導讀

隨著新農(nóng)村建設(shè)的推進和村鎮(zhèn)居民生活水平的逐步提高，我國村鎮(zhèn)生活污水排放量也日益增大。但村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)設(shè)施建設(shè)卻嚴重滯后。據(jù)住建部2015年城鄉(xiāng)建設(shè)統(tǒng)計公報顯示，截至2015年，我國行政村的污水處理率僅為11.4%，絕大多數(shù)農(nóng)村污水未經(jīng)處理直接排入水體，造成水環(huán)境污染嚴重，水體黑臭現(xiàn)象增多，不僅威脅居民的身體健康，還阻礙了我國村鎮(zhèn)生態(tài)文明建設(shè)。因此，未來的村鎮(zhèn)污水處理市場需求巨大。

與城市污水特征不同，我國村鎮(zhèn)污水具有規(guī)模小、面廣、分散、水質(zhì)水量變化大等特點，且我國地區(qū)差異性顯著，村鎮(zhèn)經(jīng)濟發(fā)展水平參差不齊，因此，不宜照搬傳統(tǒng)的城市污水處理工藝技術(shù)及模式。應針對村鎮(zhèn)污水特點及我國村鎮(zhèn)地區(qū)特點因地制宜進行村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)設(shè)計。

1村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)分類

1.1我國村鎮(zhèn)空間分布特點

我國村莊空間分布區(qū)域差異特征顯著，整體上呈現(xiàn)出聚集、隨機、離散均勻分布的并存空間分布模式。東南半壁區(qū)域的村莊空間分布密度高于西部地區(qū)和北方邊境地區(qū)。不同地域類型區(qū)村莊空間分布模式特征各異。平原地區(qū)的村莊空間分布密集，空間分布模式以隨機、分散為主，村莊之間鄰近距離較近。高寒山區(qū)、沙漠邊緣地帶，村莊空間分布密度極低，村莊之間鄰近距離偏大，村莊空間分布相對聚集。丘陵、山地交匯過渡地帶，村莊空間分布密度較大，空間分布模式偏向隨機分布。相對村莊而言，我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)空間分布區(qū)域差異性也較大，但相對村莊而言，整體分布相對比較集中。

1.2村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)投資分析

村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)包括收集管網(wǎng)和污水處理終端兩部分。在相對集中的村鎮(zhèn)，管網(wǎng)的投資費用一般約為處理終端的2倍。但在相對分散的村莊時，管網(wǎng)的投資將是處理終端的3~4倍，甚至更高。根據(jù)工程經(jīng)驗，村鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)和處理終端總投資費用相對變化趨勢如圖1所示。從圖1 中可以看出，當村鎮(zhèn)污水處理終端設(shè)施建設(shè)越分散，處理終端的總投資費用就相對越高，而收集管網(wǎng)的投資費用就越低;當村鎮(zhèn)污水處理終端設(shè)施建設(shè)越集中，收集管網(wǎng)的投資費用就越高，而處理終端的投資費用就越低。收集管網(wǎng)和處理終端的總投資也是隨終端設(shè)施建設(shè)分散到集中的程度而先下降后上升。因此，應根據(jù)各地區(qū)居民居住密度、分散程度、污水收集輸送距離等對村鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)和處理終端進行統(tǒng)一優(yōu)化，如通過增加污水處理終端實施的數(shù)量進行分散化處理，從而減少管網(wǎng)投資。

圖1村鎮(zhèn)污水收集管網(wǎng)和處理終端總投資費用相對變化趨勢

1.3村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)分類

根據(jù)上述分析，并結(jié)合我國村鎮(zhèn)及村鎮(zhèn)污水的特點，將我國村鎮(zhèn)污水處理按照規(guī)模大小系統(tǒng)的分為戶級、村級和鎮(zhèn)級3種集中程度不同的污水處理系統(tǒng)，適用條件如表1所示。

2村鎮(zhèn)污水處理工藝技術(shù)路線選擇

2.1村鎮(zhèn)污水處理工藝技術(shù)路線選擇原則

(1)因地制宜。我國村鎮(zhèn)具有分布廣、散，地形地貌復雜，經(jīng)濟相對落后，區(qū)域差異性大等特點，因此，村鎮(zhèn)污水處理工藝路線的選擇務(wù)必統(tǒng)籌考慮村鎮(zhèn)的地域性差異，針對不同地區(qū)、不同地形地勢、不同地理氣候條件以及經(jīng)濟發(fā)展水平，作對應的設(shè)計調(diào)整。

(2)優(yōu)先考慮資源化利用。我國水資源匱乏，應優(yōu)先考慮村鎮(zhèn)污水的處理及就地資源化利用，尤其是對于我國北方及西部缺水干旱地區(qū)。

(3)經(jīng)濟高效。村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)要投資省、運行能耗低，與村鎮(zhèn)的經(jīng)濟發(fā)展水平，村民的經(jīng)濟承受能力相適應。工藝設(shè)計可靠穩(wěn)定，出水滿足排放標準要求。

(4)易于管理，穩(wěn)定可靠。村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施要盡量簡單，方便管理及運行維護，并能長久穩(wěn)定有效發(fā)揮其作用。

2.2戶級污水處理工藝路線

我國大部分農(nóng)村及欠發(fā)達鄉(xiāng)鎮(zhèn)居住相對比較分散，且配套污水管網(wǎng)差，若集中建設(shè)污水處理設(shè)施管網(wǎng)投資費用高。因此，針對分布相對分散的村莊采用戶級污水處理系統(tǒng)。戶級污水處理可采用基于生物膜法開發(fā)的地埋式一體化污水處理裝置，核心技術(shù)為生物接觸氧化技術(shù)。其處理工藝路線如圖2所示。

圖2戶級污水處理工藝路線

村民生活污水先進入化糞池，經(jīng)過化糞池沉淀消解后再進入戶級污水處理裝置。在污水處理生化單元內(nèi)通過生物填料上面附著的厭氧、缺氧、好氧微生物等多種微生物的生化反應，去除有機污染物和氮磷物質(zhì)，通過生化處理后的水進入澄清沉淀池進行固液分離，上清液達標排放或綠化回用。

2.3村級污水處理工藝路線

針對居住相對集中的村莊采用村級污水處理系統(tǒng)。村級污水處理可采用地埋式多級生物接觸氧化技術(shù)。該技術(shù)是在傳統(tǒng)生物接觸氧化法的基礎(chǔ)上，將反應單元設(shè)計成多級形式，各級形成不同功能的優(yōu)勢微生物菌群，通過其協(xié)同作用，大大提高了污水處理效率。其工藝路線如圖3所示。

圖3村級污水處理工藝路線

村級生活污水由排水系統(tǒng)收集后，進入污水處理站的格柵井，去除較大的懸浮物及顆粒雜質(zhì)后進入調(diào)節(jié)池，進行水量水質(zhì)調(diào)節(jié)，再提升至多級生化處理單元內(nèi)，通過生物填料上面的厭氧、缺氧、好氧微生物等的生化反應，去除有機污染物及氮磷。再自流進入沉淀池進行固液分離。當出水要求達到一級A標準或是更高標準時，可增加生化處理單元，同時，在澄清沉淀池后設(shè)置石英砂過濾器，處理后的清水經(jīng)紫外消毒后達標排放。

2.4鎮(zhèn)級污水處理工藝路線

針對相對集中的鄉(xiāng)鎮(zhèn)采用鎮(zhèn)級污水處理系統(tǒng)。鎮(zhèn)級污水處理采用以生物轉(zhuǎn)盤為核心的高效生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)。高效生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)是在傳統(tǒng)生物轉(zhuǎn)盤的基礎(chǔ)上，通過改進生物盤片的結(jié)構(gòu)及性能，使盤片比表面積及掛膜效率大大增加，從而大幅提高了污水處理效率。其工藝路線如圖4所示。

圖4鎮(zhèn)級污水處理工藝路線

鎮(zhèn)級生活污水首先進入預處理系統(tǒng)，攔截大的雜物、沉淀懸浮物和調(diào)節(jié)水量。再進入高效生物轉(zhuǎn)盤單元，生物轉(zhuǎn)盤以一定的線速度不停地轉(zhuǎn)動，生物膜交替的與污水和空氣接觸，變成一個連續(xù)的吸氧、吸附、氧化分解過程，從而使污水得到凈化。與此同時轉(zhuǎn)盤上的生物膜也同樣經(jīng)歷掛膜、生長、增厚和老化脫落的過程，脫落的生物膜可進入泥水分離系統(tǒng)。泥水分離后上清液經(jīng)紫外消毒后達標排放。污泥采用移動式污泥處理裝備，可同時解決多個廠(站)的污泥處理問題。

3村鎮(zhèn)污水處理工程實踐

3.1戶級污水處理工程實踐

3.1.1項目名稱

吉林省和龍市惠章屯8個戶級生活污水處理項目，見圖5。

圖5和龍市惠章屯戶級污水處理項目現(xiàn)場

3.1.2項目概況

惠章屯是吉林省延邊朝鮮族自治州和龍市南坪鎮(zhèn)的一個村民小組，人口60人。該村住戶較分散，考慮到集中式處理難度較大，故采用分散式聯(lián)戶處理模式，每2~4戶聯(lián)合建一個戶級污水處理站，處理規(guī)模為1 m3/d，共建了8個污水處理站，總處理規(guī)模為8 m3/d，實現(xiàn)了惠章屯生活污水的全覆蓋。該項目采用EPC模式。項目采用SMART-SDT地埋式一體化裝置，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB 18918-2002)一級B排放標準，處理后的污水就近排入村邊排水溝。目前該項目正處于建設(shè)期收尾期，即將正式投入運行。

3.1.3項目工藝流程及技術(shù)路線(見圖6)

圖6和龍市惠章屯戶級污水處理工藝流程

村民生活污水先進入兩格式化糞池，化糞池第一格設(shè)有格柵攔截大的固體懸浮物，同時居民廚房排出的含油污水在第一格進行隔油;上清液進入第二格，通過管道收集進入下一戶化糞池;2~4戶為一個處理單元，通過化糞池、管路串聯(lián)起來，最終將污水引入戶級污水處理設(shè)備。污水依次流經(jīng)第1、2處理單元，在污水處理單元內(nèi)通過生物填料上面附著的厭氧、缺氧、好氧微生物等多種微生物的生化反應，在去除有機污染物的同時實現(xiàn)同步硝化和反硝化作用，達到脫氮除磷目的，通過兩級生化處理后的水進入澄清沉淀池進行固液分離，上清液達標排放至出水井，再通過提升泵提升至村邊排水溝達標排放。

3.2村級污水項目典型案例

3.2.1項目名稱

北京市通州區(qū)姚辛莊村生活污水處理項目。

3.2.2項目概況

北京市通州區(qū)姚辛莊村污水處理項目是首都副中心村級治污第一完成項目，位于北京市通州區(qū)馬駒橋鎮(zhèn)東北側(cè)姚辛莊村，緊鄰七支渠中上游，服務(wù)人口2 435人。該項目總規(guī)模為250 m3/d，采用BOT模式，特許經(jīng)營年限15年，采用SMART“新麥田”設(shè)計理念，項目工藝采用SMART-PFBP多級生物接觸氧化工藝，出水水質(zhì)執(zhí)行《北京市水污染物綜合排放標準》(DB 11307-2013)表2的B標準。項目現(xiàn)場照片見圖7。

圖7姚辛莊村級項目現(xiàn)場

3.2.3項目工藝流程及技術(shù)路線

項目采用的工藝流程如圖8所示。

圖8姚辛莊村級污水處理工藝流程

生活污水通過排水管網(wǎng)收集至集水井，由一級提升泵提升至格柵井，去除較大的懸浮物及顆粒雜質(zhì)后進入調(diào)節(jié)池，進行水量水質(zhì)調(diào)節(jié)，再提升至多級生化處理單元內(nèi)，通過生物填料上的厭氧、缺氧、好氧微生物等的生化反應，去除有機污染物及氮磷。再自流進入沉淀池進行固液分離，上清液再通過石英砂過濾器過濾，進一步去除懸浮物。處理后的清水經(jīng)紫外線消毒后達標排放。

3.2.4項目實際運行效果及運行成本

(1)項目實際運行效果。姚辛莊村級污水處理項目自2016年2月中旬開始調(diào)試，3月開始正式運行，至今已運行1年半。項目運行期間的日平均處理效果見表2所示。從表2中可以看出，出水COD、NH3-N、TN、TP等污染指標均可優(yōu)于DB 11307-2013中表2的 B排放標準，實現(xiàn)達標排放。

(2)項目實際運行成本。該項目自建成并投入使用以來，一直基本保持正常運行，運行費用約為15元/t，主要包括人工費、電費、藥劑費等費用。該項目利用太陽能光伏技術(shù)提供動力，將處理后的污水優(yōu)先用于澆灌站區(qū)里面的花草木，達到節(jié)約能耗和資源化利用的雙重目的，既美化了站區(qū)環(huán)境，又減少了自來水的使用，還節(jié)省了能耗。

3.3鎮(zhèn)級污水項目典型案例

3.3.1項目名稱

湖南省長沙縣18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施全覆蓋工程。

3.3.2項目概況

湖南省長沙縣18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設(shè)施全覆蓋工程是湖南省長沙市環(huán)境保護三年行動計劃的標志工程之一，也是長沙縣社會主義新農(nóng)村建設(shè)的重點工程。該工程包括“16+2”個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠，具體是指長沙縣16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的投資、建設(shè)、運營(BOT)和管網(wǎng)等配套建設(shè)工程的建設(shè)、移交(BT)，以及原有的2個污水處理廠的托管運營(OM)，總設(shè)計規(guī)模達3.44萬m3/d。項目采用BOT模式，特許經(jīng)營年限30年，采用SMART-HRBC高效生物轉(zhuǎn)盤工藝技術(shù)，出水水質(zhì)執(zhí)行GB 18918-2002一級B標準。圖9為項目現(xiàn)場照片。

圖9長沙縣黃花鎮(zhèn)污水處理廠現(xiàn)場

3.3.3項目工藝流程及技術(shù)路線

項目采用的工藝流程如圖10所示。

圖10長沙縣某分水廠工藝流程

“生物轉(zhuǎn)盤+濾布濾池”是該項目的主體工藝，污水經(jīng)管網(wǎng)收集后首先通過格柵等預處理設(shè)施，以攔截較大的顆粒及懸浮物，為后續(xù)處理構(gòu)筑物的穩(wěn)定運行創(chuàng)造有利條件，然后經(jīng)多功能預處理池進行沉淀、水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)等預處理，再提升至高效生物轉(zhuǎn)盤進行生化處理。生物轉(zhuǎn)盤出水再經(jīng)過濾布濾池進行快速過濾，去除懸浮物后，自流至消毒池消毒，最終達標排放。

3.3.4項目實際運行效果及運行成本

(1)項目實際運行效果。湖南省長沙縣18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理項目自2011年建設(shè)，2012年全面投入運營，至今已運行近5年。連續(xù)近21個月(近600天)對某廠的水質(zhì)指標進行監(jiān)測，各污染物進出水日平均濃度見表3所示。從表3中可以看出，出水COD、NH3-N、SS等污染指標均可達到GB 18918-2002一級B排放標準，實現(xiàn)達標排放。目前，該項目一級B的排放標準已不能滿足環(huán)境容量要求，下一步，該項目將進行提標改造，排放標準提升至GB 18918-2002一級A排放標準。

(2)項目實際運行成本。該鄉(xiāng)鎮(zhèn)打捆項目自建成并投入使用以來，一直基本保持正常運行，運行費用約為1元/m3，主要包括人工費、電費、藥劑費等費用。該項目的建成及投入使用，大大改善了所服務(wù)區(qū)域的水環(huán)境質(zhì)量，大力提升了居民的生活質(zhì)量。

4結(jié)論

(1)針對我國村鎮(zhèn)及村鎮(zhèn)污水的特點，將我國村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的分為戶級、村級和鎮(zhèn)級3種集中程度不同的污水處理系統(tǒng)，其中，戶級污水處理規(guī)模為0.1～10 m3/d以下。村級污水處理規(guī)模為10～500 m3/d。鎮(zhèn)級污水處理規(guī)模一般為500 m3/d 以上，但一般不超過10 000 m3/d。

(2)村鎮(zhèn)污水處理工藝路線選擇應遵循因地制宜的原則。戶級污水處理可采用地埋式一體化污水處理裝置;村級污水處理可采用地埋式多級生物接觸氧化技術(shù);鎮(zhèn)級污水處理可采用高效生物轉(zhuǎn)盤技術(shù)。

(3)通過吉林省和龍市戶級、北京市姚辛莊村級、湖南省長沙縣鎮(zhèn)級等多個典型村鎮(zhèn)污水處理工程實踐，為我國村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)提供案例參考。

來源:給水排水  作者:王俊安等 

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