灃西新城農(nóng)村污水治理經(jīng)驗總結

王磊

1研究背景

1.1灃西新城轄區(qū)農(nóng)村污水排放的實情

灃西新城是西咸新區(qū)的五大組團之一，處于大西安城市圈之中，灃西新城是大西安副中心，發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)和硬科技，同時也是國家第一批海綿城市試點城市之一，對區(qū)域水環(huán)境的要求比較高。西咸新區(qū)灃西新城農(nóng)村生活污水無組織排放的村有24個行政村，包括高橋街辦、馬王街辦、大王街辦的，1.7萬戶，約7萬人農(nóng)村人口。隨著灃西新城城鎮(zhèn)化進程加快，農(nóng)村居民生活水平和人口集中化程度提高，農(nóng)村生活污水排放量急劇增加[1]，產(chǎn)生了大量生活污水。由于缺乏有效的污水處理設施，農(nóng)村生活污水的排放造成了河流和水塘的污染，嚴重影響了農(nóng)村的居住環(huán)境[2]。農(nóng)村生活污水包括居民在日常生活中廁所排水、洗滌排水以及廚房排水，稱為 “農(nóng)村三水”[3]。這些生活廢水中含有含有大量的洗滌劑、米糠菜屑、動植物脂肪和人畜糞便等，氮、磷、COD、BOD、TSS、細菌和寄生蟲等成分，是目前農(nóng)村水體環(huán)境污染的主要源頭之一[4]。

與城市生活污水相比，農(nóng)村生活污水濃度低，水質(zhì)相對穩(wěn)定，張鑫[5]等對農(nóng)村生活污水進行了長期的水樣采集分析，結果表明農(nóng)村生活污水一般不含有有毒有害物質(zhì)，BOD、COD 等有機物含量相對較高，同時含有人體糞便物排出的大量細菌、病毒，需做無害化處理。此外，農(nóng)村生活污水產(chǎn)生量小、排放分散、水量變化大，排放具有很強的時間周期性和排放不連續(xù)性，生活污水成分、污染物濃度與農(nóng)村居民的生活習慣、生活水平和用水量有關，排放主要集中在早晨、中午和傍晚，夜間幾乎無排放[6];夏季生活污水排放量高于冬季。生活污水不僅對環(huán)境形成影響，而且對土壤和淺層地下水也造成污染。農(nóng)村生活污水的治理是國家 “十三五”規(guī)劃的重點內(nèi)容之一，國家 “十三五”規(guī)劃明確提出要改善農(nóng)村人居環(huán)境，推進農(nóng)村污水、廁所、垃圾三大革命，因此，開展農(nóng)村生活污水的水質(zhì)水量、排放特點和處理工藝及適用性研究，是改善農(nóng)村人居環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、進行美麗鄉(xiāng)村建設的重要舉措。

1.2治理面臨的問題和技術路徑的選擇

針對灃西轄區(qū)農(nóng)村污水排放特點，結合專項規(guī)劃和鎮(zhèn)級污水處理廠布點，選擇分散式處理和區(qū)域集中處理模式是解決關鍵，根據(jù)農(nóng)村地區(qū)的村莊規(guī)模、住宅分布和地形地勢特點，因地制宜的解決農(nóng)村生活污水收集處理顯得尤為必要，運行可靠、成本較低、工藝抗沖擊能力高，是必須考慮的基本要求。

根據(jù)城鎮(zhèn)污水處理設計規(guī)范，農(nóng)村污水處理常用技術工藝有：常規(guī)活性污泥法（A/O工藝）、生態(tài)濕地法或MBR等。

A/O工藝：其生物反應池由ANOXIC（缺氧）和OXIC（好氧）兩段組成，在系統(tǒng)上是最簡單的同步脫氮工藝，在缺氧和好氧交替運行的條件下可抑制絲狀菌繁殖，克服污泥膨脹，有利于處理后污水與污泥的分離;運行中在缺氧段內(nèi)只需輕緩攪拌，運行費用低。由于缺氧和好氧區(qū)域嚴格分開，有利于不同微生物菌群的繁殖生長，因此脫氮效果非常好。優(yōu)點：流程簡單，投資較合理，容積負荷高，運行成本適中。缺點是除磷效果較差。

人工濕地所運轉的是一套物質(zhì)傳遞及轉化過程，綜合了物理、化學、生物過程[7]，優(yōu)點是工程投資小，能耗低，自動化程度低，缺點是占地大、北方冬季植物死亡處理能力差，后期填料需維護更換。

膜的種類繁多，按分離機理進行分類，有反應膜、離子交換膜、滲透膜等;按膜的性質(zhì)分類，有天然膜（生物膜）和合成膜（有機膜和無機膜）;按膜的結構型式分類，有平板型、管型、螺旋型及中空纖維型等。MBR利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥截留;不僅替代了傳統(tǒng)污水處理工藝中的二沉池，高效地進行固液分離，直接得到水質(zhì)穩(wěn)定的產(chǎn)水;又能在生物池內(nèi)維持高濃度的微生物量，工藝剩余污泥少，能有效去除氨氮，出水懸浮物和濁度接近于零，出水中細菌和病毒被大幅度去除，能耗低，占地面積小，操作管理方便，易于實現(xiàn)自動控制;缺點是運行費略高，但出水水質(zhì)明顯高于前兩種工藝。

灃西轄區(qū)農(nóng)村周邊大部分為基本農(nóng)田，可建設用地較少，同時處理尾水分別排入河道或澇池，為最大程度改善農(nóng)村人居環(huán)境，避免二次破壞生態(tài)環(huán)境，最終選擇工藝流程簡單，占地面積較小，同時處理效果更優(yōu)的MBR工藝作為污水主處理工藝。

2灃西新城農(nóng)村污水治理的經(jīng)驗

根據(jù)灃西新城農(nóng)村處于關中平原城郊結合部的地域特點，污水排放的特點，合理選擇技術路徑，并優(yōu)先治理農(nóng)村區(qū)域黑臭水體，結合農(nóng)村廁所革命，統(tǒng)籌解決農(nóng)村污水處理問題上取得了顯著成果。本文在分析富村、兆倫村農(nóng)村生活污水治理現(xiàn)狀及存在問題的基礎上，結合各村實際情況，提出灃西新城農(nóng)村生活污水處理工藝及處理模式，分析項目產(chǎn)生的社會、環(huán)境效益，為平原區(qū)城郊結合部農(nóng)村污水治理提供參考借鑒。

2.1污水治理模式選擇

2.1.1以鎮(zhèn)帶村模式

富村位于大王街辦駐地以南，距鎮(zhèn)級污水處理廠距離為2.5km，家庭式制醋是該村的一大農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，故選擇納入鎮(zhèn)級污水處理廠的截污納管治理模式，該村有居民350戶，1493口人，日排放污水量約為100噸。通過建立該村獨立的污水收集管網(wǎng)后，利用提升泵站集中排至大王鎮(zhèn)污水處理廠。大王鎮(zhèn)污水處理廠采用MBR工藝，處理規(guī)模為5000噸，出水COD為32 mg/L，氨氮僅為0.3mg/L，TP為0.46mg/L，TN為8.3 mg/L，出水水質(zhì)標準高，優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。同時將大王鎮(zhèn)、馬王街辦附近的13個行政村生活污水全部通過納管收集至大王鎮(zhèn)級污水處理廠進行集中處理。這樣集中收集處理方式，運行費用較低，運行可靠，出水標準高。

2.1.2單獨建站模式

兆倫村處于西咸北環(huán)線與新河之間，遠離大王鎮(zhèn)，有村民450戶，1955人，由于區(qū)域邊界條件受限，無法采用納管模式將污水排入大王污水處理廠，故在該村設立污水處理站，日處理規(guī)模120噸，設2組一體化MBR設備，尾水直接排放至新河。排放標準為《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，全村新建污水主干管約4.5km。由于該村中部高，南北低的地勢條件，在北部設立一處一體化提升泵站提升北區(qū)污水至處理站。該站優(yōu)點：占地小，處理標準高，自動化程度高，可無人值守，和村莊綠化結合，開敞空間成為美麗鄉(xiāng)村的宣傳亮點。

2.2戶廁革命和戶管網(wǎng)改造

戶污水的有效收集，是項目發(fā)揮效益的關鍵，如何解決這一難題呢？要將廁所革命、戶管網(wǎng)改造和污水處理項目統(tǒng)籌結合，系統(tǒng)治理，才能真正發(fā)揮作用。灃西新城對農(nóng)村1.5萬戶居民實行旱廁改水廁，及戶管網(wǎng)改造，同時采取三格式化糞池進行糞便沉淀、發(fā)酵等無害化處理后排入村級污水管網(wǎng)。原農(nóng)戶生活污水散排至街道，最終進入坑塘，形成黑臭水體，污染環(huán)境。只有重新構建戶排污管網(wǎng)，實施雨污分流改造，才能從根源上改變亂排污情況。戶排污管網(wǎng)由浮渣池、化糞池、收集井和污水管道組成，平均每戶增設污水管道長度15米。新建房屋全部要求單獨設計雨水、污水管道。

2.3多措并舉，治理農(nóng)村黑臭水體

因城郊結合部農(nóng)村的流動人口量大、生產(chǎn)生活引起的排水量大及污水處理設施不足，加之村民環(huán)保意識淡薄，亂倒垃圾、小作坊亂排廢水，出現(xiàn)大量未處理的水體直接排入坑塘、澇池或河道，導致村域小微水體水環(huán)境惡化，滋生藍藻，水體發(fā)黑發(fā)臭，出現(xiàn)黑臭水體。農(nóng)村水污染是面源污染、固廢污染合并的綜合性污染，問題亟待解決。

參照《城市黑臭水體整治工作指南》相關要求，灃西新城采用石墨烯光催化水處理技術、菌劑修復、內(nèi)源治理、截污納管、防滲抽排等綜合施策，快速解決農(nóng)村黑臭水體難題，累計治理小微黑臭水體132個。并取得顯著成效。截污納管采用截流方式將污染源頭污水排入城市管網(wǎng)，使其納入污水處理系統(tǒng)。菌劑修復是對藻類滋生或黑臭嚴重的水體的輔助處理技術，達到迅速吸附、混凝、沉淀污染物，達到應急處理效果。內(nèi)源治理是對坑塘邊的積存生活垃圾進行清除，削除污染源。對小作坊排水進行環(huán)保執(zhí)法，查處或增加企業(yè)預處理單元，達標排放。對已有農(nóng)村102處澇池水體污染采取吸附+石墨烯光催化水處理膜的模式進行原位修復治理。石墨烯光催化水處理膜是一種石墨烯摻雜光催化納米半導體片狀膜材料，能在可見光的作用下，轉化成具有超強氧化還原活性的羥基自由基（.OH）和超氧自由基（.O2），分解各類有機物、降解高價重金屬，提升水體溶解氧含量。該技術具有納米材料、原位修復、靶向治污、修復底泥的特點，施工過程中無須抽干黑臭水，不清淤、不耗電、效率高（迅速增加溶解氧）、施工快、易維護等多項優(yōu)點。通過石墨烯技術原位修復治理，水體水質(zhì)優(yōu)于《城市黑臭水體整治工作指南》指標要求，消除水體黑臭。

2.4 取得效果

項目建成對提高了農(nóng)村污水處理設施水平，對改善和提高農(nóng)村人居環(huán)境，建設美麗鄉(xiāng)村起到重要作用。本工程作為灃西新城美麗鄉(xiāng)村建設基礎設施配套的重要組成部分，具有良好的環(huán)境效益、生態(tài)效益和社會效益。通過本項目建設可改善農(nóng)村水環(huán)境，避免污水直排，提高環(huán)境質(zhì)量，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展、農(nóng)村人居健康水平的提升所帶來的直接間接效益將是巨大的?？梢灶A計，本工程投運必將對灃西新城廣大農(nóng)村人居環(huán)境改善起到質(zhì)的改變，對推進全域美麗鄉(xiāng)村建設起到四梁八柱的作用，農(nóng)村傳統(tǒng)的排水模式正在成為歷史，城鄉(xiāng)公共服務均等化的又一項重要指標提前達標。

3小結

農(nóng)村污水是農(nóng)村三大革命之一，也是最為系統(tǒng)、最為專業(yè)、投資最大的工程之一，對在新時代實施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略意義重大，是城鄉(xiāng)協(xié)調(diào)發(fā)展、均衡發(fā)展，體現(xiàn)文明的重要舉措和手段。探索更為經(jīng)濟、實用的處理工藝技術成為新課題。近年來，雖新技術層出不窮，但還未有健全的行業(yè)指導規(guī)范和監(jiān)測要求，還有信息化監(jiān)管上的一些技術未完全突破，還有接戶率不高的實際困難，以及管護經(jīng)費短缺的現(xiàn)實問題，還有中西部、城市和縣區(qū)建設進度不一的短板，需要更多政府、市場和社會三方面共同努力，加以解決。

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（作者單位：陜西省西咸新區(qū)灃西新城管理委員會）