涇河新城農村污水治理方案分析

車東昇

（中交第一公路勘察設計研究院有限公司，陜西 西安 710068）

生活污水是農村水污染的主要污染源之一，是造成我國農村水環境問題的一個重要因素[1]。涇河新城農村污水主要通過明渠及少部分合流管道排入涇河，既污染涇河水質，又嚴重影響了農村的生活環境。文章通過調研涇河新城項目范圍內村莊實際情況，結合建設條件采用不同模式進行處理。

1 涇河新城農村污水治理規模

項目包含涇河新城涇干街道辦、永樂鎮、崇文鎮和高莊鎮共215個自然村。其中，集中進廠治理村莊37個，臨時納管治理村莊6個，集中治理村莊6個，污水處理站9個。

2 涇河新城農村供水和排水現狀

2.1 供水現狀

各個鎮區均有集中供水工程，現狀供水水源為水庫水或地表水，鎮區外村莊通過自備井獲取水源，水量基本滿足用水要求。涇河新城所轄村莊中43%的村莊采用全天集中供水，48%的村莊采用分散式自備井供水，9%的村莊采用分散集中相結合的供水方式。農村供水條件已接近城鎮標準。

2.2 排水現狀

排水設施尚不完善，除部分村莊敷設有排水管網外，其余村莊基本為排水明渠或明溝形式進行污水收集。生活污水未進行處理，便直接排入村莊周邊澇池、農田、河道或滲井，嚴重影響村莊整體的環境和衛生狀況，污染周邊環境及地下水水質，無法滿足排污要求。主要排放形式有排入市政污水管道、排入村內排水暗渠、排入村內廢地或田地三類情況。

3 涇河新城農村污水治理設計規模及治理模式

3.1 污水排放量

涇河新城農村各個村落占地面積較大，集中住戶宅基地用地僅占總面積的13%～20%。因此采用人口綜合法進行更為準確可行的污水量預測。

在調查村莊居民用水現狀、生活習慣、經濟水平等情況的基礎上，依據《涇河新城農村生活污水治理專項規劃（2018—2020年）》《村鎮供水工程技術規范》（SL 310—2019），確定農村最高日居民生活用水定額。污水綜合排放系數取0.80，其余村莊取0.70；污水截污系數取0.85。

綜合考慮涇河新城的現狀及未來發展趨勢，同時考慮基礎設施建設應具有前瞻性，設計水量適保持一定的余量，以適應當地發展。

3.2 治理模式

涇河新城村莊分布非常分散、排放面源污染較大，并且各鎮村莊給水及排水設施不同，農村生活污水在水質、水量和排水方式上有其自身的特點。各鎮村莊具體情況及總體特點如下：

（1）水質特點。污水中懸浮有機污染物濃度低，富含一定的氮、磷元素，幾乎不含重金屬和有毒有害物質，水質水量變化較大，可生化性良好。

（2）水量特性。人口分布不均，總人口數少，水量小且時空分布不均勻，變化明顯。日變化系數一般在3.0～ 5.0。

綜上，涇河新城農村生活污水治理模式的選擇應本著集中優先、低投資低能耗、方便運營、資源可利用的原則，根據不同情況采取三種治理模式配合的形式[2]：

（1）進廠治理模式。村莊周邊有較為完善的現狀或規劃市政污水管網，距離較近且具備施工條件。生活污水經管道收集后，排入鄰近市政管網，利用城區或鎮區的污水處理廠進行統一處理。該模式見效快、投資小、施工周期短且方便統一管理。

（2）集中治理模式。居住相對集中、人口數量多的自然村或集居區，污水經配套管網系統統一收集后由污水處理設施處理。該模式工程總投資低、施工簡便、易于維護。

（3）臨時納管模式。由于涇河新城部分村莊位于城市建設核心區，此部分村莊3～5年內即將拆遷，因此現階段采用臨時納管模式，將納污坑塘內的污水經提升泵匯集至市政污水廠統一處理。村內暫不建設污水收集管網及集中處理設施。

4 涇河新城農村污水治理方案

4.1 水質標準

根據涇河新城農村調研結果，結合各村莊的實際情況，參考西北地區農村生活污水水質參考值，確定涇河新城農村污水中主要污染物水質濃度。處理后出水排入斗渠，排放標準執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準，見表1。

4.2 工藝設計

目前，脫氮除磷工藝選擇和工程方案種類繁多，各有優缺點，應用邊界條件存在差異。實際應用中根據不同情況合理選擇[3]。

表1 主要設計進、出水水質及處理程度表

（1）生物脫氮。原水中氨氮在好氧條件下，在硝化菌的作用下氧化為硝態氮；接著在缺氧條件下，反硝化菌將硝酸鹽轉化為氮氣，完成脫氮過程。

（2）生物除磷。懸浮活性污泥通過內回流系統完成氨氮或硝態氮交替進入好氧段或缺氧段的過程，形成好氧—缺氧不斷交替出現的生化條件。通過外回流系統，使內含大量聚磷菌的活性污泥形成厭氧—好氧交替的生化環境。聚磷菌在交替出現的厭氧—好氧條件下，不斷地釋磷，再超量吸收磷，同時不斷增殖。直至超出系統需要的活性污泥被作為剩余污泥排放出去，剩余污泥的含磷量可高達3%～7%。

（3）生物膜法。可通過內回流完成生物脫氮過程，也可通過后置缺氧段實現生物脫氮，但此時通常需要外加碳源。目前，附著生長活性污泥法生物除磷效果不明顯，通常需要外加鐵鹽或鋁鹽等化學藥劑，通過生成磷酸鹽沉淀達到除磷的目的。

（4）A2/O工藝、生物接觸氧化等。其在國內外的工程實例中已得到大量應用，但該工程單獨采用A2/O工藝、生物接觸氧化等作為主體處理工藝，很難保證出水穩定達標，需后續增加深度處理。且占地面積增大，投資和運行成本升高，管理技術水平要求也相應提高。

該工程采用一體化污水處理設備作為主體工藝，具有投資低、能耗小、處理效率高、占地面積小、管理方便的優勢[4]。

4.3 一體化污水處理設備常用主體工藝比較

目前，國內小型的一體化處理設備非常多，種類繁雜，常用的主體工藝有A/O（厭氧—好氧活性污泥法）工藝、MBR（膜生物反應器）工藝、SBR（序批式活性污泥法）。現就兩種常見類型進行比較分析。

（1）A/O主體工藝。污水進入厭氧池后與回流污泥混合，在厭氧—好氧的交替作用下，通過聚磷菌完成磷的生物固化，在二沉池內泥水分離，完成除磷過程。以A/O工藝作為主體工藝的一體化污水處理設備具有降低有機污染物含量和除磷脫氮的功能，且無污泥膨脹的問題，運營管理相對簡便。

（2）MBR主體工藝。MBR膜生物反應器技術是活性污泥法與高效膜分離技術相結合的一種工藝。核心工藝為利用生物膜的高效截留作用，截留生化反應池中的活性污泥和大分子有機物，通過生物膜完成固液分離，有效達到了泥水分離的目的，無須設置初沉池和二沉池。該工藝出水水質穩定良好，出水中細菌含量、懸浮物含量及濁度幾乎為零，具有投資低、系統占地小、運行控制靈活穩定、系統抗沖擊性強、幾乎無剩余污泥排放等優點[5]。

綜上，A/O工藝技術應用較多，成熟可靠，工程投資和運營維護費用低，但污染物去除率低，需增加深度處理工藝，不適合用于農村污水處理。MBR工藝總體投資和運行費用較高，但運行能耗低，占地面積小，出水水質良好無波動，在農村污水處理應用中表現更優[6]。結合涇河新城農村污水治理實際情況，綜合考慮占地面積、運行管理及穩定性及出水水質要求，推薦采用MBR高效膜生物反應器一體化處理設備[7]。

4.4 污水處理工藝流程

各村莊集中治理的生活污水經污水管網自流進入細格柵，篩除水中大的漂浮物，出水進入調節池。經過調節池水質、水量均和后，通過調節池后的提升泵將污水提升至MBR一體化設備中。首先通過生化作用去除污水中的懸浮有機物、氮磷等，再通過MBR膜的深度過濾，使污水中的細微懸浮物得到進一步去除，同時進行污水的紫外消毒，消毒后出水達標計量排放。MBR一體化設備中排出的剩余污泥定期由移動式污泥脫水車抽出后處置[8]。

該項目MBR一體化設備采用“缺氧池+MBR池+紫外消毒”的高效膜生物反應器，脫氮除磷效果好，處理流程短，無須沉淀砂濾等環節，適用于解決集鎮、農村污水問題。設備中MBR膜采用平板膜組件，加之農村污水處理站規模都較小，該設計MBR膜無需離線清洗，由管理人員定期進行人工加藥清洗[9]。

通過在建項目經驗，在進水管處投加30～50mg/L聚合氯化鋁（PAC），除磷效果良好，各項出水指標均能達標[10]。

5 結語

文章以涇河新城農村污水處理為例，從農村污水的水質特點入手，綜合農村經濟、管理水平，選擇適宜實際情況的處理工藝完成脫氮除磷的目標。希望研究可以為同類項目提供參考。