丘陵地貌水源保護區污水處置研究

喬巖石 （安徽省城鄉規劃設計研究院，安徽 合肥 230022）

1 研究背景

含山縣長山水庫為備用水源地，水庫位于含山縣仙蹤鎮境內，區域內丘陵起伏，山丘錯雜，山勢大部分坡緩谷寬；山脈走向以南西北東向為主，一級保護區水域外200m范圍內的陸域，水庫陸域以水庫防洪堤壩為邊界，陸域面積0.13km。

二級保護區水域，將長山水庫主要匯水溝渠作為二級保護陸域管理，水域范圍面積4.574km。陸域：二級保護區范圍是一級保護區以外水平距離不小于2000m區域，水庫東側陸域以水庫防洪堤壩為邊界，南側以黃鷹山山脊為邊界，北側以縣道X004為邊界，西側二級保護區陸域拓寬至道路等具有永久性的明顯標志的標示作為分水線，核定陸域范圍面積18.57km。

長山水庫二級保護區內涉及6個行政村，水庫上游較大集鎮為姚廟街道。范圍內總戶數為3276戶，10575人。其中一級水源保護區內現狀村莊一座，住戶46戶，人口168人，已改廁5戶。二級水源保護區內現狀村莊有住戶3276戶，人口10575人，已改廁809戶。

長山水庫東、西側為農田，南側約1.8km為黃鷹山，北側為3.5km為關山。水庫匯水面積57km。水庫總氮指標不能滿足主要由于現有保護區內，生活污水沒有得到有效地收集處理，生活污水通過地表溝渠流入水庫，從而造成總氮超標的現象。

2 現狀污染源分析

2.1 污水管網不完善

由于沒有進行系統規劃方案，設計范圍內污水無法進入污水處理廠，污水直接排放造成周邊水體仍在受到污染。

2.2 污水處理設施缺乏

設計范圍內的污水無終端處理設施。姚廟鎮鎮區（人口規模較大）和村莊污水均直排進入附近河流，對河流造成不同程度的污染。

2.3 缺少統一規劃方案

由于整個區域缺少統一的污水規劃，區內各個村污水的銜接缺少統一的指導，僅進行了部分改廁工程。而區內的污水處理設施的建設也缺少有效的設計指導。

2.4 村民環保意識薄弱

長期以來，農村村莊污水直排習慣成自然，缺乏生活污水有效處理的環保意識。居民生活污水基本是隨意潑灑，由于溝渠極不完善，污水多蓄積在房屋前后的低洼處，或沿著路面順勢流入附近溝渠及水庫。生活污水排放基本與居民生活習慣一致，多集中在農戶做飯、洗衣時間（上午8：00～13：00，下午16：00～19：00），其余時間基本無污水。

2.5 污染源主要為農村生活污水

本飲用水水源地保護區周圍及上游區域污染源較少，區域內無顯著點源污染，主要污染源是一、二級保護區內農村生活污水直排。

3 基本思路

根據《關于答復全國集中式飲用水水源地環境保護專項行動有關問題的函》對于原住居民住宅予以保留，即對保護區內的原住村莊保留。其生產的生活和垃圾必須收集處理；針對原住居民的非經營性新農村建設、安居工程建設項目，可以在飲用水水源二級保護區內保留，但生產的生活污水和垃圾必須進行收集處理。為上述情形配套的污染治理設施可以在飲用水水源保護區內保留，但處理后的污水原則上引到保護區外排放，不具備外引條件的，可通過農田灌溉、植樹、造林等方式回用，或排入濕地進行二次處理。

4 污水量預測及實施方案

通過退田和搬遷，含山縣長山水庫飲用水水源地一級保護區內目前有部分農田，根據國家規范要求，規劃農田，對其進行全面生態修復，恢復為自然濕地。一級保護區內有原居民村莊小楊村一座，根據環辦環監函（2018）767號文確定保留該村莊，并對其產生的生活污水必須進行收集處理，處理后的污水引到保護區外排放。

農村用水指標

4.1 生活污水量預測

根據《安徽省農村生活污水治理技術指引（試行）》中對農村居民日用水量提出了參考值，如下表所示。

根據現場踏勘情況，本次涉及農戶多為旱廁，洗菜洗衣廢水會散排到屋外地面或排水溝，本次考慮過年高峰時的水量，每人每天污水量取50L/cap.d。各村預測總污水量529m/cap.d。

4.2 實施方案

保護區內西高東低，根據地形在一級保護區邊緣設置污水處理場站將大部分污水集中收集處置，在西北部污水人口較為集中的區域，設置一座污水處理站。詳見如下：

①小楊村位于一級水源保護區內，在小楊村建設一體化污水處理站，鋪設污水管道，將小楊村、科陳村以及二級保護區內的生活污水收集后，匯入污水處理站處理，用壓力管道排入水源保護區外。

②對長山水庫影響較大的上游水域邊的村莊污水，集中收集處理后，排入附近水體。

③加快二級水源保護區范圍內的住戶改廁工作，對尚未完成改廁的住戶進行改廁，所有廁所污水均通過污水管網接入污水處理廠。

④沿各個住戶院落設置排水溝，收集洗浴廢水及廚房廢水，就近計入污水管道，最終也進入污水處理站處理后達標引到保護區外排放。

5 工程設計

5.1 污水處理站設計

污水經管網匯集后首先進入污水格柵渠，通過格柵去除污水中較大的漂浮物，然后流至后端沉砂池，去除污水中較重的無機顆粒，最后進入調節池，調節污水的水質、水量。

根據規模和項目區情況，從后期運維、工程投資、施工難度等角度考慮，污水站采用模塊化設備。結合區域進水水質和出水標準，考慮到農村污水的特殊性以及后期運維管理的需求，本次采用改良型A/0+MBR工藝，主要包含預脫硝區、厭氧區、缺氧區、好氧區、沉淀區、過濾區和清水區。污水經處理后排放標準達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A標準。

5.2 污水管道工程設計

5.2.1 管道路由

保護區內村莊及道路多在相對較高地域，若管道沿現狀道路敷設，高低起伏過于明顯，不利于重力管網布置，方案考慮管道敷設時不拘于現狀道路周邊，而根據村莊周邊地勢較低處布管，整體排向由西向東排至區域內相對低處，即水庫西側邊設置主干管，最終排入污水處理廠。

5.2.2 設計坡度

根據水源保護區地形情況，該工程地形高差較大區，如果設計管道坡度較大，雖然可以減小管徑及埋深、方便施工，但坡度過大同樣流量下的流速必然增大，流速過大易造成管道損壞，相應增加了管道的日常維護費用，對于這樣的地區管道坡度在選擇時根據管道的最大流速來確定管道坡度，局部不滿足時，考慮采用跌水等措施來解決流速過大問題。

5.2.3 管道設計埋深

本設計管頂最小覆土深度，以保證管道承受一定的外部荷載，并處于冰凍線以下為原則。為了避讓部分過境地下設施，考慮農田后期復耕，一般將污水管道的覆土深度至少為1.5m。

管道也不宜埋深太深，因為埋得越深，建設成本相應就越高，同時運行和維護成本也就越高。考慮到保護區內地形地質情況，一般埋深6.0m以內是可以接受的。如果埋深超過了6.0m，建設污水提升泵站。

5.2.4 設計流速

如果污水在長時間內低速流淌，固體雜物就會在管內沉積，這樣不僅會減少過流斷面，還會對管道造成腐蝕。因此污水管道設計時應使污水流速大于最小不淤流速。設計污水管道坡度是確保在半滿流的情況下,最低流速不小于0.6m/s。雖然建設坡度大的管道費用比維護相對坡度緩和的管道費用要高，為便于管理設計中采用稍大的具有自清流速的坡度。為了防止管道不因流速過快而受沖刷造成管道損壞，管道最大平均設計流速控制在2.5m/s～5.0m/s。

6 結語

水源保護區的污水收集處理工作既可以保護城鎮飲用水水源地，又改善了保護區及周邊的環境污染，具有良好的社會效益、環境效益。