工等人口流動(dòng)情況，慎重選取水量及波動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)北京、河北、浙江、山東等地均出臺(tái)有農(nóng)村污水處理排放地方標(biāo)準(zhǔn)，某些指標(biāo)要求高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)農(nóng)村生活污水的排放標(biāo)準(zhǔn)也有學(xué)術(shù)研究的探討，其關(guān)鍵點(diǎn)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(yíng)養(yǎng)元素又是土壤種植區(qū)所需，在設(shè)計(jì)中妥善處理糞大腸桿菌、蛔蟲卵數(shù)等生物指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于廢水中的氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的指標(biāo)要求，本文認(rèn)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(yíng)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(biāo)準(zhǔn)對(duì)污水中主要指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)利用景觀環(huán)境用水標(biāo)排放標(biāo)污染物排水質(zhì)GB/T18921-準(zhǔn)準(zhǔn)GB8978-放標(biāo)準(zhǔn)GB5084-20021996GB18918-20022005一級(jí)標(biāo)一級(jí)B標(biāo)最嚴(yán)標(biāo)（蔬最嚴(yán)標(biāo)準(zhǔn)菜）主COD：60BOD：6要COD：NH+-N：4COD：60NH+-N：5指60丄、丄丄4標(biāo)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(shí)情，優(yōu)化集水方式我國(guó)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(jìn)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(shì)，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(dú)處理，若有條件，也可暫時(shí)儲(chǔ)存一定時(shí)期后由罐車統(tǒng)一收集后集中處理。國(guó)內(nèi)農(nóng)村住戶現(xiàn)行排水模式大體有三種，形式及特點(diǎn)如下：1.“旱廁+灰水直排”。在我國(guó)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(jiǎn)單發(fā)酵后還田施肥。2.“水沖廁所+灰水收集處理”。在經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)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(dá)地區(qū)普遍采用，也是目前國(guó)內(nèi)項(xiàng)目中最常見的設(shè)計(jì)模式。村級(jí)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(jí)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(jì)性，可選擇分散收集處理，無需過多管網(wǎng)建設(shè)，選擇針對(duì)性的末端治理設(shè)備就地處理處置；（3）聚集程度相對(duì)較高的村落，且離城鎮(zhèn)較遠(yuǎn)，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(shí)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(jì)情況，因地制宜選擇合適的排水模式，設(shè)計(jì)排水系統(tǒng)。應(yīng)根據(jù)村落和農(nóng)戶的分布，盡量避免長(zhǎng)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(jì)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(jì)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(shì)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(jì)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(jì)埋深不太經(jīng)濟(jì)時(shí)，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(jì)。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(jìn)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(shí)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(jì)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(jì)可行，投資及運(yùn)行費(fèi)用可以承受；（2） 工藝成熟，運(yùn)行穩(wěn)定，出水達(dá)標(biāo)；（3） 自動(dòng)化程度高，可無人值守，維護(hù)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(shí)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(jìn)出水指標(biāo)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(shí)，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(jìn)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(yùn)行。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮剩余污泥產(chǎn)量、運(yùn)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(duì)各種有機(jī)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(biāo)微生物有利的生長(zhǎng)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(jī)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(zhǎng)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(yùn)行管理 限制因素凈化槽無可利用空閑地、排放標(biāo)準(zhǔn)較高COD：＞86%BOD：＞95%5TP：＞80%需定期維護(hù)，運(yùn)營(yíng)費(fèi)用較高單位造價(jià)較高高負(fù)荷厭無可利COD：66%-運(yùn)行費(fèi)用氮磷去氧處理工藝用空閑地、68%低，管理簡(jiǎn)便除率低經(jīng)濟(jì)條件一

般BOD：577%71%-TN：18%-23%TP：35%COD：＞80%無可利NH-N：運(yùn)行費(fèi)用較沖擊負(fù)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(biāo)準(zhǔn)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(hù)簡(jiǎn)單，污染物濾池經(jīng)濟(jì)條件一N：＞85%運(yùn)行成本低負(fù)荷較低般TN：＞65%COD：70-有一定微動(dòng)力處有一定微動(dòng)力處可利用空閑理裝置地天氣、運(yùn)行費(fèi)用較NH-N：60- 氣候及設(shè)計(jì)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(jí)的污水處理工藝，生態(tài)凈化系統(tǒng)負(fù)荷低，占地面積大，故可用場(chǎng)合受限但如作為生化法的二級(jí)處理工藝，在穩(wěn)定提高出水水質(zhì)的同時(shí)，還能最大限度地提高氮磷利用率，營(yíng)造較好的景觀效果，因此，在有條件的區(qū)域，妥善設(shè)計(jì)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(chǎng)地開

闊、作為尾水

提標(biāo)污染物去

除性能COD：75-86%TP：97-99%TN：82-86%COD：＞80%BOD：585%-95%TN：90%運(yùn)行管理限制因素運(yùn)行費(fèi)用低，管理簡(jiǎn)單氣候、土壤性質(zhì)、作物生長(zhǎng)季節(jié)維護(hù)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(jià)和運(yùn)壤性質(zhì)、作物土壤滲空地、地下水94%行費(fèi)用低，管生長(zhǎng)、存在堵濾處理系統(tǒng)位較低、經(jīng)濟(jì)NTTT\\NH-N：3理簡(jiǎn)便塞、滲