農(nóng)村生活污水處理工程設(shè)計探討

文/方 柏 章步偉 張 慎

農(nóng)村生活污水處理是新農(nóng)村建設(shè)的一項重要內(nèi)容。做好工程設(shè)計的選址和管網(wǎng)設(shè)計是農(nóng)村生活污水處理工程發(fā)揮高效的前提條件，厭氧池+人工濕地工藝是比較合適的農(nóng)村生活污水處理工藝。近年來，國家對“三農(nóng)”問題的重視程度不斷提高,提出了建設(shè)生態(tài)文明式的新型農(nóng)村的要求，并將農(nóng)村生活污水處理作為新農(nóng)村建設(shè)的一項重要內(nèi)容[1]。然而，我國污水處理的重點一直是在城市污水的處理上，工程設(shè)計也以城市污水處理為主，直接套用城市污水處理的設(shè)計思路和設(shè)計方法進(jìn)行農(nóng)村生活污水處理工程的設(shè)計顯然不能適應(yīng)農(nóng)村地區(qū)農(nóng)居較為分散的特點，且存在建設(shè)和運行成本偏高的弊病。因此如何使設(shè)計更符合農(nóng)村地區(qū)的實際情況，且建設(shè)和運行成本低，對于探索農(nóng)村生活污水處理具有迫切的現(xiàn)實意義。

筆者在寧波慈溪、溫州平陽進(jìn)行了約300個村子的生活污水處理工程設(shè)計工作，通過其建設(shè)和運行取得了大量實踐經(jīng)驗，現(xiàn)提出其中幾個重要的設(shè)計問題及相關(guān)經(jīng)驗，以供大家探討。

工程設(shè)計選址

農(nóng)村生活污水處理工程設(shè)計選址對于整個設(shè)計工作十分重要。一個好的選址，就意味著設(shè)計工作成功了一半。相反，如果選址不合適，在設(shè)計工作中就需要采取很多技術(shù)方法對該選址不足之處進(jìn)行彌補(bǔ)，造成事倍功半。由于農(nóng)村生活污水處理工程自身的特點，設(shè)計選址應(yīng)該遵從以下原則：（1）工程選址應(yīng)位于污水收集區(qū)域的下游，盡量采用重力自流以避免使用提升泵；（2）工程選址應(yīng)高于附近江河、湖泊常年水平面，以方便外排處理后的污水；（3）盡量利用荒廢地，少占農(nóng)田。

工藝設(shè)計參數(shù)的選取

設(shè)計水量

現(xiàn)行農(nóng)村生活污水處理污水量計算一般是按照《給水排水設(shè)計手冊》第五冊《城鎮(zhèn)排水》1.2.2污水量標(biāo)準(zhǔn)及變化系數(shù)的規(guī)定（P3）進(jìn)行的，即居民生活污水定額和綜合生活污水定額應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)夭捎玫挠盟~，結(jié)合建筑內(nèi)部給排水設(shè)施水平和排水系統(tǒng)普及程度等因素綜合考慮確定，對給排水系統(tǒng)完善的地區(qū)可按用水定額的90%計，一般地區(qū)可按用水定額的80%計。在城市污水處理設(shè)計中，此參數(shù)一般取值80%～85%。但在農(nóng)村生活污水處理工程設(shè)計實踐中，筆者發(fā)現(xiàn)，由于不少農(nóng)村地區(qū)未進(jìn)行改廁工作，很多生活污水直接滲漏到土地里，無法收集。對于此種情況，此參數(shù)實際取值應(yīng)以60%～70%為宜。

設(shè)計水質(zhì)

設(shè)計水質(zhì)包括設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)和設(shè)計出水水質(zhì)。

（1）設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)。由于自然條件、經(jīng)濟(jì)規(guī)模、生活習(xí)慣和生產(chǎn)方式上的差異，導(dǎo)致農(nóng)村生活污水相對于城市生活污水，成分更復(fù)雜且隨季節(jié)、晝夜波動性更大。結(jié)合慈溪、平陽等地的水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果并充分考慮設(shè)計余量，確定進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)如表1。

（2）設(shè)計出水水質(zhì)。目前，農(nóng)村生活污水處理出水標(biāo)準(zhǔn)一般采用《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)或《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級B排放標(biāo)準(zhǔn)?？紤]到標(biāo)準(zhǔn)的適用性及投資效益比，筆者建議農(nóng)村生活污水處理出水采用《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級排放標(biāo)準(zhǔn)。

處理工藝的選擇

現(xiàn)行農(nóng)村生活污水處理技術(shù)多種多樣，但從工藝原理上通常可以歸為兩類：第一類是自然處理系統(tǒng)，利用土壤過濾、植物吸收和微生物分解污染物，又稱為生態(tài)處理系統(tǒng)，常用的有人工濕地處理法；第二類是生物處理系統(tǒng)，主要為好氧生物處理工藝，通過動力給污水充氧，培養(yǎng)微生物菌種，利用微生物菌種分解、消耗吸收污水中的有機(jī)物、氮和磷，常用的有活性污泥法、A/O法等。

表1 設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)

表2 設(shè)計出水水質(zhì)指標(biāo)

（1）人工濕地處理工藝。人工濕地是由礫石和植物組成的生物過濾凈化系統(tǒng)。污水在人工濕地填料表面的微生物膜以及濕地植物根系聯(lián)合作用下，有機(jī)物質(zhì)得到徹底沉降、絮凝、吸收、分解、降解，并且大部分氮、磷等營養(yǎng)元素也因為植物的吸收利用而得以去除。人工濕地可以采用因地因勢制宜的建設(shè)方式，根據(jù)周圍的環(huán)境與地質(zhì)情況，建設(shè)的人工濕地可以以串聯(lián)或并聯(lián)的形式組合，保證一定的人工濕地負(fù)荷與一定的孔隙率，使得污水可以完全被降解凈化。

（2）好氧生物處理工藝。好氧生物處理工藝就是通過風(fēng)機(jī)等設(shè)備給污水輸氧，培養(yǎng)生物菌種和微生物，通過菌種和微生物把污水中的大部分有機(jī)物分解為無污染的二氧化碳、水等物質(zhì)，少部分合成為細(xì)胞物質(zhì)，促使微生物增長，并以剩余污泥的形式排出，使污水得以凈化排放。

考慮到農(nóng)村生活污水具有以下特征和處理要求：①村落人口較少，分布廣而且分散，生活污水水質(zhì)、水量波動性大，排水管網(wǎng)很不健全；②經(jīng)濟(jì)力量薄弱，因此污水處理應(yīng)充分考慮造價低，運行費用少、低能耗或無能耗的工藝；③缺乏污水處理專業(yè)人員，所選工藝應(yīng)運行管理簡單，維護(hù)方便。

筆者設(shè)計采用了厭氧池+人工濕地工藝和微動力A/O工藝。經(jīng)過實際建設(shè)和運行，筆者發(fā)現(xiàn)厭氧池+人工濕地工藝與其它處理技術(shù)相比具有低投資、低運行費、低維護(hù)技術(shù)、無能耗等優(yōu)點，且便于就地取材。此外，在實際建設(shè)中還可以將人工濕地的建設(shè)與周圍的景觀建設(shè)完全融為一體，體現(xiàn)生態(tài)之美。

污水管網(wǎng)設(shè)計

筆者對于農(nóng)村生活污水管網(wǎng)的設(shè)計基本是按照《室外排水設(shè)計規(guī)范》和《鎮(zhèn)（鄉(xiāng)）村排水工程技術(shù)規(guī)程》進(jìn)行的。主要設(shè)計原則為：（1）最小設(shè)計管徑為200mm；（2）最小設(shè)計坡度為千分之三；（3）檢查井的位置，應(yīng)設(shè)在管道交匯處、轉(zhuǎn)彎處、管徑或坡度改變處、跌水處以及直線管段上每20-30m處；（4）管道宜埋設(shè)在非機(jī)動車道下。管道的最小覆土深度在機(jī)動車道下不宜小于0.7m。在綠化帶下或庭院內(nèi)的管道覆土深度可酌情減小，但不宜小于0.4m。

在實際設(shè)計過程中，筆者發(fā)現(xiàn)，對于地處山區(qū)的農(nóng)村，這些設(shè)計原則有著比較好的適用性，且取得了不錯的效果。但是對于平原地區(qū)的農(nóng)村，千分之三的最小設(shè)計坡度難以得到保證。對于此種情況，城市污水處理一般設(shè)計采用提升泵對污水進(jìn)行提升以解決該問題。筆者在某些村子也采用了該種方法，但在實際運行過程中，因電費問題、污水泵的看管問題以及維修費用問題，并不能令村民十分滿意。在后期的污水管網(wǎng)設(shè)計中，筆者對管道坡度設(shè)計進(jìn)行了酌情減小，同時采取防淤、清淤措施，才能在一定程度上解決這個問題。

結(jié)語

農(nóng)村生活污水處理是新農(nóng)村建設(shè)的一項重要內(nèi)容。由于農(nóng)村污水具有不同于城市污水的獨特性，急需探索出符合農(nóng)村地區(qū)實際情況的污水處理設(shè)計思路和設(shè)計方法。通過多年的農(nóng)村污水處理設(shè)計實踐，筆者發(fā)現(xiàn)：做好工程設(shè)計選址和管網(wǎng)設(shè)計是農(nóng)村生活污水處理工程發(fā)揮高效的前提條件，厭氧池+人工濕地工藝是比較合適的農(nóng)村生活污水處理工藝。