农村生活污水治理对区域水质提升、生态环境保护、村民身体健康改善、人居环境改善、促进新农村建设都具有积极意义。通过杭州市萧山区楼塔镇管村农村生活污水治理工程设计实例, 充分调研分析村庄现状及生活污水特点, 提出了因地制宜的农村生活污水治理方案, 为农村生活污水治理设计提供借鉴。

浙江省委十三届四次全会作出的“五水共治、治污先行”重大决策, 吹响了浙江省大规模治水行动的新号角。开展农村生活污水治理是浙江省委、省政府作出的重大战略决策部署, 是一项惠泽民生的实事工程, 是打赢“五水共治”攻坚战的关键所在。农村污水治理是“五水共治”的重点和难点。农村污水治理体量大, 缺乏专业的运行维护人员, 这就要求农村污水治理必须遵循经济适用、简便易行原则, 杭州市萧山区楼塔镇管村农村生活污水治理工程设计方案体现了这一特点。

一、村庄概况

1. 地理位置

管村地处杭州市萧山区楼塔镇东, 萧山最南端, 距诸暨市区、富阳市区、萧山市区均35 km, 人称诸萧富三足鼎立宝地。管村由毛岸凉亭、管村、东山吴三个自然村组成, 洲口溪穿村而过, 全村现有农户771户, 2 200余人。毛岸凉亭、东山吴为自然村落, 管村为集镇村, 管村自然村东南区块有规划的新农村, 村中产业有服装类轻工业、商业及农业。

2. 给排水现状

全村已建自来水管网;毛岸凉亭、东山吴村无污水管网, 粪便污水进入化粪池, 化粪池大部分底部渗漏, 厨房、洗涤废水排入附近沟渠或地面, 雨水通过明沟暗渠排入河道;管村部分建有雨污合流管网, 部分农户生活污水接入雨污合流管道, 现有雨污合流管道由于后期维护不及时, 年久失修, 多数已破损, 无法正常进行污水收集;未纳管道的农户污水渗入地下, 或直排于附近的沟渠或地面;毛岸凉亭、管村附近有市政管网。

3. 地形特点

毛岸凉亭户数少, 房屋沿老省道分布, 屋高路低, 两侧高、中间低;管村被洲口溪划为两部分, 溪北主要是农贸市场、饭店、超市等商业区及多层商品房, 溪南房屋密集, 地势较为平坦, 总体地势为西高东低、南高北低, 路面下有较多的暗沟、暗渠;东山吴地势较复杂, 总体为西高东低, 南北方向为中间高、两侧低, 将东山吴村划分为三个区块后, 各区块地势坡度明显。村中主要道路为沥青路及水泥路, 极少部分道路为碎石路。

二、生活污水特点

1. 排放无序

生活污水包括粪便污水、厨房废水、洗涤废水。村中除新农村建房、商品房外, 其他房屋均为农户自建, 房屋结构布局各异, 排水口、化粪池位置分布杂乱, 无序可循。

2. 水量变化大

农村生活污水排放量与用水量密切相关, 生活用水量因气候特点、经济条件、生活习惯的差异而不同。根据实地入户调查, 管村经济条件好, 90%以上的房屋内淋浴、水冲厕所、洗衣机等卫浴设施齐全, 根据《浙江省农村生活污水治理项目设计施工参照要点 (试行) 》, 管村农户的生活用水量取120～180 L/ (人·d) ;房屋的排水管齐全, 农户生活污水为有组织排放, 因此, 生活污水量按用水量的80%计。根据对农户生活习惯的调查, 生活污水集中在06:00～08:00、11:00～13:00、17:00～20:00三个时段排放, 日变化系数在3.0～5.0之间;冬季12月—翌年2月污水排放总量最小, 夏季5—9月污水排放量最大。

3. 水质波动大

参考临近村庄的污水处理站实测进水水质数据, CODCr平均浓度在100～150 mg/L之间, 最高可达250～300 mg/L;NH3-N平均浓度在25～40mg/L之间, 最高可达60～70 mg/L;TP平均浓度在1～4 mg/L之间, 最高可达6～8 mg/L。

三、设计难点

管村地域范围大、地形复杂、房屋密集、商业发达, 污水管网的设计及施工存在诸多难点, 主要如下:

(1) 地势、地形复杂。村中总体地势有坡度, 但局部高低起伏不定;临山区块地下有岩石层, 临溪区块土质松软、地下水水位高。

(2) 基础资料匮乏。地勘资料、地下管线资料、河网水系资料缺乏, 导致设计人员对现场了解不充分, 设计阶段考虑不充分, 后期施工中变更工作量大。

(3) 村庄房屋密集, 巷道狭窄。管村中西部房屋年代久远、间距小、排列不规整, 巷道狭窄, 并有祠堂需要保护, 污水管网的设计和施工非常困难。

(4) 雨污分流实施难度大。村中房屋多为3～4层砖混结构, 大部分二、三楼的卫生间出水口接入了屋顶的雨水排放管道, 要实施雨污分流, 则要对二、三楼的卫生间污水进行截流, 实施难度极大。

(5) 污水管网设计工作量大。由于基础资料缺乏, 设计人员要通过多次现场踏勘了解村庄现状, 要多次与村干部、村民沟通并到每户调查排水现状及排水口位置才能确定设计方案。而农村污水治理工程的设计有严格的时间节点, 设计任务又必须在规定的时间内完成, 因此工期紧张。

四、设计方案

1. 治理模式选择

农村生活污水治理应根据村庄的土地、植物、地形地势、道路交通条件以及居民住宅建设布局等具体情况, 探索因地制宜的农村生活污水收集、治理方式, 既要令污水达标排放, 又要充分考虑今后污水治理回用的需要。

根据对管村现状的调查分析, 本着“因地制宜, 接管优先”原则, 确定三种治理模式:毛岸凉亭、管村为进厂处理模式 (纳市政管网) , 东山吴为集中治理模式 (自建污水处理站) , 位置偏远、地势低或无法接管的污水采用单户、联户等分散处理模式。通过三种治理模式的联合应用, 实现低成本与环境效益的结合。

2. 处理工艺选择

农村生活污水的污染物以有机物为主, 同时含有多种微生物, 不含重金属、有毒物质等难降解污染物, 具有很强的可生化性, 因此, 农村生活污水一般选用生物处理工艺进行处理。农村污水处理站分布分散, 处理规模小, 缺乏专项运营资金, 无专业人员值守, 且距农户较近, 因此, 农村污水处理工艺需具有高效、低投资、低运行费用、易管理维护、耐冲击负荷、处理效果稳定的特点。

东山吴的污水处理站规模分别为30 m3/d、10 m3/d、5 m3/d, 处理站出水排入河道, 出水水质执行浙江省《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》 (DB 33/973—2015) 二级标准, 采用MIO微动力污水处理工艺。

MIO工艺是一种整合了A2/O工艺、生物膜工艺及SBR工艺, 针对农村生活污水处理特点的污水处理工艺。它由接触厌氧池、接触缺氧池、接触好氧池、沉淀池及回流、曝气系统组成, 三种工艺优化组合使得回流耗能明显降低。该工艺在A2/O池中加入了生物填料, 沉淀形式以静沉为主。整套系统的运行由微电脑调配控制, 对污水处理中的曝气、回流等工序进行实时优化。同时, 将设备运行管理智能化, 通过远程通信技术, 实现设备的实时在线监控, 达到远程控制、无人值守的目的, 以适应农村基层缺乏专业技术管理人员的实际情况。

3. 污水收集管网设计

(1) 设计原则

农村污水管网设计应遵循雨污分流、尽可能采取重力流、充分利用地形、避免或减少穿越河道及障碍物、污水管网运行维护最简单、综合费用最小的原则。

(2) 设计要点

(1) 根据村庄地形地势、房屋分布、村委会及村民意见, 充分利用现有坡度, 对污水管网进行平面布置设计, 主 (支) 管的布置应尽可能地使村民矛盾最小、政策处理最简单。

(2) 管道、检查井一般采用开挖施工, 特殊情况下, 管道采用牵引施工、沿驳岸明管施工等方式, 检查井采用沉井施工。

(3) 管道材料的选用是污水管网设计的重点, 污水管一般为重力流管道, 主 (支) 管一般采用HDPE双壁波纹管, 承插接口, 环刚度SN8;部分支管采用UPVC管, 胶水粘接, 环刚度SN4。HDPE、UPVC管兼具耐腐蚀、耐沉降、流量大、寿命长、施工方便、造价相对较低等优点。

(4) 主 (支) 管管径一般根据水量计算确定, 但单个村庄的污水量小, 污水管管径大致可按表1选择。

(5) 管道最小坡度:管径300≥0.003、管径225≥0.004、管径160≥0.005。

(6) 污水管管顶覆土深度在机动车道下不小于0.7 m;非机动车道下不小于0.6 m, 房屋背后不涉及村民活动的区域可酌情减小, 但不宜小于0.4 m;覆土深度不满足要求时, 采取包方加固处理。

表1 污水管管径

(7) 在管道交接处、坡度变更明显、管线走向转折或长度过长需要过渡时须设立检查井, 检查井之间的距离≤20 m。检查井采用塑料井、砖砌井, 检查井规格根据井深、管径、道路宽度等因素确定, 为Φ315～Φ1 000。

(8) 位于道路上的检查井井盖与路面齐平;位于绿化带或农田的井盖应高于地面300 mm以上;位于车行道上的井盖采用重型井盖, 位于非车行道上的井盖采用轻型井盖。

4. 接户管道设计

接户管道应遵循横平竖直的原则, 采用UPVC直壁管, 厨房废水、洗涤废水的接出管径为75 mm, 化粪池进水、出水管径为110 mm, 最小坡度分别为管径110≥0.010、管径75≥0.020。

五、结语

农村生活污水治理设计难度大, 面对基础资料缺乏、前期工作繁琐的现状, 要做好农村生活污水治理工程设计, 就要求设计人员充分调研, 大量收集资料, 掌握现场情况, 并与村镇进行有效沟通;根据当地经济发展水平和生活特点, 科学预测污水量;根据受纳水体的功能要求, 确定污水排放标准;根据村庄及污水排放特点, 因地制宜选择污水治理模式;根据污水处理程度、施工、设备安装、使用及维护管理全方面要求, 选择适宜的污水处理工艺。

作者：李玉蓉 卢钱峰 浙江浙大水业有限公司 江西省江咨工程咨询有限公司