農村生活污水治理現(xiàn)狀問題探討及工程實例

魏浩然

（上海市城市建設設計研究總院<集團>有限公司，上海200125）

農村生活污水是指居民生活過程中廁所、洗浴、洗衣和廚房等污水；不包農村生產，如：水產養(yǎng)殖業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)、農產品加工業(yè)等產生的高濃度有機廢水。我國現(xiàn)有建制村251.3 萬個，農村常駐人口5.10億人，占全國人口的36.11%[1]。隨著經(jīng)濟高速發(fā)展，農村地區(qū)居民生活用水量也在不斷地提高，全國農村生活污水低限產生量從2013 年的74.69 億m3增加到2019 年 的110.37 億m3；高 限 產 生 量 從2013 年 的112.04 億m3增 加 到2019 年 的165.56 億m3；2013—2019年農村生活污水總增長率為47.78%,年均增長率為6.83%[2]。農村生活污水總量巨大，而我國對農村生活污水進行處理的行政村比例偏低，農村生活污水處理能力亟待提升。

1 農村生活污水特點

1）分散性高，收集率低。農村地形地貌復雜，整體經(jīng)濟發(fā)展水平參差不齊；居住地基本沒有經(jīng)過科學規(guī)劃，分散性較高，污水排放雜亂無序，很難通過統(tǒng)一的標準進行收集處理；因此，我國目前大多數(shù)農村對于污水的處理是直接排放到屋外溝渠或潑灑到地面。污水的亂排亂放在一定程度上破壞了農村生態(tài)環(huán)境平衡，情況嚴重的區(qū)域直排形成黑臭水體。

2）地域與季節(jié)差異大。用水量地區(qū)差異明顯，北方地區(qū)用水量受季節(jié)氣溫影響顯著，夏季用水量約為冬季用水量的2 倍左右。污水產量與用水量成正比，呈現(xiàn)周期性變化；同時，由于農村地區(qū)外出務工人員較多，常住人口數(shù)量變化較大，污水水量隨之變化。

3）水質變化大。由于生活習慣、用水器具、降雨、南北方氣候差異等，農村生活污水水質波動范圍大，南北方農村生活污水水質差異明顯；同一地區(qū)的水質監(jiān)測結果也呈現(xiàn)出污染物濃度低、水質波動較大、年變化系數(shù)大的特點[3]。

2 農村生活污水現(xiàn)狀問題

截至2021 年，我國農村生活污水治理率僅為28%，根據(jù)《農村人居環(huán)境整治提升五年行動方案（2021—2025 年）》，到2025 年我國農村生活污水治理率整體將達到40%。在這一加速建設時期內，必將有大量農村生活污水治理項目實施，現(xiàn)僅就已建項目中存在的部分問題進行探討。

2.1 設計規(guī)模不匹配

末端處理設施作為污水治理系統(tǒng)的關鍵節(jié)點，其運行狀態(tài)是否正常，決定了工程實施的實際效果，而污水量又決定了末端處理設施的設計規(guī)模。以往建設項目多存在人口數(shù)核定不準確，用水定額核定不合理，照搬照抄城市管網(wǎng)設計經(jīng)驗等問題；不能因地制宜的采取合理水量計算方式，造成農村生活污水量計算的偏大或偏小，導致末端治理設施與實際情況不匹配，整體建設效果不明顯[4]。

2.2 設施養(yǎng)護管理混亂

農村生活污水治理系統(tǒng)是城鄉(xiāng)一體化建設中重要的基礎設施組成部分，涉及環(huán)保、供水、衛(wèi)生、規(guī)劃等多個管理部門，在實際建設及運營過程中難免會出現(xiàn)多部門之間職能交叉重疊，從而導致管理上的漏洞。此外，由于鄉(xiāng)村級管理單位缺乏市政設施管理經(jīng)驗及專業(yè)的運行監(jiān)管隊伍，沒有專業(yè)的基礎設施運營能力，導致生活污水處理設施養(yǎng)護管理混亂，甚至是長期閑置，農村污水治理進展緩慢。

3 工程實例

3.1 工程概況

河北唐山豐潤區(qū)某村位于河道南岸，占地面積約185.1 hm2，污水治理工程范圍見圖1。

圖1 工程范圍

村莊整體地勢西北高、東南低；全村基本完成“廁所革命”，以水沖廁所為主；但仍存在一定數(shù)量的旱廁。村內未設置系統(tǒng)污水收集處理設施，無工業(yè)廢水產生，生活污水均散排至附近農田或坑塘。

3.2 水量分析

綜合生活用水定額、人口數(shù)、污水排放系數(shù)等數(shù)據(jù)是確定生活污水量的關鍵。選擇工程所在地的用水定額標準，結合實地調研情況，包括供水方式、改廁情況、村民用水習慣等，合理確定綜合生活用水定額；根據(jù)實施范圍內農村人口是否空心化、是否涉及旅游等影響農村人口數(shù)量確定的情況，合理確認人口數(shù)并適當留有余量[4]；結合當?shù)赜盟F(xiàn)狀、生活習慣、經(jīng)濟條件、管網(wǎng)覆蓋情況等確定污水排放系數(shù)、污水收集率等。

本工程污水量采用用水定額法計算

式中：Q為污水量，m3/d；k為污水收集率；n為人口數(shù)，人；q為綜合生活用水定額，L/（人·d）；ψ為污水排放系數(shù)；α為地下水滲入系數(shù)。

3.2.1 綜合生活用水定額

根據(jù)現(xiàn)場調研，該村自來水管網(wǎng)全面覆蓋，實現(xiàn)了自來水管網(wǎng)入戶。結合《河北省農村生活污水治理技術導則》、《豐潤區(qū)縣域農村生活污水治理專項規(guī)劃》等相關資料，參考本村居民實際用水量，工程范圍內居民綜合生活用水定額為100 L/（人·d）。

2.3.3 管道固定不到位。醫(yī)生沒有將引流管縫于腹部皮膚,或是縫線不牢固,固定松緊不合適,未及時更換固定膠布等,導致管道滑脫。

3.2.2 人口數(shù)

根據(jù)《豐潤區(qū)縣域農村生活污水治理專項規(guī)劃》，工程近遠期設計服務人口均按照常住人口考慮；經(jīng)現(xiàn)場調查核實，結合常住居民資料，實際居民總戶數(shù)為490戶，常駐人口約為1 800人。

3.2.3 生活污水排放系數(shù)

管網(wǎng)系統(tǒng)收集的污水主要為農村居民生活污水，同時包含滲入的地下水。參考《河北省農村生活污水治理技術導則》及GB 50014—2021《室外排水設計標準》，居民生活污水排放系數(shù)設為0.8。

3.2.4 地下水滲入系數(shù)

地下水滲入是指從管道接口、管道裂縫及檢查井井壁接口等位置滲入污水管道的地下水，其大小取決于污水管道系統(tǒng)的管材、連接情況、地下水位和土壤的滲透性能。本工程涉及排水設施均為新建管道，地下水滲入系數(shù)為10%。

3.2.5 污水管網(wǎng)收集率

污水管網(wǎng)收集率與管網(wǎng)完善程度呈正相關。管網(wǎng)發(fā)達的地方污水管網(wǎng)收集率高，管網(wǎng)不完善地區(qū)污水管網(wǎng)收集率較低。根據(jù)本工程服務范圍內管網(wǎng)完善程度并考慮當?shù)鼐用竦纳钣盟晳T污水管網(wǎng)收集率為0.8。

3.3 污水收集處理

農村生活污水的收集處理應從實際出發(fā)，因地制宜采用污染治理和資源利用相結合，工程措施與生態(tài)措施相結合，集中和分散相結合的建設模式和處理工藝。

3.3.1 污水收集方案

本工程位于河道南岸，居民基本以村中廣場為中心集中居住，部分居民分散在村莊四周。針對以往農村污水收集管網(wǎng)建設不完善的情況，結合本工程居民住宅的分布特點，采取集中收集處理與分散處理相結合的方案，在減小排水管網(wǎng)建設規(guī)模的同時，滿足村內污水收集系統(tǒng)全覆蓋的要求。

1）集中收集處理。對于居住較為集中的居民住宅區(qū)產生的污水采用集中收集處理方式，通過新建污水管網(wǎng)及污水處理設備進行收集處理。對于人口數(shù)量穩(wěn)定且污水管網(wǎng)完善的區(qū)域，集中處理能對水處理站進行可靠且有效的管理，出水水質高、出水穩(wěn)定。

根據(jù)本工程地形及居民住宅分布特點，將集中居住的居民區(qū)分為東西兩個分區(qū)，其中東區(qū)收集戶數(shù)為214戶、服務人口約786人，西區(qū)收集戶數(shù)239戶、服務人口約878 人。經(jīng)計算，東區(qū)污水產生量為55.33 t/d，西區(qū)污水產生量為61.81 t/d。

2）分散收集處理。受地理及工程經(jīng)濟條件制約，分散居住的居民產生的污水不適宜進行污水管道收集處理，應因地制宜的通過新建化糞池、凈化槽等設施進行收集處理。分散收集處理既能實現(xiàn)污水收集的全覆蓋，又能減少污水管網(wǎng)建設總投資，工期短，施工難度及運行費用較低，僅需根據(jù)用戶需求建設，建設方式靈活。經(jīng)統(tǒng)計，本工程共有37戶偏遠居民采用分散處理方式，服務人口約136人。經(jīng)計算，分散收集單戶污水產生量約0.26 t/d。見圖2。

圖2 污水收集分區(qū)

3.3.2 污水管道

農村地區(qū)道路狹窄，可施工空間較小，不宜采用大型混凝檢查井，新型化學管材多配套有檢查井、隔油池等成品設施，還有“管井一體化”的新型系統(tǒng)，便于農村生活污水管網(wǎng)施工。UPVC 管、HDPE 雙壁纏繞波紋管等化學管材具有管材輕、施工方便等特點，在污水管道中應用廣泛。UPVC 管相對價格低廉，但承壓能力較弱、強度略低、拉伸強度及韌性差，在戶外施工中容易受到破壞；HDPE 雙壁波紋管和HDPE 雙壁纏繞管接口密封性好、使用壽命長、有一定柔韌性，可做適當?shù)膹澢瑵M足農村污水處理項目的要求，應用較普遍。因此本工程采用HDPE 雙壁波紋管及配套新型塑料檢查井。

3.3.3 污水處理工藝

1）集中收集處理。設施主要包含化糞池及一體化污水處理設備?？紤]工程可占用的公共面積較小并根據(jù)村民意見，所有設施均采用全地下形式。污水收集設施選用成品玻璃鋼化糞池，采用A2O 工藝的一體化成品設備，出水水質按照DB 13/2171—2020《農村生活污水排放標準》一級標準執(zhí)行。該系統(tǒng)不新增占地，施工完畢后恢復至原地面；A2O 工藝方法成熟，可控性強，COD、BOD、NH4+-N、TN 和TP 的平均去除率高于70%[5]，適用于農村污水雜物多、TN 和TP 高的特點。

2）分散收集處理設施。采用新建化糞池、凈化槽等設施進行收集處理。新建化糞池、凈化槽均采用成品設備，全地下埋設形式，不涉及新增占地，施工完畢后恢復至原地面。

3.3.4 尾水排放

收集污水經(jīng)處理及加藥消毒后，主要用于村內水塘補水及種植灌溉。根據(jù)地形及村民意見，選取村內東西兩處坑塘作為尾水排放位置，坑塘容積東區(qū)為6 000 m3、西區(qū)為8 000 m3。經(jīng)現(xiàn)場勘查，現(xiàn)狀坑塘內水體水質較差，擬對兩處坑塘整體作清淤及水體治理，主要包括：浮萍打撈、淤泥及垃圾清運、水生植物種植。

首先對兩處水面全水域進行浮萍打撈完成后，進行抽水處理；對塘底進行清淤處理，深度按平均0.5 m進行，產生的淤泥需運送至周邊污泥處理場站進行無害化處理；清淤完成后，在水面常水位以上種植耐水水生植物，較為常見的包括馬蹄蓮、黃菖蒲、水芹、金魚藻、苦草、黑藻等挺水或沉水植物，密植不露土，每墩36 株/m2；對兩處坑塘的護岸進行整治，在堤岸種植植物周邊填置部分填料，例如砂礫、沸石、火山巖、陶粒等。通過土壤、填料、水體、植被、微生物的共同作用，實現(xiàn)污水深度凈化[6]。見圖3。

圖3 坑塘水體治理效果

現(xiàn)狀坑塘的水體治理既能對生化出水進行深度處理，進一步去除污染物；又能改善村民的居住環(huán)境。

3.4 后期運維及保障

針對以往農村污水處理項目設施養(yǎng)護管理混亂等情況，建立相應的運行管理制度，保障設施的正常有效運行。其中，集中式污水處理設施的管理參照HJ 2038—2014《城鎮(zhèn)污水處理廠運行監(jiān)督管理技術規(guī)范》的要求，由專業(yè)單位人員負責，設備廠商進行技術配合；對分散的用戶發(fā)放印有運維、養(yǎng)護人員聯(lián)系方式的便民卡并在各村安排勞務人員專職負責化糞池的清理工作，及時處理住戶反饋的問題。

同時，發(fā)揮村“兩委”的組織基層堡壘作用，充分尊重農民群眾的知情權、參與權和監(jiān)督權，積極參與污水治理規(guī)劃、建設、運營和管理，打通“最后一公里”。完善村規(guī)民約，加強宣傳教育，引導村民自我約束，減少污水亂排。實行項目公示制度，問需求、聽意見，讓村民監(jiān)督推動治理取得實效。

4 結語

本文以實際工程為例，針對以往農村生活污水治理過程中存在的問題，提出分散與集中處理相結合，合理計算污水處理總量，構建完善運行管理制度等方案，解決工程中的實際問題，為農村生活污水治理工程提供參考。