分散式农村生活污水收集处理系统的设计要点分析

姜栋

中冶华天南京工程技术有限公司 江苏 南京 210019

摘要

随着人们对改善农村居住环境要求的日益提高，社会主义新农村建设等政策目标均把农村生活污水的妥善收集和处理列为重要内容，多地积极响应号召开展农村污水治理工作。但因农村生活污水点多面广、水质水量波动较大、收集难度高、区域特征悬殊等普遍特点，不少农村污水处理项目的设计存在模式简单套用和重治理工艺、轻收集系统等问题。本文从调研水质、分析区域特征、制定收集路线、选择适当工艺等角度，重点分析了农村生活污水收集与处理系统的设计思路和要点。

Abstract

With the increasing requirements for improving the rural living environment, the policy objectives such as the construction of a new socialist countryside regard the proper collection and treatment of rural domestic sewage as an important content, and many places actively respond to the call to carry out rural sewage treatment. However, due to the general characteristics of rural domestic sewage, such as small points but numerous, large fluctuation of water quality and quantity, high collection difficulty and wide disparity of regional characteristics, there are some problems in the design of many rural sewage treatment projects, such as simple application of models, emphasizing treatment process and neglecting collection system. From the perspectives of investigating water quality, analyzing regional characteristics, formulating collection routes and selecting appropriate processes, this paper focuses on the design ideas and key points of rural domestic sewage collection and treatment system.

关键词：农村生活污水 分散式收集处理系统 工艺设计

Key Words：Rural domestic sewage Decentralized collection and treatment system Technological design

一 概述

农村居民生活过程中所排放的污水，如清洗、冲厕、厨房尾水等统称农村生活污水，特殊情况下，部分分散养殖产生的污水也混入其中^[1]。而农产品加工废水、集约化养殖废水、乡镇企业废水等特殊行业废水，一般不列入其范畴。社会逐步认识到农村生活污水散排对水体及土壤的污染问题，多地逐步出台了农村生活污水治理行动方案等相关指导文件，明确了治理目标，制定科学合理的计划，提出清晰的实施路线，目标是完成厕所、管网、处理设施、尾水消纳等系统性建设。

农村生活污水的收集和处理具有重要意义，但因分散面广，水量波动较大等特点，农村生活污水的收集和处理系统设计不能照搬城镇污水处理方案和设计，应因地制宜地选择最有利持久运营的技术路线和组织模式，符合区域规划与建设目标的最优设计。目前，我国仍有不少农村的污水收集和处理设施有待进一步完善和提升，未能建立有效的收集处理系统，部分地区虽有一定的投资建设基础，但不少项目在设计阶段缺乏系统性的考虑，水量、水质调查不清，收集模式或工艺选择草率，或运营阶段缺乏可持续的手段，一方面导致投资浪费，另一方面污水并未得到有效的处理，设备闲置甚至荒废，对纳污水体造成污染，影响新农村整体风貌的展示。本文从实际出发，分析调研到确定设计路线过程中的设计要点，以期为农村生活污水收集及处理项目提供参考。

二 农村生活污水收集及处理系统设计要点概述

1.明确水质特征，合理设计水量

农村生活污水主要含有机物（COD）、氮（N）磷（P）营养物质、悬浮物（SS）及病菌等污染成分，可生化性较好，基本不含有毒有害物质。根据环保部2013年出台的《农村生活污水处理项目建设与投资指南》，南北方人均生活污水排放量差值较大，加之各地村庄、乡镇人口密度差异较大，如目标地区暂无实际调研的计量结果，可根据当地用水现状、生活习惯、经济条件等情况酌情确定，用水量的40%~90%推算。在取值时，应详细考虑农村旅游、外出务工等人口流动情况，慎重选取水量及波动系数，并综合考虑地下水入渗、污水渗漏等情况，确定最终处理水量。

表2-1 农村地区居民生活污水量参考值

2.结合处置方式，适度选取标准

北京、河北、浙江、山东等地均出台有农村污水处理排放地方标准，某些指标要求高于国家标准，对农村生活污水的排放标准也有学术研究的探讨，其关键点在于因基本不含重金属等有毒有害物质，污水尾水中的氮磷等营养元素又是土壤种植区所需，在设计中妥善处理粪大肠杆菌、蛔虫卵数等生物指标后，可根据污水处置用途或收纳水体情况的具体水质功能要求，选择合适的排放标准。对于废水中的氮磷等营养物质的指标要求，本文认为在选择合适的处置途径后可以适当放宽，例如，较为分散的村落，其周边土地广阔，污水经处理、消毒后，可集中于生态池塘内，用于农田、菜地灌溉，或农村景观绿地的浇洒。此举不但能回收氮磷营养，减少化学肥料的使用，还能大大降低污水处理的资金和能源投入，更好地响应“碳中和”理念，减少不必要的资源能源消耗。

不同的排放标准对污水中主要指标的要求如下表所示：

表2-3 农村污水排放可参考执行的相关标准 单位（mg/L）

另：应注意粪大肠杆菌数、蛔虫卵数等特殊要求。

3.分析区位实情，优化集水方式

我国农村普遍以群居为主，可以多户、片区设置局域污水收集系统进行集中处理，各自收集废水、各自处理、各自排放或回用，降低污水处理成本，具体规模及工艺选择应结合各区域实际情况，原则上优先纳管收集至城镇污水处理厂统一处理，以便发挥大型污水厂吨水投资低和吨水能耗低的优势，难以纳入城镇污水管网的地区，则建立自己的片区收集和处理系统，逐户分散的地区可采用小型地埋式设备单独处理，若有条件，也可暂时储存一定时期后由罐车统一收集后集中处理。

国内农村住户现行排水模式大体有三种，形式及特点如下：

1. “旱厕+灰水直排”。在我国中西部人口稀疏地区较为常见，污水不出户，灰水直接院内泼洒，粪尿（黑水）经简单发酵后还田施肥。

2. “水冲厕所+灰水收集处理”。在经济相对发达地区，已普遍推行灰水、黑水分离，资源利用。

3. “水冲厕所+统一收集处理”。该模式卫生健康，环境友好，在发达地区普遍采用，也是目前国内项目中最常见的设计模式。

村级别的排水模式也可分为三种：（1）如村落位于城镇污水厂集水范围内，可以通过管网自流或一级泵站提升至城镇污水厂，可采用集中收集输送的模式，完成污水收集后，或自流入污水厂主干管，或经提升至污水厂；（2）因河流、山地、交通线路阻隔的分散村户，修建管道、泵站已无明显经济性，可选择分散收集处理，无需过多管网建设，选择针对性的末端治理设备就地处理处置；（3）聚集程度相对较高的村落，且离城镇较远，可以以自然村或行政村为单位，将污水集中收集，统一处理，该类村落在农村生活污水处理工程中占绝大部分。

不同污水处理模式的适用条件、收集规模参见下表。

表3-1　农村生活污水收集模式及适用条件

现阶段农村要根据各地经济情况，因地制宜选择合适的排水模式，设计排水系统。应根据村落和农户的分布，尽量避免长距离排水管道的建设，并采取相应技术手段防止管道堵塞、收集率低等情况发生。并且，在设计环节与当地新农村建设、美丽乡村建设等规划协调。

排水管材可用塑料管、缸瓦管和混凝土管等，推荐选择具备防腐、防渗、经济易用的塑料管（PVC或HDPE管）。管网布设应符合地形变化，取短捷路线，污水干管沿主要道路布设，在固体物质易沉积处设检查井等检修装置，检查井应采取防止污水外渗和地下水入渗的措施。在地势较低的地区可采用塑料井，塑料井质量符合现行《建筑小区排水用塑料检查井》（CJ/T233-2013）的要求。

污水管道考虑优先考虑重力流收集，设计合理管径及坡度，保证污水在管道中的一定流速。如区域过大，管道设计埋深不太经济时，可在合适位置设立泵站，尽量利用现有坑塘作为集水池，尽量靠近污水处理设施。污水收集系统应配套突发事件防范和应急设施，泵房及集水池应按照有关规定做应急设计。

在有自然沟渠或排水渠道的地区，可以因地制宜地利用现有沟渠结构或依附其走向进行修葺完善，可通过植被绿化、生态区域构建等多种形式改造自然沟渠，收集污水同时合理保持农村风貌，避免过度建设、投资。

图3.1 生态沟渠与生态塘

4.协调收治系统，设计最优工艺

农村生活污水工艺选择原则概括为：

1. 收集方式和处理工艺经济可行，投资及运行费用可以承受；

（2）工艺成熟，运行稳定，出水达标；

（3）自动化程度高，可无人值守，维护方便；

（4）因地制宜，合理改造农村现有塘设施，提升农村整体环境质量；

（5）尾水及污泥根据实际情况，优先考虑原位消纳等资源化处置措施。

在确定了水量、进出水指标及收集系统之后，采用收集集中处理模式的区域需配套处理工艺将污水净化。结合实践经验，本文推荐采取生化法和生态法结合的组合工艺，以生化法为主要污染控制工艺，生态法为调节、稳定工艺，同时，在前端来水量不足的情况下，可以利用人工湿地、生态塘的存水进行水处理系统的内循环，方便生化系统的稳定运行。设计时，应考虑剩余污泥产量、运维的难易程度等问题，尽量避免投加化学药剂，以免化学污泥的产生。

（1）生化处理系统

厌氧生物处理和好氧生物处理是利用自然界中存在的微生物及其对各种有机污染物的同化、异化作用，在人工环境即反应设备中提供目标微生物有利的生长条件，使得系统中保有一定的微生物含量，以提高整体系统降解有机物效率的生化处理方法。根据微生物在处理构筑物中的存在形态分为活性污泥法（如A/O）、生物膜法（如生物滤池、生物转盘）和混合生长法（如生物接触氧化）。目前，常见的工艺有MBR、MBBR、接触氧化等，均在农村生活污水处理中有较多应用

^[2]。

表4-1 常用农村生活污水生化处理工艺

（2）生态净化系统

常见的生态净化系统包括潜、表流人工湿地，稳定塘和土壤渗滤系统等。若作为单级的污水处理工艺，生态净化系统负荷低，占地面积大，故可用场合受限，但如作为生化法的二级处理工艺，在稳定提高出水水质的同时，还能最大限度地提高氮磷利用率，营造较好的景观效果，因此，在有条件的区域，妥善设计的生态净化系统是较好的工艺选择^[3]。

表4-2 常用农村生活污水生态处理工艺

三 结论及建议

农村生活污水治理工程是一项系统性环保工程，其地域差异性大，受限因素众多，如统一套用定式，势必会出现水土不服的情况，这也是目前该类项目普遍遇到的难点。本文认为，应从目标水质出发，合理地确定水量及排放标准，根据各个村落区域的区位情况，选择收集输送、收集处理、分散就地处理等不同的最优策略，最后在末端治理环节中，选择节能、稳定、高效的组合处理工艺，方能实现农村生活污水治理的最优解。在对处理工艺评价方面，应从工艺有效性、稳定性、达标率、经济性、操作复杂性等多维度综合分析，避免重建设、轻运营，重末端，轻收集的现象出现。

参考文献

1. 杨晓英，袁晋，姚明星，等.中国农村生活污水处理现状与发展对策——以苏南农村为例[J].复旦学报（自然科学版），2016,55（2）：183-188.

2. 卜岩枫，许月明，卓明，等.浙江省农村生活污水处理技术应用现状及处理效果分析[J].环境污染与防治，2014,36（6）：106-110.

3. 周金波，包薇红，罗艳，等.宁波地区 4 种典型农村生活污水处理工艺污染物去除率比较分析[J]. 农业资源与环境学报, 2017, 34（5）: 492-498.

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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