海鹽縣農(nóng)村污水處理問題分析及方案設(shè)計

劉鳳閣, 沈 洋

(1.浙江省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，浙江杭州 310030;2.浙江省象山縣自來水有限公司，浙江象山 315700)

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海鹽縣農(nóng)村污水處理問題分析及方案設(shè)計

劉鳳閣1, 沈 洋2

(1.浙江省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，浙江杭州 310030;2.浙江省象山縣自來水有限公司，浙江象山 315700)

摘要以海鹽縣農(nóng)村污水為研究對象，調(diào)研了該縣農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀，分析了現(xiàn)階段農(nóng)村污水處理過程中存在的問題，在“應(yīng)納盡納”原則的指導(dǎo)下，提出了海鹽縣域農(nóng)村污水處理模式，包括納入城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)和就地分散處理2種模式，制訂了污水就地處理和集中納管處理相結(jié)合的治理方案，并給出保障方案實施的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞農(nóng)村污水；方案設(shè)計；就地處理；一體化泵站

近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，水體污染日益嚴重，作為水體污染重要源頭的農(nóng)村污水已成為社會各界關(guān)心的重大課題。因此，探索適合農(nóng)村地區(qū)的污水處理模式，對于改善農(nóng)村水環(huán)境、促進社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。孫蕾[1]指出，目前常用的農(nóng)村污水處理工藝有膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝、人工濕地處理工藝及無動力地埋式處理工藝等，并提出污水處理工藝應(yīng)因地制宜，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟承受能力和地形特點。李冠杰等[2]提出，應(yīng)進行農(nóng)村污水治理責(zé)任主體構(gòu)建，明確農(nóng)村居民責(zé)任主體和政府責(zé)任主體的理論依據(jù)及責(zé)任形式，形成完整、清晰、合理的治理責(zé)任主體體系，以推進農(nóng)村污水治理工作。海鹽縣地處杭嘉湖地區(qū)，河網(wǎng)密集，水資源豐富，2013年全縣地表水水質(zhì)狀況總體評價為中度污染，地面水質(zhì)類別基本為IV～劣Ⅴ類。目前，海鹽縣對城鎮(zhèn)生活污水及企業(yè)生產(chǎn)廢水收集后，統(tǒng)一送至污水處理廠。但是由于農(nóng)村區(qū)域范圍廣，污水處理效果不明顯，對水環(huán)境的持續(xù)改善造成了負面影響。筆者對海鹽縣9個鎮(zhèn)(街道)90個行政村的污水處理現(xiàn)狀進行了調(diào)研，分析了污水處理過程中存在的問題，探索適合海鹽縣農(nóng)村污水處理的模式，以期為改善我國農(nóng)村水環(huán)境提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。

1農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀

1.1生活污水產(chǎn)生量少，分布分散，多采用“三格式”化糞池進行簡單處理后排放水體海鹽縣有90個涉農(nóng)行政村，每個行政村內(nèi)部約有20～30個自然村落，這些村落臨河而建，相對均勻地分布在行政村內(nèi)，單個自然村農(nóng)戶數(shù)從幾戶到幾十戶不等。農(nóng)戶生活污水多采用“三格式”化糞池進行簡單處理后排入水體，由于化糞池基本為磚砌結(jié)構(gòu)，村民很少對自家化糞池進行清理，部分農(nóng)戶甚至將化糞池井蓋直接用混凝土封死，防止臭味散發(fā)，導(dǎo)致污水滲入地下水中。

1.2小型企業(yè)及新農(nóng)村建設(shè)中產(chǎn)生的污水處理不當(dāng)該研究對海鹽縣2個鄉(xiāng)鎮(zhèn)16個行政村311家企業(yè)的污水排放情況進行了調(diào)查，結(jié)果表明：對于大量零星分布的企業(yè)，其生活污水和生產(chǎn)廢水通過化糞池簡單處理后就近排入水體，占比約為94%，僅有16家企業(yè)的污水納入城市污水管網(wǎng)系統(tǒng)，占比約6%。

在建的35處新農(nóng)村中有20處(占57%)內(nèi)部配套有較為完善的污水收集管網(wǎng)系統(tǒng)，但是尚未接入城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)系統(tǒng)，通過化糞池處理后經(jīng)由管網(wǎng)直接排入水體。有10處(占29%)新農(nóng)村內(nèi)部未建污水收集管網(wǎng)，僅在房屋后設(shè)置有磚砌化糞池，由于長時間不清理，污水多通過下滲進入地下水。此外，有4處新農(nóng)村內(nèi)部未建設(shè)污水收集管網(wǎng)，污水處理裝置為單戶型鋼混結(jié)構(gòu)化糞池，污水經(jīng)過化糞池簡單處理后排入水體。僅有1處新農(nóng)村在建設(shè)時已配套較為完善污水收集系統(tǒng)，污水納入城鎮(zhèn)現(xiàn)狀污水系統(tǒng)。

1.3畜牧養(yǎng)殖產(chǎn)生的高濃度有機廢水排放不合理目前，海鹽縣有3處較大規(guī)模養(yǎng)殖牧場，生豬保有量均在萬頭左右，日均產(chǎn)生廢水總量百噸以上。根據(jù)環(huán)保部門的要求，這幾處牧場均對高濃度有機廢水進行了厭氧發(fā)酵等相關(guān)預(yù)處理，在排水水質(zhì)滿足《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標準》(CJ 343—2010)后排入城市管網(wǎng)進行后續(xù)處理。此外，大量小養(yǎng)殖戶分布在全縣8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)村地區(qū)，其生豬存欄量在幾百頭到上千頭不等，其生豬保有總量是規(guī)模化養(yǎng)殖企業(yè)的數(shù)倍。由于環(huán)保部門缺少有效的監(jiān)管手段，養(yǎng)殖廢水一般經(jīng)過簡單的厭氧沉淀后直接排入環(huán)境，未達標有機廢水的排放對周邊空氣及水環(huán)境造成嚴重污染。

2存在的問題

2.1缺乏縣域范圍統(tǒng)一的農(nóng)村生活污水規(guī)劃目前海鹽縣農(nóng)村生活污水領(lǐng)域缺乏專門統(tǒng)一的規(guī)劃，農(nóng)村生活污水處理簡單參考其他地區(qū)的經(jīng)驗，采用的污水處理技術(shù)也不盡相同，在實際工作中難以真正指導(dǎo)農(nóng)村生活污水處理工程的建設(shè)。

2.2投資和運行費用短缺污水治理需要大量資金，鄉(xiāng)級財政依靠自籌資金開展污水治理難度大，向村民收繳運行費比較困難。根據(jù)現(xiàn)場實地調(diào)查，村民普遍支持污水處理工程建設(shè)，從而改善生活環(huán)境，但90%以上的村民擔(dān)心運行費用成為負擔(dān)，希望政府出資或補貼。

2.3農(nóng)村生活污水處理工藝單一，缺乏示范性工程目前，海鹽縣農(nóng)村生活污水處理主要采用無動力厭氧發(fā)酵技術(shù)，主要處理構(gòu)筑物為“三格式”化糞池，或者在后續(xù)增設(shè)有生物填料的厭氧池提高厭氧發(fā)酵效果，但出水水質(zhì)難以達標排放。此外，近年實施的地埋式太陽能微動力污水工藝的核心技術(shù)是在厭氧處理后增設(shè)好氧曝氣處理，水處理效果相對較好，但單戶投資成本過高。綜上所述，目前海鹽縣尚無值得在全縣農(nóng)村范圍內(nèi)推廣的污水處理形式。

2.4污水處理效果不明顯，缺乏后續(xù)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)海鹽縣農(nóng)村污水處理大多采用“三格式”化糞池，而大多數(shù)化糞池建造時未做防滲處理，大量生活污水直接滲入地下，加上化糞池缺乏定期清理，沉積物長期堆積，降低了污水停留時間，污水處理效果難以達到預(yù)期效果。而目前試點的地埋式微動力處理技術(shù)，理論上可以滿足污染物排放要求，但由于工程完工后無后續(xù)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，難以對實際處理效果進行有效評估。

2.5污水處理設(shè)施的運行管理體制不健全，后續(xù)維護不到位，處理效果難以保證目前，海鹽縣未安排運維專項經(jīng)費，部分處理設(shè)施建成后尚未得到應(yīng)有維護，處理效果難以達到設(shè)計要求。此外，農(nóng)村生活污水設(shè)施由村民自行管理，由于人員專業(yè)素質(zhì)不高、管理體制不健全、運行管理經(jīng)驗不足，造成設(shè)施難以正常運行，從而影響處理效果。近幾年，在新農(nóng)村建設(shè)中采用的地埋式微動力污水處理設(shè)施，前2年由設(shè)備方或施工方進行運行維護，協(xié)議到期后的設(shè)施維護及運行費用的承擔(dān)方尚未落實到位，缺乏長效的運行管理保障機制。

2.6農(nóng)村地區(qū)存在除生活污水外的其他污染源海鹽縣部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)畜禽養(yǎng)殖數(shù)量較大，因此畜牧養(yǎng)殖廢水成為主要的污水污染源頭。此外，很多小企業(yè)分布在農(nóng)村地區(qū)，這些企業(yè)產(chǎn)生的污水和生活污水在整個農(nóng)村污水中所占比例較高。在農(nóng)村地區(qū)開展污水治理應(yīng)重視以上重要的農(nóng)村污水污染源，否則會本末倒置，抓小放大，得不到群眾的理解和支持。

3技術(shù)方案設(shè)計

3.1污水處理模式原則及排放標準

3.1.1原則。①海鹽縣農(nóng)村污水治理遵循“應(yīng)納盡納”原則，有條件納入城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的均予以納管，通過污水管網(wǎng)輸送至污水處理廠進行處理，達標后排放。②對于部分地理位置偏遠、周邊有大型水系或高等級道路阻隔無納管條件的農(nóng)村，污水采用就地處理模式。③依據(jù)各鎮(zhèn)(街道)最新編制的村莊布點規(guī)劃，結(jié)合調(diào)研情況，對于規(guī)劃近期撤并、拆遷的區(qū)域及農(nóng)戶過分分散區(qū)域的污水不再考慮其出路問題，利用化糞池及環(huán)境自凈能力處理后排放。④農(nóng)村地區(qū)企業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的工業(yè)廢水及養(yǎng)殖廢水在整個農(nóng)村污水中占有較大比重，應(yīng)對該部分污水進行統(tǒng)籌考慮，納入該處理范圍內(nèi)。

3.1.2污水處理排放標準。納入城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的農(nóng)村污水，排放水質(zhì)按照《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918—2002)要求，達到1級A的排放標準。對于就地分散處理的農(nóng)村污水，排放標準按照1級B執(zhí)行。

3.2納入城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)模式

3.2.1污水系統(tǒng)構(gòu)建思路。以各鎮(zhèn)(街道)最新編制完成的完善村莊布點規(guī)劃為依據(jù)，在對各鎮(zhèn)(街道)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行整理和分析的基礎(chǔ)上，對近期撤并區(qū)、保留區(qū)、遠期撤并區(qū)、所處位置及人口規(guī)模加以區(qū)分，最終確定污水治理的范圍和對象。以村莊布點規(guī)劃中的新市鎮(zhèn)、新農(nóng)村為支點，構(gòu)建農(nóng)村污水管網(wǎng)輸送系統(tǒng)的骨架，周邊保留區(qū)、遠期撤并區(qū)農(nóng)村污水就近接入該系統(tǒng)，而后通過中間泵站提升，將污水送至城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)。

3.2.2污水管網(wǎng)布置原則。以污水管網(wǎng)系統(tǒng)最遠端為控制點，按照系統(tǒng)最短接入現(xiàn)有污水系統(tǒng)的方式，確定污水管線走向；減小系統(tǒng)支管、支干管的埋深，降低整個系統(tǒng)污水管網(wǎng)的造價。沿村莊內(nèi)部道路邊緣鋪設(shè)管道，便于管道的運輸和施工機械的進出。優(yōu)化管線走向，避免管線多次穿越河道、較高等級道路，以降低政策處理難度。在必須要進行穿越的路段，以壓力流形式通過，縮短施工周期，降低施工難度。

3.2.3污水系統(tǒng)組成。主要包括接戶管(井)、化糞池、自然村內(nèi)支管、污水提升泵站及污水輸送干管5部分。

3.2.3.1接入管。接戶管是污水收集系統(tǒng)的起端，布置在農(nóng)戶房屋周圍，直接與房屋內(nèi)排污管連接，收集農(nóng)戶產(chǎn)生的生活污水。接戶井用來串聯(lián)來自不同方向的污水，最終接入村莊內(nèi)的污水支管。農(nóng)村接戶管采用d=160口徑，管材采用UPVC加筋排水管，接戶井采用500×500磚砌小方井。

3.2.3.2化糞池。化糞池是農(nóng)村污水的初級處理，通過化糞池的預(yù)處理有效防止管道堵塞、降低后續(xù)處理單元的有機污染負荷。化糞池設(shè)置尊重原有模式，以單戶型為主，鼓勵個別有條件的農(nóng)戶采用聯(lián)戶型。針對農(nóng)村地區(qū)普遍存在的化糞池未經(jīng)過防滲處理、污水直接下滲等問題，建議對現(xiàn)有化糞池進行改造，即統(tǒng)一采用成套預(yù)制設(shè)備，廢棄現(xiàn)有不合格化糞池，對其進行填埋，在現(xiàn)狀化糞池旁邊埋設(shè)化糞池成套設(shè)備，對接戶管進行適當(dāng)調(diào)整后接入。化糞池采用玻璃鋼材質(zhì)，單個化糞池容積設(shè)為1 m3。

3.2.3.3自然村內(nèi)支管。村內(nèi)部支管用于收集自然村內(nèi)農(nóng)戶產(chǎn)生的污水，在滿足污水量收集的前提下，從節(jié)約成本角度考慮，自然村內(nèi)部污水支管采用d=200，管材采用UPVC加筋排水管，最小坡度3‰。對于人口相對集中的新農(nóng)村區(qū)域，支管口徑適當(dāng)放大，采用d=300污水管，最小坡度2‰。

3.2.3.4污水汞站。根據(jù)農(nóng)村污水管徑的尺寸和坡度要求，污水重力輸送管道每隔1.5～2.0 km設(shè)置1座污水提升泵站，泵站埋深4～5 m。此外，在管道穿越寬闊水系及重要級別道路時，根據(jù)實際情況設(shè)置污水提升泵站，污水以壓力流方式通過障礙物。根據(jù)該方案設(shè)計，污水泵站規(guī)模基本上在100～500 t/d，極少量泵站達到1 000 t/d及以上規(guī)模。為實現(xiàn)“應(yīng)納盡納”的規(guī)劃理念，海鹽縣域需設(shè)置145座小型污水泵站。

為便于今后的運行維護和管理，建議污水提升泵站采用一體化預(yù)制泵站形式，該形式由井筒、潛水泵、提升鏈、管道、閥門、液位傳感器、控制系統(tǒng)和通風(fēng)系統(tǒng)等部件組成[3]，同時根據(jù)需要配備提藍式格柵或粉碎性格柵。該泵站形式可以實現(xiàn)模塊化生產(chǎn)，能夠提供完整的一體化污水提升泵站系統(tǒng)。根據(jù)泵站規(guī)模的不同，按照100、300、500、1 000、2 000等級，將大于等于泵站實際規(guī)模的一檔作為泵站最終規(guī)模，泵站通過自控系統(tǒng)采取間隙性運行方式。

3.2.3.5污水輸送干管。污水輸送干管擔(dān)負著沿途接收較近村莊產(chǎn)生的污水的任務(wù)，主干管管徑d=300，正常情況下通過能力達到1 000 t/d，管材采用HDPE管(鋼帶增強型)。當(dāng)個別區(qū)域產(chǎn)生污水量較多時，將污水管徑適當(dāng)放大。

3.3污水就地處理模式

3.3.1系統(tǒng)組成。主要包括接戶管(井)、化糞池、自然村內(nèi)支管、污水就地處理設(shè)施幾個部分。

3.3.2技術(shù)方案。目前浙江省農(nóng)村主要有以下幾類生活污水處理模式：

3.3.2.1厭氧生物處理技術(shù)。該技術(shù)是在厭氧條件下形成了厭氧微生物所需營養(yǎng)條件和環(huán)境條件，進而分解水中的有機物并產(chǎn)生甲烷和二氧化碳的過程。一般有水解酸化、厭氧生物濾池和凈化沼氣池等形式。

3.3.2.2厭氧+人工濕地處理技術(shù)。該技術(shù)是一種厭氧處理和人工濕地處理的組合模式，人工濕地適用于當(dāng)?shù)負碛袕U棄洼地、低坑及河道等自然條件，常年氣溫適宜的農(nóng)村地區(qū)。

3.3.2.3好氧處理技術(shù)。該技術(shù)是在有氧氣的條件下,利用好氧菌或兼性厭氧菌的作用，把復(fù)雜的有機物轉(zhuǎn)化和降解成簡單的無機物，使得污水得到凈化。曝氣生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、好氧活性污泥、兼性和好氧穩(wěn)定塘等都屬于好氧生物處理法。

3.3.2.4穩(wěn)定塘處理技術(shù)。該技術(shù)適用于有湖、塘、洼地及閑置水面可供利用的農(nóng)村地區(qū)，選擇類型主要以常規(guī)處理塘為主，如厭氧塘、好氧塘等。

3.3.2.5土壤處理技術(shù)。該技術(shù)是利用“土壤—填料—微生物—植物”共同作用處理生活污水的復(fù)合凈化工藝。土地處理系統(tǒng)適用于有可供利用的、滲透性良好的砂質(zhì)土壤和河灘等場地條件的農(nóng)村地區(qū)。

3.3.2.6一體化污水處理器。該模式是以生化反應(yīng)為基礎(chǔ)，將生化、沉淀、污泥回流等多個功能不同的傳統(tǒng)反應(yīng)器有機結(jié)合在一個構(gòu)筑物或設(shè)備之中，而形成的結(jié)構(gòu)簡單緊湊、管理操作方便的污水處理組合體。采用的工藝主要包括A/O、MBR和SBR等。

3.3.3技術(shù)路線。為實現(xiàn)海鹽縣農(nóng)村污水就地處理效果達到1級B的排放標準，可采用的技術(shù)有厭氧+人工濕地處理技術(shù)、好氧處理技術(shù)、穩(wěn)定塘技術(shù)、一體化污水凈化器等。

海鹽縣地處經(jīng)濟發(fā)達的杭嘉湖地區(qū)，土地資源稀缺，采用人工濕地處理技術(shù)及穩(wěn)定塘技術(shù)需要較大的占地面積，在農(nóng)村地區(qū)推廣該技術(shù)不實際。此外，上述技術(shù)需要人工持續(xù)維護才能保證處理效果的穩(wěn)定，為后續(xù)的運行管理帶來了一定難度，因此該方案不建議采用這一技術(shù)。好氧處理技術(shù)效果較為穩(wěn)定，但一般需要動力曝氣，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，建設(shè)和運行成本較高，維護和管理要求較高。一體化污水處理設(shè)備(MBR)是將污水處理工藝高度集成的一體化設(shè)備，其主要構(gòu)成一般包括格柵、生物轉(zhuǎn)盤、DE濾池、超濾、紫外線消毒等設(shè)備，在設(shè)備的前端一般需配套相應(yīng)的污水調(diào)節(jié)池及提升設(shè)備。由于其將處理單元進行了標準化模塊，出水水質(zhì)相對更加穩(wěn)定，能夠縮短施工周期，占地面積相對較少[4]。

在對各種技術(shù)進行分析比較后，該方案推薦采用以單個或多個自然村為處理單元的污水就地處理模式，污水處理技術(shù)采用一體化污水處理設(shè)備(MBR)。根據(jù)方案設(shè)計成果，共設(shè)置35套MBR污水設(shè)備。

4工程實施的保障措施

農(nóng)村污水處理是一項系統(tǒng)工程，涉及多方面工作，為保證工程項目的順利開展，筆者建議在工程實施過程中采取如下措施：

4.1規(guī)范工程建設(shè)各個環(huán)節(jié)①確定有資質(zhì)的設(shè)計、施工、監(jiān)理單位；②做好前期調(diào)研工作，重視具體方案設(shè)計；③工程涉及的設(shè)備、管道等采用統(tǒng)一招標、采購；④重視工程驗收環(huán)節(jié)；⑤確定資金來源和整合方案。

4.2建立有效運行管理機制①明確農(nóng)村污水治理工程實施主體[3]及后續(xù)污水設(shè)施所有方；②做好污水設(shè)施的定期維護和檢修工作；③對一體化預(yù)制泵站采用智能化管理，設(shè)立自動數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；④加強一體化污水處理設(shè)備水質(zhì)的監(jiān)測工作；⑤引進外部管理機構(gòu)，合理配置人力資源；⑥加強對農(nóng)村地區(qū)養(yǎng)殖廢水、工業(yè)企業(yè)污水入網(wǎng)水質(zhì)的監(jiān)測，確保達到入網(wǎng)排放的標準。

參考文獻

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Problem Analysis and Design of Rural Sewage Treatment in Haiyan County

LIU Feng-ge1, SHEN Yang2

(1. Zhejiang Urban & Rural Planning Design Institute, Hangzhou, Zhejiang 310030; 2. Xiangshan County Tap Water Co. Ltd., Xiangshan, Zhejiang 315700)

AbstractWith rural sewage in Haiyan County as study object, the treatment status was investigated, existing problems were analyzed. Rural sewage processing mode in Haiyan County was proposed, including bringing into urban sewage treatment system and in-situ dispersion treatment. The scheme combined in-situ treatment with centralized treatment was proposed, and relevant measures for guaranteeing the scheme operation were put forward.

Key wordsRural sewage; Scheme design; In-situ treatment; Integrated pumping station

作者簡介劉鳳閣(1983- )，男，河南駐馬店人，工程師，碩士，從事市政給排水規(guī)劃設(shè)計研究。

收稿日期2016-02-04

中圖分類號S 181.3

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)08-090-03