天津農村生活污水項目工程設計實例

王 洋

(天鋒環保(天津)有限公司，天津 300220)

水資源短缺和水體污染制約著我國經濟的健康持續發展。農村基礎設施的建設和管理水平的落后嚴重制約了農村居民生活質量，農村水環境治理已成為我國環境綜合治理的重要組成部分。近年來，天津市轄周邊農村城鎮化進程不斷加快，而水體污染嚴重限制了農村城市化進程，制約了社會可持續發展。本文結合城市可持續發展戰略，和“水十條”的要求，介紹天津市相關農村生活污水處理項目，介紹項目的水質水量的確定、工藝流程，主要構筑物和設備設計、投資運行成本等，為農村污水處理項目的設計、工程實施提供參考。

1 項目簡介

項目位于天津市寶坻區內， 6月底至8月下旬為雨季，降水集中,11月下旬至3月下旬為凍土期，一般凍土深度50～70 cm。寶坻區地下水豐富，區內河流水網水系發達，有一二級河道14條，干渠支渠520余條。項目所在趙家莊村共有居民770戶，常住人口2651人，村內為自來水供水。

2 管網設計

2.1 設計原則

根據國家標準及行業規范進行設計；充分考慮現有排水現狀，結合村莊實際地理情況進行設計；選用材料及配套設施要結實耐用、價格合理、運維方便、節省投資；應采取雨污分流制設計；管道要盡量減少埋深，以降低施工難度和工程投資。

2.2 排水量的確定

前期進行了入戶調查工作，寶坻區多數村莊供水為自來水供水方式，定時供水時段一般為早中晚三個時段，每時段供水時長通常2～3小時，也有村莊全天不限時供水。趙家莊村為全天不限時供水。根據《村鎮供水工程設計規范》SL687-2014[1]和《室外排水設計規范》 GB50014-2006(2016版)[2]中生活用水定額相關規定(表1)，天津寶坻所在地區屬于第三類區域，參數選取如下：

(1)水龍頭入戶，基本全天供水，有洗滌池和少量衛生設施，用水定額取 50～80 L/(人·d)，見表1。本項目用水定額取80 L/(人·d)；

(2)根據《村鎮供水工程設計規范》規定，日變化系數取1.3；

(3)根據《室外排水設計規范》規定，居民生活污水定額按相關用水定額的80%～90%確定，折污系數取90%，管網收集率取90%，地下水滲入系數取1.1；

(4)根據選取的參數，確定本項目日均污水量為55 L/(人·d)，由此確定項目總處理規模為150 m3/d。

表1 最高日居民生活用水定額 單位：L/人·d

2.3 戶外管網

污水管網為重力流形式，考慮管道施工周期、難度、管材經濟性、材料耐腐等因素，確定戶外主管、支管選用HDPE雙壁波紋管，接口形式為承插式，環剛度為SN8。

管道最小坡度的確定：根據《室外排水設計規范》規定，管徑為300 mm，最小坡度≥0.002；管徑為200 mm，最小坡度≥0.004。管頂最小覆土深度：在車行道下≥0.7 m；人行道下≥0.6 m，覆土深度不滿足要求時，采取加固處理。

管道交接處、轉彎處、管徑或坡度變化處、跌水處和直線管段每隔一定距離處，根據規范要求設置檢查井。本項目選擇塑料檢查井，相鄰檢查井之間距離設置≤30 m，檢查井規格根據井深度、管徑等因素確定。

2.4 入戶管網

接入住戶的管道采用UPVC管, 廚房廢水、洗滌廢水、洗浴廢水的接出管徑為DN75，化糞池(玻璃鋼成品三格式化糞池)進、出水管為DN110，最小坡度分別為DN110≥0.010、DN75≥0.020。

3 進、出水水質

本項目的污水來自居民的日常生活污水，包括廁所廢水、洗滌廢水、洗浴廢水、廚房廢水等，屬于典型生活污水。本項目污水進水水質參照相關規范，同時根據已有本地同類項目水質數據來確定。出水水質依據要求需達到天津市《城鎮污水處理廠污染物排放標準》DB12/599-2015中C類標準限值要求。水質各項指標見表2。

表2 項目設計進、出水水質 單位：mg/L

4 處理工藝

4.1 農村生活污水與城市生活污水區別

農村生活污水與城市污水區別，一是污水量小，變化系數大，準確計量困難；二是農村污水來源廣泛且分散，集中處理困難，以就地分散處理為主；三是農村污水處理時段集中，處理規模??；四是農村污水處理技術以小型化設備和側重生態治理的工藝技術為佳。

4.2 工藝的選擇

農村居民生活污水普遍具有懸浮物和有機物較高、可生化性好的特點，農村生活污水適宜采用生化處理及生化+生態處理工藝技術?？紤]水質情況、工藝處理效果、建設費用、運行維護管理等因素，本項目工藝技術確定為：“AAO[3]+人工快滲[4-5]”。

4.3 工藝流程說明

村莊生活污水經管網收集進入污水站。首先進入格柵調節池，在調節池中進行污水水質水量的調節，經調節暫存后，由提升泵送至AAO單元(地埋形式)。在AAO單元中，通過厭氧、缺氧、好氧的生化作用去除污水中部分COD、氨氮、總氮、總磷和SS等。AAO單元出水經沉淀后，出水由提升泵送至反應沉淀單元，污水經絮凝沉淀反應，進一步去除SS、總磷。反應沉淀出水經配水池分配到人工快滲池，利用人工快滲池內填料中微生物產生的一系列物理化學生化反應，降解污水中的污染物。經人工快滲單元處理的出水進入出水井，出水經提升后流經觀測池，實現達標外排，見圖1。

圖1 工藝流程圖

5 工藝構筑物參數

5.1 格柵調節池

尺寸：7.0 m×3.8 m×2.0 m，有效容積為49.5 m3，停留時間為7.9 h，地下式鋼混結構。潛水提升泵1臺，提籃格柵1套。

5.2 AAO池

AAO池為組合式池體，地下式鋼混結構，包括厭氧段、缺氧段、好氧段、沉淀段、沉泥井和出水井。池體尺寸：8.4 m×3.8 m×5.5 m。各段停留時間為：厭氧段2.0 h、缺氧段4.8 h、好氧段10.5 h；污泥回流比100%，混合液回流比100%～200%；二沉池表面負荷1.2 m3/(m2·d)，沉淀時間2.0 h。其中，污泥回流泵和出水泵各1臺，混合液回流泵2臺。

5.3 反應沉淀出水池

沉淀出水池為組合式池體，半地上式鋼混結構，包括反應池、豎流沉淀池、出水池。池體尺寸：4.6 m×3.4 m×4.3 m。反應池停留時間15 min，出水池有效容積20 m3；豎流沉淀池表面負荷1.29 m3/(m2·d)，沉淀時間2.6 h。其中管道混合器1臺，沉淀池中心筒1套。

5.4 人工快滲池

人工快滲池為地下式鋼混結構。池體尺寸：12.2 m×8.0 m×2.2 m，分2格。其中填料183 m3。

5.5 消毒池污泥池

消毒池和污泥池，為組合式池體，地下式鋼混結構，與調節池合建。消毒池有效容積3.7 m3，污泥池有效容積13.0 m3。

6 結論與建議

(1)本項目設計進水水質CODCr≤400 mg/L，BOD5≤200 mg/L，SS≤220 mg/L，NH3-N≤35 mg/L，TN≤40 mg/L，TP≤7 mg/L，pH=6～9，村莊生活污水經“AAO+人工快滲”工藝處理后，運行效果好，出水水質穩定達到天津市《城鎮污水處理廠污染物排放標準》DB12/599-2015中C類標準限值要求。

(2)本項目將AAO+人工快滲工藝運用到北方地區農村生活污水處理中，出水水質穩定達標；采用生物生態結合的處理工藝，適合小規模、分散式農村生活污水處理；工藝操作運行簡便、易于維護管理；為農村生活污水治理提供了實際案例參考。

(3)建議：項目建設前期要進行充分的現場調研勘查工作，包括人口數、村莊供水情況、地形情況、出水排放去處等。掌握的項目基礎資料充分，對后期方案設計工作的開展是十分有利的。