農村生活污水處理工程設計探討

文/方 柏 章步偉 張 慎

農村生活污水處理是新農村建設的一項重要內容。做好工程設計的選址和管網設計是農村生活污水處理工程發揮高效的前提條件，厭氧池+人工濕地工藝是比較合適的農村生活污水處理工藝。近年來，國家對“三農”問題的重視程度不斷提高,提出了建設生態文明式的新型農村的要求，并將農村生活污水處理作為新農村建設的一項重要內容[1]。然而，我國污水處理的重點一直是在城市污水的處理上，工程設計也以城市污水處理為主，直接套用城市污水處理的設計思路和設計方法進行農村生活污水處理工程的設計顯然不能適應農村地區農居較為分散的特點，且存在建設和運行成本偏高的弊病。因此如何使設計更符合農村地區的實際情況，且建設和運行成本低，對于探索農村生活污水處理具有迫切的現實意義。

筆者在寧波慈溪、溫州平陽進行了約300個村子的生活污水處理工程設計工作，通過其建設和運行取得了大量實踐經驗，現提出其中幾個重要的設計問題及相關經驗，以供大家探討。

工程設計選址

農村生活污水處理工程設計選址對于整個設計工作十分重要。一個好的選址，就意味著設計工作成功了一半。相反，如果選址不合適，在設計工作中就需要采取很多技術方法對該選址不足之處進行彌補，造成事倍功半。由于農村生活污水處理工程自身的特點，設計選址應該遵從以下原則：（1）工程選址應位于污水收集區域的下游，盡量采用重力自流以避免使用提升泵；（2）工程選址應高于附近江河、湖泊常年水平面，以方便外排處理后的污水；（3）盡量利用荒廢地，少占農田。

工藝設計參數的選取

設計水量

現行農村生活污水處理污水量計算一般是按照《給水排水設計手冊》第五冊《城鎮排水》1.2.2污水量標準及變化系數的規定（P3）進行的，即居民生活污水定額和綜合生活污水定額應根據當地采用的用水定額，結合建筑內部給排水設施水平和排水系統普及程度等因素綜合考慮確定，對給排水系統完善的地區可按用水定額的90%計，一般地區可按用水定額的80%計。在城市污水處理設計中，此參數一般取值80%～85%。但在農村生活污水處理工程設計實踐中，筆者發現，由于不少農村地區未進行改廁工作，很多生活污水直接滲漏到土地里，無法收集。對于此種情況，此參數實際取值應以60%～70%為宜。

設計水質

設計水質包括設計進水水質和設計出水水質。

（1）設計進水水質。由于自然條件、經濟規模、生活習慣和生產方式上的差異，導致農村生活污水相對于城市生活污水，成分更復雜且隨季節、晝夜波動性更大。結合慈溪、平陽等地的水質監測結果并充分考慮設計余量，確定進水水質指標如表1。

（2）設計出水水質。目前，農村生活污水處理出水標準一般采用《污水綜合排放標準》中的一級排放標準或《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級B排放標準?？紤]到標準的適用性及投資效益比，筆者建議農村生活污水處理出水采用《污水綜合排放標準》中的一級排放標準。

處理工藝的選擇

現行農村生活污水處理技術多種多樣，但從工藝原理上通?？梢詺w為兩類：第一類是自然處理系統，利用土壤過濾、植物吸收和微生物分解污染物，又稱為生態處理系統，常用的有人工濕地處理法；第二類是生物處理系統，主要為好氧生物處理工藝，通過動力給污水充氧，培養微生物菌種，利用微生物菌種分解、消耗吸收污水中的有機物、氮和磷，常用的有活性污泥法、A/O法等。

表1 設計進水水質指標

表2 設計出水水質指標

（1）人工濕地處理工藝。人工濕地是由礫石和植物組成的生物過濾凈化系統。污水在人工濕地填料表面的微生物膜以及濕地植物根系聯合作用下，有機物質得到徹底沉降、絮凝、吸收、分解、降解，并且大部分氮、磷等營養元素也因為植物的吸收利用而得以去除。人工濕地可以采用因地因勢制宜的建設方式，根據周圍的環境與地質情況，建設的人工濕地可以以串聯或并聯的形式組合，保證一定的人工濕地負荷與一定的孔隙率，使得污水可以完全被降解凈化。

（2）好氧生物處理工藝。好氧生物處理工藝就是通過風機等設備給污水輸氧，培養生物菌種和微生物，通過菌種和微生物把污水中的大部分有機物分解為無污染的二氧化碳、水等物質，少部分合成為細胞物質，促使微生物增長，并以剩余污泥的形式排出，使污水得以凈化排放。

考慮到農村生活污水具有以下特征和處理要求：①村落人口較少，分布廣而且分散，生活污水水質、水量波動性大，排水管網很不健全；②經濟力量薄弱，因此污水處理應充分考慮造價低，運行費用少、低能耗或無能耗的工藝；③缺乏污水處理專業人員，所選工藝應運行管理簡單，維護方便。

筆者設計采用了厭氧池+人工濕地工藝和微動力A/O工藝。經過實際建設和運行，筆者發現厭氧池+人工濕地工藝與其它處理技術相比具有低投資、低運行費、低維護技術、無能耗等優點，且便于就地取材。此外，在實際建設中還可以將人工濕地的建設與周圍的景觀建設完全融為一體，體現生態之美。

污水管網設計

筆者對于農村生活污水管網的設計基本是按照《室外排水設計規范》和《鎮（鄉）村排水工程技術規程》進行的。主要設計原則為：（1）最小設計管徑為200mm；（2）最小設計坡度為千分之三；（3）檢查井的位置，應設在管道交匯處、轉彎處、管徑或坡度改變處、跌水處以及直線管段上每20-30m處；（4）管道宜埋設在非機動車道下。管道的最小覆土深度在機動車道下不宜小于0.7m。在綠化帶下或庭院內的管道覆土深度可酌情減小，但不宜小于0.4m。

在實際設計過程中，筆者發現，對于地處山區的農村，這些設計原則有著比較好的適用性，且取得了不錯的效果。但是對于平原地區的農村，千分之三的最小設計坡度難以得到保證。對于此種情況，城市污水處理一般設計采用提升泵對污水進行提升以解決該問題。筆者在某些村子也采用了該種方法，但在實際運行過程中，因電費問題、污水泵的看管問題以及維修費用問題，并不能令村民十分滿意。在后期的污水管網設計中，筆者對管道坡度設計進行了酌情減小，同時采取防淤、清淤措施，才能在一定程度上解決這個問題。

結語

農村生活污水處理是新農村建設的一項重要內容。由于農村污水具有不同于城市污水的獨特性，急需探索出符合農村地區實際情況的污水處理設計思路和設計方法。通過多年的農村污水處理設計實踐，筆者發現：做好工程設計選址和管網設計是農村生活污水處理工程發揮高效的前提條件，厭氧池+人工濕地工藝是比較合適的農村生活污水處理工藝。