海島的農(nóng)村生活污水處理方案比選

譚晶晶，徐 明

（1.中鐵建安工程設(shè)計院有限公司，陜西 西安 710032；2.西安市政設(shè)計研究院有限公司，陜西 西安 710068）

0 引言

2017 年11 月15 日海南省人民政府辦公廳下發(fā)《關(guān)于印發(fā)海南省農(nóng)村環(huán)境綜合整治全域覆蓋工作方案的通知》（瓊府辦〔2017〕186 號），要求加快推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理，建立散居戶、自然集中村落生活污水處理體系和后續(xù)服務(wù)體系。污水處理設(shè)施建設(shè)應(yīng)堅持科學(xué)規(guī)劃、因地制宜、分散處理、生態(tài)循環(huán)、就近回用原則。到2022 年，全省行政村農(nóng)村環(huán)境綜合整治基本實現(xiàn)全覆蓋，行政村轄區(qū)生活污水基本得到處理、達(dá)標(biāo)排放[1]。

海南省定安縣人民政府高度重視農(nóng)村生活污水治理工作，全面推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理。根據(jù)農(nóng)村人口規(guī)模、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和工作難易程度，逐步完成轄區(qū)內(nèi)全覆蓋農(nóng)村環(huán)境綜合整治任務(wù)，不斷提升人民群眾的幸福感、獲得感和安全感。

1 定安縣自然條件

定安縣位于海南島中部偏東北，全縣面積1 189 km2，全縣人口約34.14 萬人。定安縣地貌呈南北長、東西窄的不規(guī)則形狀。南北長68 km，東西寬45.50 km，疆界長251.50 km。地勢由南向北緩度傾斜，形成南高北低的態(tài)勢，從海拔最高點512.70 m遞降至最低點15.20 m。全縣既有淺海沉積物和河流沖積物形成的平坦階地地貌，也有砂頁巖、玄武巖、火山灰?guī)r、花崗巖等所構(gòu)成的臺地、殘丘地貌。大部分為砂壤土和磚紅壤土、石子紅壤土和石子白壤土[2]。

定安縣屬于熱帶季風(fēng)海洋性氣候，夏長冬暖，最熱7 月平均氣溫為27.4 ℃，最冷1 月平均氣溫為17.1 ℃，年平均溫度25 ℃以上；年降雨量1 500～2 500 mm，光照充足，土地肥沃。

2 定安縣農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀及特征

2.1 農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀

各自然村均無污水管網(wǎng)及處理設(shè)施，村民自建無底化糞池，化糞池內(nèi)污水全部下滲土層中，未見污水漫流出地面；洗漱及廚房用水散排至路邊排水溝，如圖1 所示。

圖1 定安縣農(nóng)村污水現(xiàn)狀

根據(jù)定安縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局《關(guān)于確認(rèn)廁所革命實施情況的復(fù)函》（2019 年11 月1 日），定安縣正在實施農(nóng)村“廁所革命”工程，戶廁改造包含戶廁和化糞池建設(shè)，資金來源為專項補(bǔ)貼資金。目前大部分自然村已完成改廁，小部分自然村正在實施改廁。定安縣農(nóng)村衛(wèi)生廁所覆蓋率達(dá)到95%。

2.2 污水特征

2.2.1 污水量

農(nóng)村生活污水的來源主要是村民的日常生活用水，污水種類主要包括沐浴廢水、洗滌廢水、廚房排水、沖廁污水等。

設(shè)計農(nóng)村生活污水量（m3/d）=污水收集率×污水排放系數(shù)×平均日生活用水定額（L（/人·d））×常住人口×供水日變化系數(shù)/1 000。式中各參數(shù)分別為：

（1）本項目確定經(jīng)濟(jì)條件一般的村莊人均平均日生活用水定額為80 L（/人·d），經(jīng)濟(jì)條件較好的村莊人均平均日生活用水定額為100 L（/人·d）[1]。

（2）本項目農(nóng)村供水服務(wù)區(qū)域較大，且定安縣供水規(guī)模較小，根據(jù)現(xiàn)狀實際情況，本項目確定供水日變化系數(shù)為1.6。

（3）服務(wù)人口按常駐人口數(shù)量進(jìn)行計算。

（4）結(jié)合項目區(qū)的現(xiàn)狀條件、建筑內(nèi)部排水設(shè)施水平，本項目確定污水排放系數(shù)為0.85。

（5）根據(jù)規(guī)劃目標(biāo)，本項目確定污水收集率為1。

2.2.2 污水濃度

農(nóng)村生活污水主要污染物包括有機(jī)物、氨氮、磷酸鹽等[3]。根據(jù)《海南省農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指引》，設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)參考定安縣農(nóng)村污水治理工程（一期）的進(jìn)水水質(zhì)，如表1[4]所示。

表1 設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo) 單位：mg/L

3 農(nóng)村生活污水處理的具體目標(biāo)

遵循“科學(xué)研究、因地制宜、分步實施、長效管理”的思路，推進(jìn)定安縣人居環(huán)境質(zhì)量改善，防止生活污水直接排放引起農(nóng)村環(huán)境污染，切實改善居民生活條件，改善村容村貌，規(guī)范農(nóng)村生活污水處理設(shè)施建設(shè)和運行管理，實現(xiàn)村莊的環(huán)境優(yōu)美和生態(tài)和諧。本項目污水治理后出水主要用于農(nóng)田灌溉及排入附近水塘。結(jié)合項目實際情況及《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 46/483—2019），本項目集中污水處理后出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)按二級標(biāo)準(zhǔn)，分散污水處理后出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)按三級標(biāo)準(zhǔn)，如表2 所示。

表2 海南省農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染排放限值表（DB 46/483—2019）

4 農(nóng)村生活污水處理模式選擇

污水處理站收集的污水包括沖廁、洗滌、洗浴和廚廁等家庭用水。同時，結(jié)合工程實際情況，為協(xié)調(diào)統(tǒng)一，便于管理，規(guī)模較大的集中養(yǎng)殖場的養(yǎng)殖廢水禁止接入本項目污水收集系統(tǒng)；個體散養(yǎng)戶的養(yǎng)殖廢水經(jīng)預(yù)處理出水達(dá)到《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18596—2001）的要求后再接至本項目污水收集系統(tǒng)。

定安縣轄10 個鎮(zhèn)，108 個村，3 個農(nóng)場，行政區(qū)域面積1 189 km2[2]。定安縣按照全縣農(nóng)村生活污水產(chǎn)生區(qū)域特征，將全縣農(nóng)村劃分為污水處理廠輻射區(qū)和分散處理片區(qū)。依托本地實際，遵循規(guī)劃，因地制宜，總結(jié)出“接市政管網(wǎng)、集中式設(shè)施、分散式設(shè)施、大集中+小分散模式”4 種農(nóng)村污水治理模式，推行差異化、針對性治理。

（1）接市政管網(wǎng)：對于靠近市政管網(wǎng)的自然村，定安縣采用接駁城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)方式進(jìn)行處理。

（2）集中式設(shè)施：對于村莊分布密集、人口密度較大、有尾水排放水體、污水排放量較大的村莊，將1個村莊或是相連的多個村莊的農(nóng)村四水（廁所、洗衣、洗浴、廚房污水）經(jīng)過污水管網(wǎng)集中收集之后，建設(shè)統(tǒng)一的污水處理設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一處理，尾水就近排放至周邊水體或回用。污水處理站產(chǎn)生的污泥定期抽吸后送至就近污水處理廠進(jìn)行處理，戶內(nèi)化糞池污泥以農(nóng)戶為單元，采用自然干化并就地處置，回用農(nóng)田為宜。

（3）分散式設(shè)施：村莊分布分散、人口密度較低、地形較為復(fù)雜，管網(wǎng)建設(shè)難度大的地區(qū)，將每個片區(qū)1 戶或附近幾戶的生活污水分片收集之后，進(jìn)行單獨處理，尾水就近排放至周邊水體或回用。污水處理規(guī)模在1～5 m3/d 的采用分散式污水處理設(shè)備，如小型凈化槽、“桶中通A/O 工藝”等。污泥以農(nóng)戶為單元，采用自然干化并就地處置，回用農(nóng)田為宜。

（4）大集中+小分散模式：村莊分布既有密集區(qū)，又有距離集中村莊較遠(yuǎn)、不利于集中收集的分散區(qū)，集中部分住戶污水統(tǒng)一收集之后，建設(shè)污水處理設(shè)施進(jìn)行統(tǒng)一處理；分散部分單戶或聯(lián)戶分片收集后單獨處理。尾水就近排放至周邊水體或回用。污水處理站產(chǎn)生的污泥定期抽吸后送至就近污水處理廠進(jìn)行處理，戶內(nèi)化糞池污泥以農(nóng)戶為單元，采用自然干化并就地處置，回用農(nóng)田為宜。

5 農(nóng)村集中污水處理方案的選擇

農(nóng)村集中污水處理是無害化處理系統(tǒng)，由一級處理和二級處理組成。集中式處理站工藝流程圖見圖2。

圖2 集中式處理站工藝流程圖（單位：m）

污水一級處理設(shè)格柵井，主要去除污水中呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)。格柵井中設(shè)粗、細(xì)人工格柵各1 套。農(nóng)村污水水量和水質(zhì)隨時間變化較大，為保證后續(xù)二級處理的正常運行，降低運行負(fù)荷，需要對污水的水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在進(jìn)入二級處理系統(tǒng)前設(shè)置調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池采用成品玻璃鋼結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)池內(nèi)設(shè)置潛污泵，以額定流量將污水提升至后續(xù)二級處理系統(tǒng)。調(diào)節(jié)池內(nèi)的污水水力停留時間為6～8 h。

二級處理采用生物方法，總結(jié)起來，適用于農(nóng)村生活污水處理，且有代表性的工藝主要有A/O 生物接觸氧化工藝、A/O 工藝、SBR 工藝、人工濕地等。這些技術(shù)各有長短，比選見表3。

表3 污水處理工藝比選

污水處理工藝的選擇應(yīng)根據(jù)進(jìn)站污水水質(zhì)、出水水質(zhì)要求、處理站規(guī)模、污泥處置方案以及當(dāng)?shù)貧鉁亍⒐こ痰刭|(zhì)、排放環(huán)境等條件來慎重選擇。定安縣農(nóng)村生活污水中有機(jī)成分比較高，可生化性好，農(nóng)村集中污水處理推薦采用占地少、運行費用低、運行穩(wěn)定的A/O 生物接觸氧化工藝[5]。

地上式A/O 生物接觸氧化工藝污水處理系統(tǒng)是集永久性、無噪音、微電腦全自動控制技術(shù)等處理技術(shù)為一體的高新技術(shù)產(chǎn)品。其技術(shù)原理為：生化反應(yīng)段分為厭/缺氧段+曝氣接觸氧化反應(yīng)，其中的厭/缺氧段將污水中難降解的污染物分解，回流污泥在厭氧條件下實現(xiàn)釋磷過程，同時回流液中硝酸鹽被反硝化成氮氣、從系統(tǒng)逸出，實現(xiàn)脫氮過程；在接觸氧化反應(yīng)時，懸浮立體填料可以實現(xiàn)復(fù)雜微生物菌群的聚集，很長的食物鏈便于實現(xiàn)污染物的全程降解，大幅提高系統(tǒng)的脫氮效率，降低噸水處理能耗，剩余污泥產(chǎn)量遠(yuǎn)小于常規(guī)的曝氣工藝。針對農(nóng)村污水排放的階段性，通過現(xiàn)場/遠(yuǎn)程對控制器參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，可實現(xiàn)間歇曝氣運行，序批式的處理過程更加切合農(nóng)村特點，可提高脫氮效率，降低運行成本，也保證了出水水質(zhì)的穩(wěn)定性。

一體化污水處理設(shè)備采用碳鋼材料，設(shè)備內(nèi)設(shè)有厭氧池、好氧池、沉淀池、深度接觸氧化池、儲泥池、設(shè)備房等7 個分區(qū)。處理系統(tǒng)總水力停留時間為16～22 h，風(fēng)量0.20～2.29 m3/min，接觸氧化池懸浮填料填充率為20%～40%，以每kg MLSS(混合液懸浮固體濃度) 計算的污泥負(fù)荷為0.25～0.50 kg（BOD）/d，污泥濃度為1 500～3 000 mg/L，污泥回流比為20%～75%，沉淀池表面負(fù)荷為0.6～1.0 m3（/m2·h）。定安縣農(nóng)村集中污水處理規(guī)模5～50 m3/d 的水力停留時間如下：厭氧區(qū)2.5～3.5 h；缺氧區(qū)2.5～3.5 h；好氧區(qū)7.0～10.0 h；沉淀區(qū)3.5～5.0 h；深度接觸氧化區(qū)4.0～5.0 h。

6 結(jié)語

（1）定安縣政府機(jī)構(gòu)應(yīng)大力實施美麗鄉(xiāng)村建設(shè)和鄉(xiāng)村旅游開發(fā)，以“百里百村、紅色文化、富硒美食”等為引導(dǎo)，以全域旅游帶動鄉(xiāng)村振興，暢通由綠水青山走向金山銀山的轉(zhuǎn)化“通道”。

（2）有關(guān)部門應(yīng)對排入污水處理系統(tǒng)的有毒有害廢水加強(qiáng)監(jiān)測和控制，以保證污水處理系統(tǒng)的正常運行。

（3）要強(qiáng)化技術(shù)指導(dǎo)，做好示范引導(dǎo)，穩(wěn)步推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理項目建設(shè)，加快完善運維體系。建立長效管理機(jī)制，制定定安縣農(nóng)村生活污水治理設(shè)施運營維護(hù)的監(jiān)督管理辦法。

（4）加強(qiáng)農(nóng)村環(huán)境保護(hù)宣傳與科普教育力度。