西安臨潼新農(nóng)村污水處理方案探討

趙群英，田芝瑞

(西安工業(yè)大學(xué) 建筑工程學(xué)院，西安 710021)

新農(nóng)村建設(shè)是指在社會(huì)主義制度下，按照新時(shí)代的要求，對(duì)農(nóng)村進(jìn)行經(jīng)濟(jì)、政治、文化和社會(huì)等方面的建設(shè)，最終實(shí)現(xiàn)把農(nóng)村建設(shè)成為經(jīng)濟(jì)繁榮、設(shè)施完善、環(huán)境優(yōu)美及文明和諧的社會(huì)主義新農(nóng)村的目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，“十三五”全國村鎮(zhèn)污水治理規(guī)劃中提出：為了建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村,力求在“十三五”期間，全國村鎮(zhèn)生活污水處理率≥60%。對(duì)農(nóng)村污水進(jìn)行處理,將有效解決 “污水靠蒸發(fā)，垃圾靠風(fēng)刮”的農(nóng)村環(huán)境現(xiàn)狀問題。社會(huì)主義新農(nóng)村的用水方式及污水排放方式與以往相比,發(fā)生了較大的變化。目前，新農(nóng)村污水治理通常面臨以下困難:居民居住分布情況不同;農(nóng)村供水用水方式差異較大;農(nóng)村外出務(wù)工人數(shù)較多，污水排放量不穩(wěn)定[1];多重經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,污水水質(zhì)變得越來越復(fù)雜等。再者，農(nóng)村污水處理工藝與城市污水處理工藝有較大的差別，當(dāng)?shù)氐匦巍夂蚣敖?jīng)濟(jì)條件等因素均會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響[2]。文獻(xiàn)[3]以固原市生態(tài)移民聚居地的原州區(qū)為例，該區(qū)由政府統(tǒng)一規(guī)劃，房屋庭院坐落有序，適合集中式處理模式，采用水解酸化池+人工濕地處理工藝，可實(shí)現(xiàn)缺水地區(qū)水資源的合理利用； 文獻(xiàn)[4]研究對(duì)象豫南地區(qū)地勢(shì)落差較大，且廢棄坑塘較多，經(jīng)過簡單改造可形成跌水曝氣接觸氧化池+人工濕地工藝來處理當(dāng)?shù)匚鬯?。可見，農(nóng)村污水處理工藝應(yīng)根據(jù)不同地區(qū)的特點(diǎn)來綜合考慮。因此，如何因地制宜的選擇農(nóng)村污水處理技術(shù)是解決農(nóng)村生活污水處理問題的關(guān)鍵。本研究對(duì)陜西省臨潼區(qū)新農(nóng)村污水水質(zhì)、處理模式、水量及處理工藝等方面進(jìn)行了調(diào)研與分析論證，力求找出適宜于該地區(qū)污水處理的方案，為新農(nóng)村污水處理提供新思路。

1 研究對(duì)象與方法

臨潼地處關(guān)中平原中部，境內(nèi)河流有臨河、五里河、三里河、沙河、新豐河、戲河、零河、韓峪河、清河和石川河，共計(jì)10條河流，最終均流入渭河。由于各條河流的環(huán)境功能分區(qū)不同，故參考《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)及《渭河水系(陜西段)污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB61-224-2006)排放要求有關(guān)規(guī)定，將不同河流沿線村莊的污水排放標(biāo)準(zhǔn)水項(xiàng)目值分別按一級(jí) A 標(biāo)準(zhǔn)、一級(jí) B標(biāo)準(zhǔn)和二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。本次研究采用入戶走訪和隨機(jī)訪談兩種形式對(duì)陜西省西安市臨潼區(qū)農(nóng)村用水及排水情況進(jìn)行調(diào)研，以街道辦處所管轄區(qū)的，且目前無污水處理設(shè)施的行政村為單元，從各村的常住人口，各戶衛(wèi)生器具設(shè)置情況，各村污水收集方式，各村市政污水管網(wǎng)的距離及各村的污水排放量等方面展開。其中污水排放量為人口數(shù)、每人每天用水量和污水排放系數(shù)的乘積。該調(diào)研歷時(shí)4個(gè)月，共涉及 19個(gè)鎮(zhèn)(街道) 的 53個(gè)行政村，見表1。

表1 調(diào)研的街辦及行政村

續(xù)表1

序 號(hào)街道辦行政村常住人口/人42何寨街辦何寨村3 00043廟底村5 16844交口街辦交口村2 43045南陽村3 46146油槐街辦昌寨村2 25047南張村2 57048北田街辦灘王村5 00049南屯村1 94050任留街辦三王村3 08051西口村1 70052穆寨街辦西王坡村86053石灣村860

2 結(jié)果及分析

2.1 污水的水質(zhì)分析

臨潼區(qū)村鎮(zhèn)居民以種植業(yè)為主[5]，極少部分村莊有小型工廠和養(yǎng)殖場，因此，居民生活用水為主要用水，所產(chǎn)生的污水主要為生活污水。通過入戶調(diào)研和隨機(jī)訪談兩種形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的收集，結(jié)果見表2。由表2可知，90%以上的居民家中用自來水并使用洗衣機(jī)，有自來水并使用水沖廁所、洗衣機(jī)和淋浴間等齊全用水設(shè)施的家庭占84%以上，說明村民生活用水習(xí)慣已接近城市居民的用水水平。

表2 農(nóng)村居民衛(wèi)生器具設(shè)置情況

表3 西北地區(qū)農(nóng)村生活污水水質(zhì)參考值

2.2 污水處理模式分析

表1所列行政村農(nóng)戶居住較集中，村落之間呈連片或獨(dú)立分散分布，且地勢(shì)平坦。各村中污、廢水的收集方式不盡相同，如圖1所示。

圖1 各行政村污廢水的收集形式

由圖1可見，這些村中污、廢水的收集方式包括村中鋪設(shè)有市政管網(wǎng)、明渠與暗渠、明暗渠與管道及無任何收集設(shè)施4種方式。僅有不到10%的村中鋪設(shè)有市政排水管網(wǎng)，這部分村莊產(chǎn)生的污水可直接流入市政城市污水廠進(jìn)行處理。約70%的村中鋪設(shè)有明渠和暗渠，約20%的行政村中既有明渠、暗渠和管網(wǎng)，極少數(shù)村落中無任何收集設(shè)施，這三部分村落產(chǎn)生的污水待處理。

農(nóng)村污水需匯入城市市政管網(wǎng)由城市污水廠進(jìn)行處理，受村鎮(zhèn)距市政排水管的距離、當(dāng)?shù)氐匦魏徒?jīng)濟(jì)條件等因素的影響。臨潼地區(qū)地勢(shì)平坦，經(jīng)過專家論證，本文將距市政污水管網(wǎng)的距離小于5 km行政村的污水并入城市污水系統(tǒng)進(jìn)行處理。各行政村與市政管網(wǎng)的關(guān)系如圖2所示。

由圖2可見，鋪設(shè)明暗渠與既有明暗渠又有管道的行政村中，距離市政污水管網(wǎng)小于5 km的行政村占總統(tǒng)計(jì)村數(shù)量的15%，大于5 km的行政村占總統(tǒng)計(jì)村數(shù)量的75%。距離市政污水管網(wǎng)小于5 km的行政村，可以把污廢水引入市政管網(wǎng)后，再由市政污水處理廠進(jìn)行處理，因此本文方案設(shè)計(jì)不考慮這部分村落。對(duì)于距離市政污水管網(wǎng)大于5 km的行政村，可通過在村莊附近建設(shè)一處農(nóng)村生活污水處理設(shè)施，將村內(nèi)全部污水集中收集輸送至此就地處理，污水處理模式如圖3所示。

圖2 各行政村與市政管網(wǎng)的關(guān)系

圖3 污水的收集模式

由圖3可知，村莊 D 獨(dú)立分布，可單獨(dú)建造一座污水處理站；村莊 E和村莊F 連片分布，可合建一座污水處理站。這種處理模式投資小，處理站占地面積小，易于管理。對(duì)于極少數(shù)無任何收集設(shè)施的村落，可以先在村內(nèi)鋪設(shè)明渠或暗渠，然后再考慮建設(shè)污水處理設(shè)施。

2.3 污水處理站規(guī)模分析

2.3.1 人均用水量

臨潼區(qū)農(nóng)村五口之家用水量為 300～400 L·d-1，即 60～80 L·(人·d)-1，對(duì)照表4的西北地區(qū)村鎮(zhèn)生活用水情況[6]，考慮農(nóng)村污水收集及處理系統(tǒng)建成后，農(nóng)村用水設(shè)施進(jìn)一步完善，預(yù)測用水量會(huì)小幅增加，因此，臨潼區(qū)人均用水量約為75～140 L·d-1。

2.3.2 污水排放系數(shù)

臨潼區(qū)村鎮(zhèn)污水收集情況如圖4所示。由圖4可見，由于經(jīng)濟(jì)條件、管理制度和環(huán)保意識(shí)等因素的影響，臨潼區(qū)村鎮(zhèn)污水并未做到全部收集。約60%的用戶只收集黑水和部分灰水；全部收集的只約占30%，還有約10%的用戶無收集設(shè)備。根據(jù)《西北地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南》[6]中不同村鎮(zhèn)生活污水排放情況(見表5)，結(jié)合臨潼區(qū)農(nóng)村排水現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果，排放系數(shù)取0.7。

表4 西北地區(qū)村鎮(zhèn)生活用水情況

圖4 臨潼區(qū)村鎮(zhèn)污水收集情況

表5 不同村鎮(zhèn)生活污水排放情況

2.3.3 污水站規(guī)模

通過對(duì)19個(gè)街辦，53個(gè)行政村常住人口的調(diào)查，以行政村人口為計(jì)算基數(shù)，計(jì)算出臨潼區(qū)農(nóng)村污水的排放量如圖5所示。

由圖5可見，53個(gè)行政村的污水量大多介于50～270 m3·d-1，考慮到人們生活水平提高，用水量增大，排污量也會(huì)相應(yīng)增大，因此，污水量小于100 m3的村落可建設(shè)日處理量為100 m3的處理站；污水量大于100 m3，且小于150 m3的村落建立日處理量為150 m3的處理站；污水量大于150 m3，且小于270 m3的村落建立日處理量為270 m3的處理站。通過統(tǒng)一污水處理站的規(guī)模，使后續(xù)管理變得更簡單。

圖5 行政村污水排放量

2.4 污水處理工藝

由于臨潼地區(qū)冬季溫度較低，各村污水量少，各收納水體的環(huán)境功能分區(qū)不同，維護(hù)管理技術(shù)人員及運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重缺乏，因此，應(yīng)選擇簡易，易于維護(hù)管理，可靠程度高及維修工作量少的處理工藝。

目前，常用的農(nóng)村污水處理工藝有沼氣池[7]、化糞池[8-9]、滴濾池[10-11]、穩(wěn)定塘[12]、人工濕地[13-14]、凈化槽[15]及基于膜生物反應(yīng)器(Membrane Bio-Reactor，MBR)、序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Proces，SBR)和“厭氧-缺氧-好氧”的污水處理工藝(Anaerobic-Anoxic-Oxic，A2O)為主體的一體化污水處理裝置[16]等。沼氣池和化糞池出水水質(zhì)較差，一般作為污水的初級(jí)處理，故不作為最佳處理方案考慮。滴濾池濾料易于堵塞，給管理造成了一定麻煩，不適宜用于管理水平低的臨潼區(qū)農(nóng)村。表6為備選工藝的技術(shù)可行性、工程實(shí)施和經(jīng)濟(jì)性等因素的比較情況。

由表6可看出，在技術(shù)可行性、溫度適應(yīng)性、出水水質(zhì)、工程實(shí)施和運(yùn)轉(zhuǎn)操作方面，各個(gè)工藝差別不大；雖然凈化槽的占地面積較小，但基建總投資和經(jīng)營成本較高，而且維修管理較難，故不宜作為本次的最佳工藝；一體化出水處理裝置除占地面積占優(yōu)勢(shì)外，經(jīng)營成本、剩余污泥及維修管理方面均略遜于穩(wěn)定塘和人工濕地。農(nóng)村土地較為充裕，所以處理構(gòu)筑物的占地面積對(duì)工藝的選擇影響較小，因此，適宜于臨潼區(qū)的污水處理工藝為穩(wěn)定塘和人工濕地。

表6 污水處理方案技術(shù)、工程實(shí)施和經(jīng)濟(jì)性等因素的比較情況

3 結(jié) 論

2) 臨潼區(qū)村莊農(nóng)戶居住較集中，在鋪設(shè)明暗渠與既有明暗渠又有管道的行政村中，大于5 km的行政村占總統(tǒng)計(jì)村數(shù)量的75%。對(duì)于這部分村莊，可通過在村莊附近建設(shè)一處農(nóng)村生活污水處理設(shè)施，將村內(nèi)全部污水集中收集輸送至此就地處理。

3) 污水處理站的規(guī)模宜為100 m3·d-1、150 m3·d-1和270 m3·d-1三種類型。

4) 通過從技術(shù)可行性、工程實(shí)施和經(jīng)濟(jì)性等方面對(duì)農(nóng)村常用污水處理工藝的穩(wěn)定塘、人工濕地、凈化槽和一體化污水處理裝置進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，臨潼區(qū)污水處理站宜采用穩(wěn)定塘/人工濕地的處理工藝。