關于農村污水治理中污水管網設計的探討

任高翔 王瀚起 王妍 郝燕 陳雅麗

【摘要】與常規城市污水管網設計相比較，我國農村地區有著一定差異，其主要是由于地區結構特征不同，再加之污水處理呈現片區性差異的特點，若想促使農村地區管網設計具有更高合理性、安全性、穩定性以及維護便利性，便需進一步促進農村污水管網設計水平的提高。基于此，本文將主要針對在我國農村污水治理工作當中，如何有效設計污水管網展開分析。

【關鍵詞】農村地區;污水治理;污水管網設計 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.089

隨著我國新農村基礎設施建設進程的逐步推進，農村居民日常生產生活產生的污水量顯著增加。在這一背景之下，我國部分農村污水排放管網的設計缺陷和不完整性導致了污水無法在第一時間得到合理解決，只能直接排入附近河流。對附近居民的生活和自然環境造成了極大危害，破壞當地經濟的可持續健康發展。

1、農村排水狀況

隨著經濟形勢的不斷發展，農村環衛設備基礎建設也在不斷完善，原有的污水排放方式早已不能滿足人們對環境的要求，生活污水處理方案的合理改進和升級非常關鍵，其中管網設計是重中之重【1】。現階段，農村排水管道的現狀主要有以下幾點：

（1）現狀生活污水多數均為無組織排放，多以地面漫流、合流明溝等方式直接排放至周邊地表水;

（2）一些城鎮基本建成了灌溉渠，但灌溉渠在缺乏維護時會產生沉淀物，從而造成嚴重的水污染問題，水質會變黑、變臭，并導致水體富營養化，在夏季干旱時很容易產生蚊子，導致附近的環境條件很差，同時，隨著各種廢水被排入灌溉渠道，農牧業的灌溉水也受到污染;部分灌溉渠排水設備處加裝板條狀后蓋，可有效防止生活垃圾及其落葉進入造成堵塞;

（3）隨著大城市或現代化的發展趨勢，部分農村原有排水設備在基本建設期遭到嚴重破壞，一些新建的排水設施不成熟，設備覆蓋不夠、容積不足或條件不合格，不能滿足當前排水量增長的需要;

（4）管網建設與運行管理相對滯后，究其原因主要有認識不到位、缺乏穩定可靠的建設和運轉資金等方面。長期以來，生活污水的直接排放嚴重影響了居民的居住環境，河、湖等水體普遍受到污染，飲用水水質安全受到威脅，農村污水污染已成為制約農村經濟發展，危害群眾身體健康的突出問題。

基于對上述系列問題的分析，認為應在現狀基礎上，對原有排水管渠進行必要的拆除和修復，同時有針對性地進行污水管網系統完善，才能提高排水管道系統效率。

2、農村污水管網設計難點

2.1無總體規劃

由于大部分農村地區對整體基礎設施建設沒有總體規劃，農村污水管網設計存在一定問題，加之部分地區地勢高差大、地質條件不好等導致管網無法正常鋪設。

2.2處理方式各異

由于農村聚落形式、地勢特點等差異化，管網設計方案不能千篇一律。對于農戶聚落類別過于分散、地形地勢以及水系阻隔等原因導致污水管網鋪設困難的情況，單一采用全村或多個村莊集中處理方法顯然不再適用。要進行片區劃分，充分考慮到獨特性，一區一個方案。

2.3管網鋪設空間不足

目前我國農村的路面已經進行了硬底改造，但大部分路面基礎設施并沒有充分考慮后期污水管網等設備的鋪設問題，由于沒有預留出管道空間，中后期需要重新開挖、新建，造成資產消耗比較嚴重。同時，設計人員應充分考慮到舊管網的可利用性，不能千篇一律追求新建，要考慮新舊管網的合理連接。

2.4勘查工作不到位，后期施工問題多

部分村莊年代久遠、地勢復雜，在地勘的基礎上，設計人員仍需多次到現場，對現場地勢情況、地質情況、每家每戶常住人口數以及現狀排水情況進行充分調研才可進行后續設計，例如戶數、常住人口調研不準確，排水定額選取不符合當地經濟水平情況，會導致設計不合理。若管網設計過小，污水總流量的不確定性會對管道系統產生很大的影響，導致管網負荷過大;如果管網設計過大，很容易造成管道系統中的水流速度過小，導致雜質堆積。因此，農村污水管網設計的前期勘查工作非常重要且繁雜，若不到位，會出現后期施工過程中圖紙與現實不符、用水量計算偏差過大等問題，產生不必要的經濟損失。

2.5忽略后期的運營維護

當農村污水管網發生管道堵塞時，由于沒有自動檢測裝置，往往發現不夠及時，并且受技術和設備的限制，只靠人工疏通，難以對堵塞的具體情況和位置進行精準判斷，導致疏通工作投入過多的人力，耗費時間長，工作強度大，并存在有一定的有害氣體中毒風險。

3、農村生活污水治理工程的管網設計要點

針對上述農村污水管網設計問題，文章明確提出了以下必須注意的事項：

（1）污水排放系統的總體規劃須有效實施，同時結合鄉村景觀，確定污水規劃方案;

（2）污水管道系統必須與現有設備及排水現狀緊密結合，對現有設計方案進行全面改進和分析，明確提出最現實、最經濟的排放系統設計方案;

（3）污水排放管道的鋪設位置和方向，必須結合具體情況，結合區域內未來商業用地的總體規劃綜合考慮，防止損壞田地、道路等;

（4）多勘查，與相關部門及當地居民有效溝通，重視后期的運營維護，確保管網系統方案落地，并長期穩定運行。

4、其他設計要素分析

4.1相關參數設計

生活污水處理工程具有長期性的特點，同時也是具有回報性的，為更好地保證項目投資本身的有效性、經濟性和可控性，在設計階段，要確保滿足控制成本預算的基本要求，這也是設計工作人員必須思考的問題。在管網工程中，管網的長度、傾角和填埋深度等參數的確定都直接決定了整個項目建設預算的合理性。農村地區平均需水量較小，產生的污水較少，結合設計標準，首先確定管網設計業務規模，包括服務人口、住戶綜合用水定額、排水管道指標、收集指標及其改造指標等，對于地勢起伏較大的地區，可考慮跌水或者架空等方式。最后根據污水管的長度和坡度，進行基本的計算和校核，避免過度設計造成項目投資過大。整個系統的出水水質不必盲目追求一級A標準，例如排放至溝塘、農田等，可降低出水水質要求，并執行當地相關標準。

此外，設計人員在進行成本預算時，有必要考慮增加污水管網后期的運營維護費，配備智能高效的機械清通設備，使運營維護工作與人工智能相結合，提高管網維護工作效率。

4.2化糞池的選型和設置

在生活污水處理工程的管網設計中，必須有針對性地做好化糞池的設計，據現場調查管理，一般情況下，每戶都有化糞池，但大多屬于磚砌化糞池，容易導致污水滲漏污染地下水，部分化糞池不符合我國環境保護的有關規定，因此，有必要做好化糞池的改造工作。可以依托新建的成品三格玻璃鋼防腐化糞池，根據玻璃鋼防腐化糞池的選型和鋪設要求進行布置。在實際設計期間，根據現場的具體情況，一個化糞池可以近距離兩戶共用，既可以滿足居民的基本需求，又可以節省工程造價，避免重復性基礎資源設施建設問題。總之，在滿足用戶基本需求的前提下，盡量減少化糞池基本建設的總數，并參考每戶常住戶數確定化糞池開挖的規模和位置，同時要確保化糞池選型合理化。

針對相對集中的農戶，每戶化糞池出水用管網收集，統一排至村莊集中處理設備進行處理，一般可采用一體化多級同步A/O工藝，或經過人工濕地處理后排放。針對污水收集困難的農戶，其污水處理模式宜選用自建分戶型處理模式，住戶將生活糞便污水及廚房洗滌廢水用管道接至化糞池，再從化糞池出水管鋪設管網將少數相鄰住戶化糞池排水接至較大規格化糞池處理，一個自然村設置多個分散式處理設備，解決了管網布置困難的問題。

4.3塌陷性地區的管網處理

濕陷性黃土層屬于農村地區地質環境非常惡劣的地區，關鍵是黃土層在一定的工作壓力下被水侵入，這時，土層的結構會發生變化，導致土層下移，可塌陷的黃土層對污水管道有嚴重的影響，特別是降水后，污水管道地下水滲入后管溝會塌陷。此時，集水情況會導致地面被挖空，從而導致地面塌陷，對行人及其交通出行都會存在一定程度的安全隱患。對此，解決黃土層塌陷問題最好的辦法是采用地墊層、強夯地基和深層攪拌樁法來解決，例如在某工程項目中，由于屬于自重濕陷性黃土層，等級為Ⅱ級，在考慮了設計的合理性和項目投資的合理性后，認為設計理念取決于三點，第一種是基于可塌陷的黃土層，結合區域污水管道設計的相關規定，管道溝底采用300mm三七石灰土回填，使其基本承載能力達到100KPa以上，基本解決了污水管道問題;第二點取決于該地區污水管網的設計，應盡可能避開路面和居民區，以滿足基本的保護距離規定;第三點要靠濕陷性黃土層基本施工后防止污水管網地下水滲入來實現。可采用C25混凝土，最大限度地減少倒塌和破裂的風險。

結語：

目前，我國農村地區的污水處理問題還在不斷地探索中，污水管道的設計還有很長的路要走。現階段，農村污水排放的復雜情況進一步提醒人們，對于污水管網的設計要在現狀的基礎上進行創新和完善，只有結合農村的實際建設現狀，找出與其相適應的污水管線搭建模式，才能夠有效提升農村的衛生環境，從而推進新農村建設的進程。

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安徽省高校自然科學研究項目：巢湖流域農村污水處理現狀與對策研究，項目編號KJ2020A1207