生態(tài)友好型農(nóng)村污水處理站建設與管理模式探究

韓惠子， 黃青飛， 韓慧基， 李 辰， 潘 軍， 周 凱

(1.墨爾本大學，澳大利亞墨爾本VIC3010；2.安徽舜禹水務股份有限公司，安徽合肥231131)

中共十八大將生態(tài)文明建設納入“五位一體”總布局以來，引起了中央至地方高度重視[1]。農(nóng)村生態(tài)文明建設是我國生態(tài)文明建設的重要組成部分，是實現(xiàn)鄉(xiāng)村振興的重要內(nèi)容，農(nóng)村生活污水處理是其中的關(guān)鍵一環(huán)。全面推進農(nóng)村生活污水治理，是深化治理人居環(huán)境、保護生態(tài)環(huán)境、促進農(nóng)村節(jié)能減排、提高農(nóng)民生活品質(zhì)的重要途徑。2018年2月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)的《農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動方案》提出梯次推進農(nóng)村生活污水治理，因地制宜采用污染治理與資源利用相結(jié)合、工程措施與生態(tài)措施相結(jié)合、集中與分散相結(jié)合的建設模式和處理工藝。

但是實際的污水項目建設中，由于鄰避效應，對于污水場站可能帶來的惡臭、噪聲等負面影響，百姓較易產(chǎn)生抵觸、厭惡情緒。因此，以農(nóng)村生態(tài)文明建設為基調(diào)，依托當?shù)刈匀痪坝^特色，以自然和諧、生態(tài)活水為主題，以讓清潔水回歸自然為目標，消除百姓擔憂的隱患問題，讓群眾參與管理當中，有效破解“鄰避效應”，實現(xiàn)建設期間百姓“零阻力”，打造低成本、易維護、環(huán)境佳的生態(tài)友好型污水處理場站將是農(nóng)村污水治理的一大趨勢[2]。

另外，對于農(nóng)村污水處理場站的運營維護普遍存在“重建輕管”的問題，造成場站建好后出現(xiàn)無人維護或者維護不及時、場站出水水質(zhì)較差以及后期“曬太陽”等局面。對于農(nóng)村污水處理場站，不能照搬城市污水處理廠的管理模式，必須要結(jié)合區(qū)域特點，制定適合農(nóng)村區(qū)域的運營管理模式，實現(xiàn)運維管理工作的簡便化、無人化、透明化和智慧化。

基于此，筆者重點研究了生態(tài)友好型污水處理站的優(yōu)勢特點和運營管理辦法，以期為農(nóng)村污水處理和管理的途徑和模式提供參考、借鑒。

1 生態(tài)友好型污水處理場站

1.1 場站簡介

生態(tài)友好型污水處理場站是將生態(tài)治理理念融入到農(nóng)村污水治理，將生物處理和生態(tài)強化融合，其中生物處理采取多級AO工藝技術(shù)。為了方便運輸和運維管理，處理構(gòu)筑物采用地上式集裝箱一體化污水處理設備，方便后期將村民納入污水運維管理，提高村民污水治理的參與性。生態(tài)強化采取鋼筋混凝土形式的反硝化生態(tài)濾池，生態(tài)濾池內(nèi)種植搭配各種水生植物，與周邊環(huán)境融為一體，場站整體打造成小型景觀花園，改變周邊群眾對以往污水場站“臟、亂、差、臭”的固有印象，實現(xiàn)“鄰避效應”向“睦鄰效應”的轉(zhuǎn)變，如圖1、圖2所示。這種工藝組合形式對COD降解、深度脫氮除磷具有較為明顯的效果，出水可穩(wěn)定達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級A標準。

圖1 生態(tài)友好型污水處理站效果圖Fig.1 Design sketch of ecological sewage treatment station

圖2 生態(tài)友好型污水處理站實景圖Fig.2 Reality images of ecological sewage treatment station

1.2 場站形式

生態(tài)友好型污水處理場站是一種從實際出發(fā)，適合農(nóng)村污水治理的全新場站建設形式，方便后期運維管理，其主要目的在于提高周圍群眾對于污水場站的可接受度，實現(xiàn)“睦鄰效應”。根據(jù)“工業(yè)化、標準化、模塊化、自動化”的場站設計理念，生態(tài)友好型污水處理場站可分為“水苑-徽園系列”、“水苑-田園系列”以及其它適合項目本地特色的場站形式。筆者主要對應用較為普遍的“水苑-徽園系列”、“水苑-田園系列”兩種場站形式進行介紹。

1.2.1水苑-徽園系列

依托徽派建筑特色，灰墻、白瓦、馬頭墻等設計元素，打造出設備整體以白灰為主、底部為灰色的標準化站區(qū)，場站效果如圖3所示。

圖3 水苑-徽園系列污水處理站效果圖Fig.3 Design sketch of Huiyuan-Water Garden ecological sewage treatment station

1.2.2水苑-田園系列

依托場地自然景觀特色，融合田園地形地貌為背景，用PVC外墻掛板、石磚、木頭等設計元素體現(xiàn)自然之美，設備采用集裝箱外衣設計，整個站區(qū)為流動型田園設計，打造出純凈、環(huán)保、回歸自然的概念，場站效果如圖4所示。

圖4 水苑-田園系列污水處理站效果圖Fig.4 Design sketch of Huiyuan-Countryside ecological sewage treatment station

1.3 工藝簡介

生態(tài)友好型污水處理場站所用主工藝為“A2O+AO+反硝化生態(tài)濾池”，其工藝流程如圖5所示。

圖5 污水場站整體工藝流程Fig.5 Process flow chart of sewage treatment plant

生活污水(“黑水”和“灰水”)通過污水管網(wǎng)流入格柵池，由格柵截留較大的懸浮物，隨后進入調(diào)節(jié)池進行均質(zhì)、均量，再進入一體化污水處理設備，降解處理COD、BOD和氮磷等污染物，最后設備出水流入生態(tài)濾池，對污水進一步處理后達標排放。

一體化設備集厭氧區(qū)、前置缺氧區(qū)、前置好氧區(qū)、后置缺氧區(qū)、后置好氧區(qū)、沉淀池、清水區(qū)、消毒模塊、設備區(qū)、排空、排泥裝置為一體，并利用富余的氣體實現(xiàn)硝化液回流，設備出水接紫外線消毒裝置。該系統(tǒng)采用AAO-AO主體工藝，在傳統(tǒng)AAO的基礎上增加后置好缺氧段和深度凈化段，強化脫氮效果的同時保證SS等其他污染物穩(wěn)定達標，并具有工藝模塊化、多模式運行、氣動循環(huán)釋氣回流等特點，其出水水質(zhì)可達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》(GB18918—2002)一級標準或各省市出臺的《農(nóng)村生活污水處理設施水污染排放標準》等地方標準相關(guān)要求。

設備生化區(qū)采用接觸氧化法，容積負荷高，耐負荷沖擊能力強，同時強化了有限池容和低溫季節(jié)的硝化能力。在生化區(qū)投加彈性填料，在前置缺氧區(qū)、前置好氧區(qū)、后置缺氧區(qū)、后置好氧區(qū)設有曝氣裝置，充氧曝氣裝置采用管式曝氣，富余曝氣氣體實現(xiàn)微動力循環(huán)硝化液回流，降低工程投資和運行成本。

1.4 場站特點

1.4.1基本原則

很多農(nóng)村污水處理設備出現(xiàn)白天“曬太陽”、晚上“曬月亮”的現(xiàn)象，主要原因在于不符合農(nóng)村實際情況。針對農(nóng)村污水治理，生態(tài)友好型污水處理場站堅持“建得起、用得省、管得好”的基本原則，其中“建得起”體現(xiàn)了場站建設的經(jīng)濟性，“用得省”體現(xiàn)了場站運行的節(jié)能性，“管得好”體現(xiàn)了場站管理的長效性。通過3個基本原則的落實，實現(xiàn)生態(tài)友好型污水處理場的長效運行。

1.4.2基本路線

地域、經(jīng)濟水平、文化習慣等造成了不同地區(qū)農(nóng)村污水項目治理的差異性，生態(tài)友好型污水處理場站堅持“因地制宜、量身打造、智能低耗、精準治污”為基準路線，針對農(nóng)村污水處理“因地施策、因村施策”，實現(xiàn)了對農(nóng)村污水的有效治理。

2 管理模式選擇

為了做好農(nóng)村污水處理設施的運維管理工作，更好地服務業(yè)主、服務社會，需要建立一套有制度、有標準、有隊伍的運行維護管理機制。筆者以安徽省某縣范圍內(nèi)共計82個生態(tài)友好型污水處理場站的運營管理為例，梳理了一套適用于農(nóng)村分散式污水處理設施運維管理模式。

2.1 運維管理體系明晰化

根據(jù)項目情況，建立責任劃分管理體系，具體可歸納為“六位一體”，即：區(qū)縣主管部門為管理考核主體、鎮(zhèn)政府(街辦)為協(xié)調(diào)主體、環(huán)保局或第三方檢測機構(gòu)為檢測主體、村級組織為監(jiān)督主體、農(nóng)戶為受益主體、第三方企業(yè)為服務主體。

① 區(qū)縣主管部門(如水務局、住建局)：主要負責農(nóng)村污水處理設施運行維護的管理、日常工作制度的制定、對運維單位的運維工作實施指導、監(jiān)督和考核以及運維信息資料的上報工作。

② 鎮(zhèn)政府(街辦)：協(xié)助解決轄區(qū)內(nèi)設施運維工作中的矛盾糾紛。

③ 環(huán)保局或第三方檢測機構(gòu)：定期對污水處理設施出水取樣檢測，檢測結(jié)果作為縣考核主管單位及主管單位考核運維單位的主要依據(jù)。

④ 村級組織：配合運維單位開展農(nóng)村污水處理設施運維工作；發(fā)現(xiàn)問題可直接上報主管單位；完善村規(guī)民約，把污水設施運維納入其中。

⑤ 農(nóng)戶：做好接戶管、化糞池等的日常管理維護工作。

⑥ 運維單位：依據(jù)運維服務合同，第三方運維公司負責污水處理設施的日常養(yǎng)護、巡查和故障排除，保證設施正常運行；建立運維管理制度和臺賬；定期向主管部門匯報相關(guān)情況。

每個主體各司其職，齊心協(xié)力，共同保障農(nóng)村污水處理設施的穩(wěn)定運行。

2.2 運維管理智能化

針對農(nóng)村分散式污水站數(shù)量大、分散、交通不便、投入大、運維成本高、缺乏專業(yè)人員、區(qū)域行政分散式管理的特點，一旦管理不善，污水處理設施將在2年內(nèi)面臨高故障率危險。為了提高管理效率，確保污水處理設施正常運行，對于污水處理項目在每個場站統(tǒng)一采用“智能化監(jiān)控管理+人工巡檢”的線上線下2種方式。

2.2.1智能化運維管理

智能化運維管理體系根據(jù)客戶需求，結(jié)合實際運維需要，依托大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，對監(jiān)測范圍內(nèi)的農(nóng)村污水處理設施運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，隨時掌握設施動態(tài)。

通過智能化運維管理，可實現(xiàn)的主要功能包括：

(1)遠程監(jiān)視

通過運維管理平臺、手機APP或PC端，監(jiān)控每個站點中各臺設備的運行狀態(tài)(如風機、水泵的運行狀態(tài)，液位、壓力的當前數(shù)值等)；此外，用戶可通過運維管理平臺查看設備運行記錄，也可對運維單位進行下發(fā)通知公告。

(2)遠程控制

運維人員可在線進行污水處理設備啟停等操作，節(jié)省運維成本，實現(xiàn)無人值守或少人值守。

(3)掌上巡檢

在有網(wǎng)絡的地方，運維人員或用戶可隨時隨地通過手機APP或PC端對監(jiān)測范圍內(nèi)的污水處理設施進行監(jiān)控。

(4)故障告警

一旦設備出現(xiàn)問題，系統(tǒng)會自動、及時通過“短信通知”或“電話告知”功能，將現(xiàn)場故障信息(如站點名稱、設備名稱、故障時間)傳送給管理人員。

(5)統(tǒng)計報表

系統(tǒng)及時記錄污水處理流量、設備運行參數(shù)(總運行時間、啟停間隔和電耗)、水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)等，形成報表，便于成本分析。

2.2.2人工現(xiàn)場巡檢與日常工程

① 現(xiàn)場檢查、維護：風機、水泵的運行狀態(tài)，流量、液位、壓力的當前數(shù)值情況；配件損壞、故障原因確認、故障修復以及故障人工報修；雜草清除、浮渣、污泥清掃、藥劑更換。

② 水樣采集：采集進、出水水樣，及時提交運維部化驗室。

③ 運維部受理巡檢報修任務，將維修完成情況及時書面提交；根據(jù)維修報告核對材料數(shù)據(jù)，定期匯總，同步上傳相關(guān)數(shù)據(jù)到信息維護平臺。

④ 水質(zhì)化驗部定期將水質(zhì)結(jié)果提交運維部并上傳至信息維護平臺。

2.3 運維管理規(guī)范化

根據(jù)每個農(nóng)村污水處理設施的運維管理項目特點，結(jié)合實際需求，制定日常巡檢制度、設備維護及維修制度、水質(zhì)管理制度、檔案及資料整理制度、安全管理制度、人員考核及車輛使用管理制度等。

2.4 運維管理專業(yè)化

對于區(qū)域化、規(guī)?；霓r(nóng)村污水處理運維項目，組建由運維經(jīng)理、運維員、化驗員、電氣員組成的專業(yè)運維隊伍，每位運維成員具有相關(guān)的專業(yè)背景或從事過相關(guān)項目經(jīng)驗，崗位職責明確；同時，配備運維車輛、水質(zhì)及電路監(jiān)測等運維設備。定期對上崗人員進行專業(yè)化培訓，因地制宜招聘本地化運維人員。

3 結(jié)語

農(nóng)村污水處理工藝種類繁多，在技術(shù)工藝和管理模式的選擇上應因地制宜，不能盲目借鑒國外或市政污水處理廠的經(jīng)驗和方法，如何通過不同的工藝組合建設經(jīng)濟效益好、生態(tài)環(huán)境佳、運行維護方便的場站成為農(nóng)村污水長效治理的關(guān)鍵因素。生態(tài)友好型污水處理場站有效地實現(xiàn)了“鄰避效應”向“睦鄰效應”的轉(zhuǎn)變，同時，借助后期“六位一體”的運營管理模式，實現(xiàn)農(nóng)村污水治理的智慧化管理，對于農(nóng)村污水的長效治理具有很好的借鑒意義。