典型农村生活污水处理系统的建设重点与运维关键点分析

典型农村生活污水处理系统的建设重点与运维关键点分析

姜栋

中冶华天南京工程技术有限公司 江苏 南京 210019

摘要

近年来，随着国家对农村居住环境改善的日益重视，农村生活污水处理项目在各地均有不同程度的开展。在该类项目建设过程中，因前期经验较少，建设内容侧重点一定程度上缺乏统一思想，部分项目重建设、轻运维，导致项目建成后实际运行效果差别大，部分地区甚至出现设备荒置等现象。本文从农村生活污水处理系统的典型做法分析入手，重点阐述该类项目的建设重点与后期运营维护的关键点。

Abstract

In recent years, with the increasing attention of the state to the improvement of rural living environment, rural domestic sewage treatment projects have been carried out in varying degrees. In the construction process of such projects, due to less early experience and lack of unified ideas on the construction content to a certain extent, some projects focus on construction and neglect operation and maintenance, resulting in great differences in the actual operation effects after the completion of the project, and even equipment abandonment in some areas. Starting with the analysis of typical practices of rural domestic sewage treatment system, this paper focuses on the construction focus of this kind of project and the key points of later operation and maintenance.

关键词：农村生活污水，建设与运营，关键点分析

Key Words：Rural domestic sewage，Construction and operation，Key point analysis

一 概述

农业面源污染、农村生活污染等问题日益突出。为深入贯彻落实新时代生态文明建设思想，进一步推进新农村建设，加强农村环境保护，着力解决影响农村可持续发展的生活污水治理问题，是实施乡村振兴战略的重要组成部分^[1]。通过村庄污水处理工程建设，带动农村环境综合整治工作，最终建立农村生活污水治理的成套系统和长效机制，彻底改变农村脏乱差旧貌，是目前解决农村环境问题的重点。

在改善农村污水管网系统不健全、污水处理设施缺乏、卫生设施完善程度偏低的过程中，部分项目的匆忙上马引出了一些值得关注的问题：设计理念未考虑系统性和运营的可持续性；对运营维护工作重视不足，重建设而轻管理；运营模式不科学，导致人力资源浪费严重，无法长久维持，等等。本文重点分析该类项目的建设重点与后期运营维护的关键点，以期为此类项目建设及运营过程的决策提供参考。

二 农村生活污水处理系统的典型模式

农村生活污水在设计建设过程中，一般采用直接纳管、集中处理和分散处理三种模式。

1.直接纳管模式

该模式在单户收集系统基础上，将各户的污水汇集并经泵站提升，统一输运至下游的城镇污水处理厂，此方案有利于发挥集约式大型污水厂的经济性，并且能最大限度地消除水质水量波动对污水处理设施的冲击。

图1 直接纳管模式

2.集中处理模式

该模式在单户收集系统基础上，通过建设污水处理设施来净化农村生活污水，污水经污水处理设施处理达标后排入河道或资源化利用。污水处理系统一般为生化处理+生态处理两个环节，最终达标排入自然水体或用于农田灌溉等，市场上常用的一体化生化处理设备包括MBR、MBBR、AAO、滤池、接触氧化等等，均有成熟的应用案例^[2]。

图2 集中处理模式

3.分散处理模式

在特别分散的单一或片区住户因河流、山脉等地形阻隔，导致管网建设困难的情况下，适用于选择分散处理模式，废水经污水处理设施处理达标后，排放入受纳水体，或资源化利用。一般此类分散处理选用的设备为成品的地埋式净化槽。

图3 分散处理模式

三 农村生活污水系统建设重点

结合上文分析典型的农村生活污水收集处理模式，可以看出，其预处理系统（化粪池）、管网系统（出户管及支管）及最终的处理工艺（生化及生态处理系统）是建设的主要内容，运营维护工作也主要围绕上述内容展开。

1.化粪池

化粪池应与村庄排污和污水处理系统统一考虑设计，使之与排污或污水处理系统形成一个有机整体，以便充分发挥化粪池的功能。由于化粪池易产生臭味，现场建造化粪池一般为地埋式，并采取密封防臭措施。若当地地质条件较差，比如山区、丘陵地带，临近河流、湖泊或道路，则建议采取钢筋混凝土化粪池，对池底、池壁进行混凝土抹面避免化粪池污水渗漏污染周边土壤和地下水，同时配套安装PVC或混凝土管道。其平面布置选位应充分考虑当地地质、水文情况和基底处理方法，以免施工过程中出现基坑护坡塌方、地下水过多而无法清底等问题。在化粪池的位置选择时，应考虑后期运维泵车的通行方便。

可根据当地气候和工期要求，选择预制成品化粪池安装。预制成品化粪池有效容积从2.0 m³至100 m³不等，应根据收纳水量、地下水位、地质条件等具体情况，参照标准图集选择相应型号。成品化粪池的加工一般在生产厂家完成，其现场安装和施工工序主要包括：开挖坑槽、安装化粪池、分层回填土、砌清掏孔和砌连接井。

2.污水收集管网及泵站

支管到户的改造和完善是农村污水有效治理，水环境改善工作的重点。只有真正完善了到户支管，才能充分发挥接管和独立处理设施及其配套管网的效能。

农村排水管材宜采用塑料管（PVC或HDPE管），在有大型车辆通行的路段可铺设混凝土管。管网布设应优先重力流，其坡度应满足室外排水管道的相关规范要求。如需要污水提升，则泵站的位置应优先选取距离提升目的地较近位置，泵站集水池可利用现有坑塘，集水池坡底应具有一定坡度防止淤积。在建设过程中，应重点关注基础及回填密实度，防止管道及泵站基坑沉降错位，导致管网损坏。

3.污水处理系统（以净化槽和生态稳定塘为例）

净化槽与其他生化法一体化处理装置的基本原理类似，均通过生化法对废水中的COD、N、P等物质进行去除，并通过尾部的紫外消毒设备杀灭生活污水中的大肠杆菌和虫卵。净化槽的施工要点类似于化粪池，均为成品安装，在基坑开挖与回填过程中注意安装基础牢固，以及管道接口固实即可，检修口应方便开闭。其他一体化处理装置在本文中不再赘述，其设计与建设方案在众多文献及市场应用中较为常见。

生态稳定塘可结合农村现有池塘改造，是一种典型的生态处理方法，用于处理生化法设备的尾水，具有少维护、出水稳定的良好效果。结合现有池塘的池形，应进行水利及景观的设计校核，结合规范要求设置防渗设施。可以通过增加复氧装置进行生态塘的曝气强化，也可以通过池塘分隔或不同类型池塘的串联等提高整体的处理效果。稳定塘可设集配水系统，应保证湿地配水和集水均匀，采用穿孔管、配（集）水管、配（集）水堰等方式。生态稳定塘的坡地及浅水区可种植芦苇、美人蕉、香蒲水生植物，净化水质的同时能够打造成生态景观节点。

4.污泥处理与处置方式

农村生活污水处理过程产生的污泥，按来源不同，主要可分为：化粪池污泥、剩余污泥(生物处理单元产生的污泥)、化学污泥(混凝产生的沉淀物)等。在污水处理工艺选择时，尽量采用低污泥产出工艺，如厌氧法、生物膜法、生态法等，当有剩余污泥产出时，污泥处理的原则为减量化、资源化和无害化，原则上尽量避免化学污泥产生工艺。

(1) 减量化，可通过浓缩、机械脱水、干化等物理手段降低其含水率，含水率可分别降至97.0%~ 98% 、60%~80%和< 10%；亦可采用生物法（污泥消化）减少污泥的净产量。

(2) 资源化，农村生活污水处理过程中产生的剩余污泥适宜经稳定化污泥消化或好氧堆肥）并检测达到国家现行相关标准后，采取林地利用、农田利用、园林绿化利用等方式进行处置，实现资源化利用，还田时应注意单位土地的消纳能力。

(3) 无害化，污泥稳定化过程可杀死病原虫卵，也不再腐化，直接农田使用不会危害环境。

集中式农村生活污水污泥量较大，可以设置污泥暂存场地或储池，定期收集至镇、县级污水厂统一处理处置，可采用污泥车湿法运输，也可采用移动式污泥脱水车经脱水后运输。

四 运营维护关键点分析

所谓“三分建设，七分管养”，污水处理系统运营维护的重要性不言而喻，在农村生活污水处理系统的运维环节，重点应关注水质检测、排水系统及处理设备维护和运维平台的建设与维护。

1.水质检测

水质检测是判断收集系统与处理系统是否正常工作的必要手段^[3]。污水站、分散型处理设施进出水水样可每周一次或固定时间现场采集后进行分析，或在现场进行检测。除水温、透明度、浊度、pH等指标可采用简易办法现场测定外，COD、BOD₅、氨氮、磷、总菌数等其他水质指标的检测建议采样后运送至有资质和检测设施的专门单位进行检测。在有条件的地区氨氮、硝酸盐、磷等指标可采用现场试纸测定。具体检测项目应根据运维要求具体确定。

2.排水系统运营管理

除化粪池、油水分离器的定期清掏外，由于管网接口处易松动，弯头处易堆积淤泥，应配备人员对村落排水管网系统定期检修维护，发现堵塞立即疏通。室外塑料管道在长期日照下，易产生裂纹，因此布设排水管道时应考虑到其使用寿命，如发现开始产生裂纹，宜进行管道更换，在多雨地区，如地形适宜可采用混凝土明渠排放雨水。

3.污水处理系统运营管理

分散型污水处理设施类似于化粪池，日常生活中可交由用户自行检查。村落或集镇可统一聘请若干专业人员，为农户提供技术指导和专业咨询，对村落或集镇管辖范围内的散户污水处理设施进行定期巡查，巡查周期不宜大于3个月。而一体化污水处理站的进水和出水需由经过培训的村组人员进行日常观察或测定，如进水异常，需及时采取相应措施。日常巡检人员根据出水颜色和浑浊度，可粗略评价好氧生物处理设施是否处于正常运转状态，如出水水质透明度明显下降，悬浮颗粒物增多，则处理设施可能处于非正常运行状态，可能原因有进水水量过大，曝气充氧不足，污泥沉淀效果不好，气温下降等；相应的解决措施为控制进水水量，检查曝气设备是否正产开启，及时排走池底沉积污泥等。而运营主管单位应及时反馈巡检人员的检查问题，并24h内及时到场排除故障或隐患，并建立定期巡检制度。

泵站在运营过程中应充分考虑系统初始流量和水位（最低水位、运行水位、警戒水位），建立相应的泵站运行管控规定，在运行中应严格执行，杜绝高水位运行模式，为泵站的水量调节预留一定的调蓄空间。选择合适的水泵流量，考虑到已建泵站“晴天正常运行、雨天水量较大”的情况，既满足雨天大水量输送需求，又避免晴天小水量运行时水泵频繁启闭的问题。

4.运维平台及系统的构建和维护

农村生活污水处理的运行费用主要由三个方面组成：人工费、运行电耗、设备折旧（养护），其中人工费为重点，占比可达50%~80%，应着重考虑妥当措施，有效减少人员费用，降低运行成本。由于农村分散点源地理位置偏僻，不易集中管理^[4]，可应用新物联网技术，建立全覆盖基础设施支持、指挥调度、实战应用三个方面的维护网络，打造具有全方位实时管控，故障事件精准定位，靶向清点的污水处理设备状况监管平台，可以大大提高运维效率，节省人力成本。

基础支持体系是整个系统的数据中心和传输中心，是其他体系的正常工作桥梁；指挥调度系统依仗平台数据采集，实时向事件点管控现场人员发出定点处置指令，是整个系统的核心体系；实战应用体系利用采集的数据信息，结合作业流程，针对性的清除时间故障。通过建立管理体系，全面有效地提升一体化设备管控水平，将遍布各区域的分散项目纳入到有效管理，既实现了管理的强效有序，也实现对各项目的有力管控，使各个项目在建设完成后，能稳定有效的发挥应有的功效。

首先，某区域项目可以根据地图制作底图，将各个监测点、用电设备等运维点绘制成电子“一张图”，结合现场采集数据和运营填报数据进行中心集中展示，运维人员和决策层可以足不出户对所有站点运行情况一目了然。在此基础上，运维作业小组以流动巡视的方式展现在“一张图”上，调度人员可根据各站点的反馈稳定进行指挥管理，及时调派最近的运维作业小组第一时间奔赴现场处理问题。在运维作业层面，手持式设备或手机APP可生成工单，对完成情况进行及时反馈。该模式是针对农村生活污水多点位大面积运维的难点问题最直接的解决办法。

项目运营以日常平台监管为重点，根据实时反馈的信息监控所有项目的运营状况。故障事件时以每个乡镇片区的现场维运人员为事件处置主体，中控一体化平台管控人员根据平台反馈该故障事件的报警类型，通过电话或者APP管控软件第一时间告知事件原因、点位，现场维运人员根据中控平台指令信息，携带必要的工具或者物资（比如药剂等）奔赴事件现场（由于各点位设置时已同步定位经纬度，故出现人员更迭时也可及时有效处理事件）。遇有现场维运人员无法处置的事件时，维运人员会反馈给中控平台管控人员协调专业人员赶赴处置，并同步在中控平台记录实录事件处置进度。

手机App信息连接所有每台污水处理设备，在设备运行过程出现任何异常或故障情况，均以信息预警的方式传送各区域管理人员及维护人员，同时形象会显示该异常或故障设备的具体预警情况，便于维护人员及时针对性的进行维护。App管理系统会自设备异常信息传送后，全程显示整个维护进度及解决情况，最后接触故障异常情况后，监控平台会自动收录整个过程信息存档。

五 结论及建议

1.在建设过程中，应详细勘察场地特征，对设计进行充分的论证，确保选择适合长期运营的污水收集模式和处理工艺。如在距离集中式污水厂较近区域的散户，收集方式可采用定期污水车清运；在山地丘陵地区，尽量利用现有排水沟渠、坑塘；优先选择低能耗工艺、少污泥工艺，尽量避免加药工艺等。

2.污水处理设施的动力可结合太阳能、风能等先进技术，减少电耗。

3.建立设备远程监控、报警与控制系统，方便维护人员实时监视，针对性处理，能够最大限度地减少运维人员投入，降低运维成本。

4.与政府部门建立长效合作机制，可设联络员、巡视员等，提高居民环保意识，大众参与。

参考文献

1. 胡凯，许航，张怡蕾，等. 分散式农村生活污水处理设施运营模式探讨[J].水资源保护，2017，33（2）：63-66.

2. 周晓莉，俞锋，朱光灿，等.江苏农村生活污水处理设施进水水质调查分析[J].环境工程学报，2017，11（3）：1445-1449.

3. 张亚平，王海芹，印 杰，等. 太湖流域农村生活污水处理技术模式调查和分析——以江苏省为例[J]. 农业资源与环境学报, 2017, 34（5）: 483-491.

4. 彭举威，汪诚文，付宏祥，等.分散农村污水处理模式分析[J].环境与可持续发展，2010,1：28-30.

作者简介：姜栋（1988- ），男，江苏南京人，工学博士，工程师，主要研究方向为水污染控制工程。

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