合肥市兆河流域農(nóng)村生活污水處理淺析

李保建 余 俊

（中國(guó)電建集團(tuán)江西省電力設(shè)計(jì)院有限公司 江西南昌 330096）

引言

近年來(lái)，合肥市在促進(jìn)新型城鎮(zhèn)化建設(shè)方面強(qiáng)調(diào)城鄉(xiāng)一體、統(tǒng)籌發(fā)展，在新農(nóng)村建設(shè)以及美麗鄉(xiāng)村建設(shè)等很多方面做出了很多努力，較大地改善了鄉(xiāng)村面貌，明顯地提升了居住環(huán)境，村民幸福指數(shù)進(jìn)一步提高，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展向好。農(nóng)村生活污水的直接排放，使自然水體遭受污染，使當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量降低，同時(shí)威脅著廣大農(nóng)民群眾的身體健康，制約了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展[1～6]。為了進(jìn)一步提高人民生活水平、保護(hù)環(huán)境質(zhì)量，治理農(nóng)村生活污水迫在眉睫。

本次研究通過(guò)分析合肥市典型農(nóng)村的生活污水特點(diǎn)，選擇合適的處理工藝，進(jìn)而改善農(nóng)村污水無(wú)組織排放，構(gòu)建兆河流域農(nóng)村污水收集處理系統(tǒng)，根據(jù)環(huán)巢湖流域環(huán)境保護(hù)規(guī)劃確定項(xiàng)目的特定目標(biāo)，從根本上提高兆河流域水環(huán)境質(zhì)量，為建設(shè)“美麗鄉(xiāng)村”助力，最終為實(shí)現(xiàn)環(huán)巢湖流域建設(shè)的終極目標(biāo)添磚加瓦。

1 排水現(xiàn)狀及問(wèn)題

1.1 排水現(xiàn)狀

兆河流域農(nóng)村生活污水主要來(lái)源于日常生活中的衛(wèi)生間污水、廚房洗刷污水以及洗浴洗衣污水。村莊分布較分散、排放面源污染范圍較大，同時(shí)各村給水及排水設(shè)施不同，農(nóng)村生活污水在水質(zhì)、水量以及排水方式有其自身的特點(diǎn)。

（1）水質(zhì)特點(diǎn)

農(nóng)村生活污水污染物濃度低、變化大，污染物中含有一定量的氮和磷，基本不含重金屬、有毒有害物質(zhì)，同時(shí)具有水質(zhì)波動(dòng)較大、可生化性好的特點(diǎn)。

（2）水量特性

農(nóng)村人口居住較為分散，人口數(shù)量相對(duì)較少，因此污水量相對(duì)較小，水量變化比較明顯。農(nóng)村污水日變化系數(shù)一般在3.0～5.0 范圍內(nèi)，在某些變化較大的情形下可達(dá)10.0 以上。農(nóng)村污水排放量和居民生活規(guī)律相近，夜間污水量小，白天比早晚小，農(nóng)村污水一般在上午、中午、下午各存在一個(gè)高峰時(shí)段，夜間排水量通常較小，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)斷流的情況，因此農(nóng)村污水排放有不連續(xù)性的特點(diǎn)。

（3）排水形式

兆河流域農(nóng)村排水設(shè)施尚不完善，2013 年-2017 年中心村已建設(shè)污水系統(tǒng)，2018 年-2020 年大部分自然村污水為散排，具體排放形式有以下3 類(lèi)：（1）2013 年-2017 年中心村中靠近市政管網(wǎng)的中心村，污水接入市政管網(wǎng)，但存在雨污合流問(wèn)題。（2）2013 年-2017 年中心村中的其余中心村均敷設(shè)污水管道，污水通過(guò)管網(wǎng)收集至已建污水處理站，由于缺乏定期的維護(hù)管理，污水處理站及管網(wǎng)均存在不同程度的問(wèn)題。（3）其余中心村及村莊道路旁有排水暗渠或明渠，村莊周邊有坑塘，村民通過(guò)自行修建排水管將住戶家里的廚房、衛(wèi)生間及洗浴室的污水直接排入排水渠、灌溉渠、坑塘或田地，對(duì)村內(nèi)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，同時(shí)影響了村莊整體的環(huán)境和衛(wèi)生狀況，不能滿足村莊污水排放要求。

1.2 存在問(wèn)題

（1）污水收集系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)不完善，污水收集率低、處理率低。區(qū)域內(nèi)大部分村莊尚未建設(shè)污水收集系統(tǒng)和污水處理站，生活污水未經(jīng)處理，直接排放，對(duì)村莊周邊環(huán)境造成污染，影響地下水水質(zhì)。

（2）存在雨污合流現(xiàn)象，不利于后期污水處理。區(qū)域內(nèi)部分村莊現(xiàn)狀已建污水收集系統(tǒng)為雨污合流制，不但對(duì)村莊環(huán)境造成不利影響，同時(shí)也不利于對(duì)污水的進(jìn)一步處理，影響污水處理站的正常運(yùn)行。

（3）現(xiàn)狀污水排水管（渠）道存在不同程度的損壞、堵塞現(xiàn)象，造成污水排放不暢。無(wú)法收集處理，污染地下水，不能滿足環(huán)境保護(hù)要求。

（4）區(qū)域面積大，地形復(fù)雜，不利于污水的統(tǒng)一收集處理。農(nóng)村地區(qū)區(qū)域面積大，區(qū)域內(nèi)地形地貌復(fù)雜，不同地區(qū)村莊布局特點(diǎn)、居民生活習(xí)慣和用水設(shè)施條件差異較大，特別是自然村分布十分分散，不利于污水的統(tǒng)一收集和處理。

（5）已建成污水處理設(shè)施，工藝多樣，標(biāo)準(zhǔn)不一，處理效果參差不齊。部分中心村已建成一定數(shù)量的污水處理設(shè)施，但工藝多樣、標(biāo)準(zhǔn)不一、工程質(zhì)量、處理效果參差不齊，同時(shí)由于配套管網(wǎng)不完善，進(jìn)水濃度低，大大降低了污水處理設(shè)施的工程效益。

（6）建設(shè)時(shí)缺乏統(tǒng)一規(guī)劃，后期運(yùn)營(yíng)管理能力不足，造成資源浪費(fèi)。農(nóng)村地區(qū)缺乏專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，運(yùn)營(yíng)管理能力不足，排水設(shè)施有人建無(wú)人管，運(yùn)行成本高、管理復(fù)雜，造成一定程度的資源浪費(fèi)。

2 處理工藝的選擇

2.1 進(jìn)出水水質(zhì)

2.1.1 進(jìn)水水質(zhì)預(yù)測(cè)

本次研究中，污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)均為生活污水，根據(jù)排放地點(diǎn)、水質(zhì)特點(diǎn)等，排水類(lèi)型可分為廁所污水、洗浴污水以及廚房廢水。同時(shí)，根據(jù)實(shí)際調(diào)查以及監(jiān)測(cè)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，廁所排水COD 濃度最高，同時(shí)伴有臭味；洗衣、廚房排水COD 濃度也很高；洗浴排水COD 濃度相對(duì)較低，其他指標(biāo)值也較低。居民生活污水水質(zhì)應(yīng)根據(jù)調(diào)查資料確定，或參照臨近城鎮(zhèn)、類(lèi)似居住區(qū)的水質(zhì)確定。由于缺乏各鎮(zhèn)的實(shí)際排放污水水質(zhì)資料，本工程生活污水水質(zhì)無(wú)法由調(diào)查資料確定，本次污水水質(zhì)的預(yù)測(cè)采用參照對(duì)比方法，確定生活污水水質(zhì)。根據(jù)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)地形地貌、人口規(guī)模、發(fā)展速度、工業(yè)企業(yè)分布等現(xiàn)狀特點(diǎn)，參考典型農(nóng)村生活污水水質(zhì)以及部分實(shí)測(cè)資料，作為進(jìn)水水質(zhì)取值依據(jù)。

（1）住房城鄉(xiāng)建設(shè)部2017 年4 月頒布了《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施技術(shù)規(guī)程》（征求意見(jiàn)稿），技術(shù)規(guī)程推薦農(nóng)村生活污水水質(zhì)取值范圍如表1 所示：

表1 農(nóng)村居民生活污水水質(zhì)參考取值（單位：mg/L）

（2）中南地區(qū)推薦的村鎮(zhèn)污水水質(zhì)指標(biāo)

住房城鄉(xiāng)建設(shè)部于2010 年9 月發(fā)布了關(guān)于《中南地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南》，匯總了中南地區(qū)多地村鎮(zhèn)的污水水質(zhì)資料后推薦的水質(zhì)如表2 所示：

表2 村鎮(zhèn)生活污水水質(zhì)參考取值（單位：mg/L）

（3）安徽省住房和城鄉(xiāng)建設(shè)廳2013 年9 月頒布的《安徽省農(nóng)村污水處理適用技術(shù)（試行）》，其中推薦農(nóng)村生活污水水質(zhì)取值范圍如表3 所示：

表3 安徽地區(qū)農(nóng)村生活污水水質(zhì)范圍參考取值（單位：mg/L）

（4）白湖監(jiān)獄管理分局、盛橋鎮(zhèn)等實(shí)測(cè)生活污水水質(zhì)數(shù)據(jù)，如表4 所示：

表4 實(shí)測(cè)現(xiàn)狀鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水水質(zhì)（單位：mg/L）

綜合以上幾種污水水質(zhì)預(yù)測(cè)方法，參照白湖監(jiān)獄管理分局、盛橋鎮(zhèn)等實(shí)測(cè)生活污水水質(zhì)數(shù)據(jù)，確定兆河流域農(nóng)村生活污水的進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)如表5：

表5 兆河流域農(nóng)村生活污水進(jìn)水水質(zhì)（單位：mg/L）

2.1.2 出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

農(nóng)村生活污水治理排放標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)按照當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)行政主管部門(mén)或行業(yè)主管部門(mén)規(guī)定的生活污水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，在沒(méi)有排放要求的農(nóng)村地區(qū)，應(yīng)按受納水體環(huán)境功能分區(qū)、村莊類(lèi)型、設(shè)施類(lèi)型、規(guī)模以及污水處理模式，確定出水控制標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)合肥市該區(qū)域總體規(guī)劃及兆河水功能規(guī)劃要求，兆河水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅲ類(lèi)水體，針對(duì)兆河流域農(nóng)村實(shí)際情況，污染物排放濃度控制標(biāo)準(zhǔn)如下：

（1）納入鄉(xiāng)鎮(zhèn)集中污水處理廠治理的村莊，污水排放執(zhí)行《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T31962-2015）。

（2）對(duì)于采取集中治理模式，建議處理后出水再經(jīng)過(guò)濕地、溝渠以及水塘等，進(jìn)一步處理后排入收納水體，兆河中心村集中采用《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）的一級(jí)A 標(biāo)準(zhǔn)，其余均采用一級(jí)B 標(biāo)準(zhǔn)。

（3）對(duì)于采取分散治理模式，處理后出水直接排入自然水體時(shí)，出水水質(zhì)要達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）的一級(jí)或二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)；處理后出水用于農(nóng)用灌溉時(shí)，污水出水出水水質(zhì)要達(dá)到《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（BG5084-2005）。

2.2 處理工藝選擇

2.2.1 集中污水處理工藝

為達(dá)到污水處理廠站高效穩(wěn)定運(yùn)行和基建投資省、運(yùn)行費(fèi)用低的目的，因地制宜的結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀弧⑼恋貤l件等，優(yōu)化組合處理工藝，同時(shí)考慮廠站運(yùn)行管理方便，運(yùn)轉(zhuǎn)方式靈活，可根據(jù)不同的進(jìn)水水質(zhì)，調(diào)整運(yùn)行參數(shù)和工況，目前國(guó)內(nèi)農(nóng)村常用的污水一體化設(shè)施基本為多種工藝模塊組合，結(jié)合安徽及合肥市該區(qū)域農(nóng)村地區(qū)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況，通過(guò)對(duì)各種工藝進(jìn)行比選，在保證水質(zhì)達(dá)標(biāo)的要求下，使污水處理設(shè)施占地面積、投資均較小，且生物脫氮除磷效果好，最終確定采用A2O+人工濕地污水處理系統(tǒng)。

A2O 生物池總水力停留時(shí)間10h～16h，其中厭氧池停留時(shí)間1.5h～2.5h，缺氧池停留時(shí)間2h～4h，好氧池停留時(shí)間6.5h～9.5h；有效水深4.0m～6.0m；池內(nèi)污泥濃度2500mg/L～4500mg/L；二沉池的表面水力負(fù)荷＜1.0m3/（m2·h）。

2.2.2 分散污水處理工藝

（1）化糞池

化糞池是一種小型污水初級(jí)處理構(gòu)筑物，利用沉淀、厭氧微生物發(fā)酵原理，主要作用是去除糞便污水或其他生活污水中的懸浮物、有機(jī)物以及病原微生物?；S池的沉淀作用可去除大部分懸浮物，而微生物的厭氧發(fā)酵作用能有效地降解部分有機(jī)物，池底沉積的污泥可進(jìn)一步利用為有機(jī)肥料。污水經(jīng)過(guò)化糞池，不但能很好地防止污水管道被堵塞，同時(shí)可降低后續(xù)污水處理單元的有機(jī)污染負(fù)荷。但需要注意的是，化糞池結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、處理效果有限，出水不能直接排放自然水體，一般需經(jīng)后續(xù)生物處理單元進(jìn)一步處理后才能排放。

（2）人工濕地

人工濕地根據(jù)自然濕地模擬的人工生態(tài)系統(tǒng)，利用自然生態(tài)系統(tǒng)中的物理、化學(xué)以及生物的三重協(xié)同作用來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水的凈化，是一種由人工制造和監(jiān)督控制的、類(lèi)似沼澤的地面。按水流方式可分為水平潛流濕地、垂直潛流濕地、表面流人工濕地，人工濕地技術(shù)可作為農(nóng)村生活污水處理后的深度處理技術(shù)使用。結(jié)合當(dāng)?shù)氐倪M(jìn)水水質(zhì)、出水水質(zhì)要求以及可用場(chǎng)地面積，本此研究采用水平潛流，水平潛流水力負(fù)荷選用0.25 m3/m2·d，長(zhǎng)寬比在3:1 以?xún)?nèi)。

結(jié)語(yǔ)

本次研究中，分散式污水處理模式采用化糞池+人工濕地處理后排放，污水處理效果有限，盡量不要采用。集中式污水處理模式可去除水中污染物，但部分處理設(shè)施投資偏大且后續(xù)運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理存在問(wèn)題較多，有條件的地區(qū)應(yīng)盡可能完善城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)，以便于周邊的農(nóng)村污水接入，統(tǒng)一進(jìn)入城鎮(zhèn)污水處理廠處理。

隨著我國(guó)人民環(huán)境意識(shí)逐步增強(qiáng)，農(nóng)村生活污水處理問(wèn)題逐步走入了公眾視野，通過(guò)農(nóng)村污水治理工程的建設(shè)，從而改善村容村貌，扎實(shí)推進(jìn)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，創(chuàng)建良好的人居環(huán)境。農(nóng)村污水的治理難度較大，在治理過(guò)程中，要綜合考慮地域特點(diǎn)，從農(nóng)村的實(shí)際特點(diǎn)出發(fā)，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析和比較，選擇簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、有效的處理工藝。同時(shí)，工程驗(yàn)收合格的污水處理設(shè)施，應(yīng)對(duì)其出水水質(zhì)進(jìn)行后續(xù)監(jiān)測(cè)，對(duì)其實(shí)際處理效果做出有效評(píng)估，以便進(jìn)行后續(xù)的技術(shù)推廣及應(yīng)用。