基于滇池流域排放標準的農(nóng)村生活污水處理設計實踐

摘 要：通過農(nóng)村生活污水處理設施排放標準和城鎮(zhèn)生活污水處理設施排放標準的對比，確定適合滇池流域農(nóng)村生活污水處理設施排放標準的污水處理工藝，為此類項目的設計工作提供借鑒。

關鍵詞：滇池流域；農(nóng)村生活污水；排放標準；處理工藝

中圖分類號：X52 文獻標志碼：A 文章編號：1673-9655（2024）05-00-04

0 引言

滇池流域入湖污染負荷主要來源于昆明城區(qū)點源面源污染和農(nóng)村地區(qū)面源污染，其中農(nóng)村分散生活污水是滇池農(nóng)村面源污染的主要組成部分[1]。

為滿足滇池流域水環(huán)境治理及保護需求，要求各地加快制訂地方污水排放標準，提高農(nóng)村生活污水治理水平[2，3]。昆明市市場監(jiān)督管理局于2021年2月、3月分別頒布了昆明市地方標準《DB 5301/T51—2021農(nóng)村生活污水處理設施水污染物排放限值》《DB 5301/T 62—2021滇池流域農(nóng)村生活污水處理設施水污染物排放要求及限值》。

DB 5301/T 51—2021、DB 5301/T 62—2021與《GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》有一定的差異，進而會對農(nóng)村生活污水處理工藝的選擇有一定的影響。因此，本文基于上述昆明市地方標準，結合農(nóng)村生活污水處理工程案例的設計實踐，為滇池流域或流域附近的農(nóng)村污水治理提供相關經(jīng)驗和借鑒。

1 工程概況

項目位于昆明市西山區(qū)團結街道辦事處，涉及的自然村收納水體均為普渡河流域水系，設計范圍為集鎮(zhèn)外61個自然村的污水治理工程。根據(jù)《云南省水功能區(qū)劃》該段河道功能為過渡區(qū)，水質目標為Ⅳ類，農(nóng)村生活污水處理設施排放標準采用DB 5301/T 51—2021中的相關標準。其中有15個村莊位于水源保護地，其中3個可以進行納管處理，采用DB 5301/T 51—2021一級A標準，28個村莊位于沿江、沿河、沿路，人口較集中，對環(huán)境有較大影響，采用DB 5301/T 51—2021一級B標準，其余18個村莊位于較偏遠的山區(qū)，距離自然水體較遠，處理后的尾水就近排入溝渠用于農(nóng)業(yè)回用，采用DB 5301/T 51—2021二級標準。

項目的建設內(nèi)容為：1）建設61個自然村DN 300-200污水收集主管道56.54 km，配套接戶管DN 150—DN100共計69.33 km。2）污水處理設施：①建設DB 5301/T 51—2021一級A標準污水處理設施12座；②建設DB 5301/T 51—2021一級B標準污水處理設施28座；③建設DB 5301/T 51—2021二級標準污水處理設施18個村莊，采用資源化利用的方式，生活污水通過簡易處理后，用于農(nóng)灌使用。

2 設計過程

2.1 規(guī)模預測

根據(jù)《GB 50013—2018室外給水設計標準》《CJJ 123—2008鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村給水工程技術規(guī)程》以及《城市居民生活用水量標準（2021年版）》的規(guī)定，結合當?shù)貙嶋H情況，自然村的平均日綜合生活用水定額近期（2025年）取90 L/cap·d，服務范圍內(nèi)的61個自然村，服務人口為11923人，通過計算得到污水處理設施的處理規(guī)模為800 m3/d。

2.2 工藝確定

針對村莊生活污水處理，首先判斷需要進行生活污水處理的村莊屬于哪個流域、敏感程度如何，再選擇相關的排放標準，然后才能確定生活污水處理工藝。在工程設計實踐中，在沒有頒布農(nóng)村生活污水處理設施排放標準之前，采用排放標準是《GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》《GB 18918—2002城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》與昆明市關于農(nóng)村生活污水處理設施的排放標準DB 5301/T 51—2021、DB 5301/T 62—2021存在較大的差異，三個標準的差異詳見表1。

（1）一類水源保護地自然村，出水執(zhí)行DB 5301/T 51—2021中的一級A標準，共15個自然村，其中有3個自然村采用納管處理。

（2）二類沿江、沿河、沿路建制村自然村，三類半山區(qū)（水利條件較好）自然村，四類半山區(qū)（水利條件較差、征地困難）自然村，出水執(zhí)行DB 5301/T 51—2021中的一級B標準，共28個。

（3）五類山區(qū)自然村，出水執(zhí)行DB 5301/T"51—2021中的二級標準，共18個村莊，由于為山區(qū)自然村，盡量資源化利用的方式。

針對61個自然村，采用了上述三種排放標準，需要進行污水處理工藝的比選，本文將復合式工藝的A2/O+MBBR一體化污水處理設施與目前鄉(xiāng)鎮(zhèn)項目中常用的SBR工藝、傳統(tǒng)MBR工藝進行綜合比較，比較如表2所示。

從表2可以看出，五個工藝各有優(yōu)勢及劣勢，A2/O+MBBR屬于集成式一體化處理設施，對于污水處理規(guī)模小的工程，它相對傳統(tǒng)污水工藝更有優(yōu)勢。因此，本工程選用A2/O+MBBR一體化工藝用作一級A標準排放要求的自然村，選用A2/O一體化工藝用作一級B標準排放要求的自然村。對于排放標準為二級標準的自然村，可以采用氧化塘的處理工藝，但是考慮到處理后的尾水用于農(nóng)灌資源化，同時擬采用氧化塘的自然村位于山區(qū)，征地工作困難，因此，對于這部分自然村采用三格化糞池+蓄水池進行處理。

2.3 工藝設計

2.3.1 一級A排放標準的A2/O+MBBR處理工藝

A2/O+MBBR污水生化處理工藝是對傳統(tǒng)A/A/O（即A2/O）工藝的全面提升，優(yōu)化設置功能明晰的預脫硝池、厭氧池、缺氧池和好氧池，強化了脫氮除磷的效果。工藝流程圖見圖1。

2.3.2 一級B排放標準的A2/O+消毒處理工藝

生活污水經(jīng)過粗、細格柵去除污水中較大的固體顆粒物質后，污水進入調節(jié)池后進行水質均質，然后再經(jīng)過A2/O一體化設施進行處理后，達到一級B排放標準后排放。工藝流程圖見圖2。

2.3.3 二級標準的三格化糞池+蓄水池處理工藝

該工藝針對人口較少的自然村效果較好，按各家各戶配置容積為1 m3左右的三格化糞池，然后通過管網(wǎng)將三格化糞池處理后的尾水收集至農(nóng)村田地附近的新建蓄水池，然后用于農(nóng)用回灌。目前，涉及到的自然村已完成廁所革命，本項目范圍內(nèi)的各家各戶均已建設化糞池。工藝流程圖見圖3。

2.3.4 主要構筑物設計參數(shù)

根據(jù)前面所述中各自然村污水規(guī)模的預測，污水處理設施的設計總規(guī)模800 m3/d，采用一體化A2/O+MBBR工藝或者一體化A2/O工藝的污水處理站有5 m3/d、10 m3/d、15 m3/d、20 m3/d、25 m3/d、30 m3/d、35 m3/d、40 m3/d、50 m3/d、55 m3/d和60 m3/d等規(guī)模，生化處理設施近期建設一組，預留遠期污水處理設備用地，近期主要生產(chǎn)構筑物包括：格柵、調節(jié)池、一體化水處理設備、出水渠等。

（1）設計流量

設計流量按設計平均日處理能力來處理，總變化系數(shù)Kz=2.50，格柵按最大流量設計，調節(jié)池按平均流量設計，按最大流量校核；一體化水處理設備、出水渠等按遠期平均流量設計，按最大流量校核。

（2）格柵：鋼筋混凝土結構，地下式；每座配套設備：①機械粗格柵：數(shù)量1套，柵條間隙10 mm；②機械細格柵：數(shù)量1套，柵條間隙2 mm。

（3）調節(jié)池：停留時間12～18 h，配備潛污泵2臺，一用一備，鋼砼結構，地下式。

（4）一級A標準的A2/O+MBBR污水處理設施

①預脫硝區(qū)：將活性污泥回流至預脫硝區(qū)，在缺氧條件下充分去除回流活性污泥中硝酸鹽，消除了氧對脫磷環(huán)境的影響，同時反硝化回收部分堿度，為好氧硝化提供了有利條件，利用進水攪拌或間歇曝氣攪拌。

②厭氧區(qū)：厭氧池的主要功能是與好氧池配合除磷，利用進水攪拌或間歇曝氣攪拌，厭氧停留時間設計為2.0 h。

③缺氧區(qū)：缺氧池的主要功能是反硝化脫氮，穿孔曝氣攪拌，溶解氧濃度：≤0.5 mg/L，缺氧停留時間設計為6.0 h。

④好氧區(qū)：好氧池的主要功能是氧化有機質和硝化氨氮，溶解氧濃度：2.0～4.0 mg/L，污泥濃度按5000 mg/L設計，包括生物膜的污泥；懸浮填料：規(guī)格F25，材質：改性聚乙烯；比表面積500 m2/m3，填充率不小于20%。好氧停留時間設計為11 h，總水力停留時間為19 h，設計污泥負荷為0.15 kgBOD5/（kg·MLSS·d），設計需要量為

1.7 kgO2/kgBOD5。

⑤沉淀池：污水經(jīng)過生化處理后流入沉淀池，實現(xiàn)泥水分離，平均表面負荷=0.8 m3/m2·h。

⑥設備間：主要放置工藝所需的回轉式風機﹑電控系統(tǒng)、紫外線消毒器和必要的維護工具等，設備間設備由一體化設備成套供應。

（5）一級B標準的A2/O污水處理設施

①厭氧區(qū)：厭氧池的主要功能是與好氧池配合除磷，利用進水攪拌或間歇曝氣攪拌，厭氧停留時間設計為2.0 h。

②缺氧區(qū)：缺氧池的主要功能是反硝化脫氮，攪拌方式：穿孔曝氣攪拌；溶解氧濃度：≤0.5 mg/L。缺氧停留時間設計為6.0 h。

③好氧區(qū)：好氧池的主要功能是氧化有機質和硝化氨氮，污泥濃度按4000 mg/L設計，好氧停留時間設計為11 h，總水力停留時間為19 h，設計污泥負荷為0.15 kgBOD5/（kg·MLSS·d），設計需要量為1.6 kgO2/kgBOD5。

④沉淀池：污水經(jīng)過生化處理后流入沉淀池，實現(xiàn)泥水分離，平均表面負荷=0.9 m3/m2·h。

⑤設備間：主要放置工藝所需的回轉式風機﹑電控系統(tǒng)、紫外線消毒器和必要的維護工具等，設備間設備由一體化設備成套供應。

（6）農(nóng)灌蓄水池：將化糞池處理后的尾水儲存，用于農(nóng)用回灌。有效深度1.5 m，水力停留時間1～3 d，擬定采用矩形形式，具體尺寸可根據(jù)現(xiàn)場情況進行調整，農(nóng)灌蓄水池應具備通風條件，防止蓄水時間過長，產(chǎn)生有毒有害氣體，應定期投加消毒劑，如次氯酸鈉等。

3 結論

結合當?shù)氐氖芗{水體功能要求、生態(tài)環(huán)境的敏感性，來確定合適的排放標準，然后根據(jù)排放標準再來確定合適的污水處理工藝。在滇池流域附近，由于土地緊張、排放標準要求較高，因此在距離水體環(huán)境較近或者環(huán)境目標較敏感的地區(qū)，雖然采用的污水處理設施后期運維費用可能較高，但從環(huán)境保護的需要，宜采用一體化的污水處理設施進行污水處理。而在偏遠山區(qū)、人口稀疏、距離水體較遠的村莊，考慮到環(huán)境的自凈能力，農(nóng)村生活污水通過簡單處理，用于農(nóng)灌回用，是一種比較經(jīng)濟的方式。

需要結合兩方面的因素，盡量選用處理工藝簡單、便于操作的處理工藝。在距離水環(huán)境較遠的偏遠地區(qū)，考慮農(nóng)村居民有生活污水農(nóng)灌的習慣，可以選用簡單模式進行處理，處理后的尾水用于農(nóng)灌，這樣既保護了生態(tài)環(huán)境，同時也使農(nóng)村生活污水起到了資源化的作用。

參考文獻：

[1] 劉瑞華，曹暄林.滇池20年污染治理實踐與探索[J].環(huán)境科學導刊，2017，36（6）：31-37.

[2] 生態(tài)環(huán)境部辦公廳，住房和城鄉(xiāng)建設部辦公廳.關于加快制訂地方農(nóng)村生活污水處理排放標準的通知（環(huán)辦水體函〔2018〕1083號）[Z].北京：生態(tài)環(huán)境部辦公廳，2018.

[3] 羅治華，何潔，李斌，等.滇池流域農(nóng)村生活污水處理設施水污染物排放標準制訂探討[J].環(huán)境科學導刊，2020，39（5）：20-25.

Design and Practice of Rural Domestic Wastewater Treatment Based on Emission Standards in the Dianchi Lake Basin

BAO Yun1，2， WEI Jiao3， LI Yu-cai4， FANG Zhen5， GAO Xiang-jie6， YANG Li4， CHEN Jie6

（1. Yunnan Research Academy of Eco-environmental Sciences， Kunming Yunnan 650034，China）

Abstract： This paper compared the emission standards for rural and urban domestic wastewater treatment facilities， identified wastewater treatment processes that complied with the emission standards for rural domestic wastewater treatment facilities in the Dianchi Lake basin， and provided references for the design of similar projects.

Key words： Dianchi Lake; rural domestic wastewater; emission standard; treatment processes

作者簡介：包云（1980- ），女，碩士研究生，高級工程師，從事環(huán)境保護相關研究工作。

通信作者：陳潔（1978- ），女，湖南長沙人，大學本科，高級工程師，從事市政工程相關工作。