涇河新城農(nóng)村污水治理方案分析

車東昇

（中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710068）

生活污水是農(nóng)村水污染的主要污染源之一，是造成我國農(nóng)村水環(huán)境問題的一個(gè)重要因素[1]。涇河新城農(nóng)村污水主要通過明渠及少部分合流管道排入涇河，既污染涇河水質(zhì)，又嚴(yán)重影響了農(nóng)村的生活環(huán)境。文章通過調(diào)研涇河新城項(xiàng)目范圍內(nèi)村莊實(shí)際情況，結(jié)合建設(shè)條件采用不同模式進(jìn)行處理。

1 涇河新城農(nóng)村污水治理規(guī)模

項(xiàng)目包含涇河新城涇干街道辦、永樂鎮(zhèn)、崇文鎮(zhèn)和高莊鎮(zhèn)共215個(gè)自然村。其中，集中進(jìn)廠治理村莊37個(gè)，臨時(shí)納管治理村莊6個(gè)，集中治理村莊6個(gè)，污水處理站9個(gè)。

2 涇河新城農(nóng)村供水和排水現(xiàn)狀

2.1 供水現(xiàn)狀

各個(gè)鎮(zhèn)區(qū)均有集中供水工程，現(xiàn)狀供水水源為水庫水或地表水，鎮(zhèn)區(qū)外村莊通過自備井獲取水源，水量基本滿足用水要求。涇河新城所轄村莊中43%的村莊采用全天集中供水，48%的村莊采用分散式自備井供水，9%的村莊采用分散集中相結(jié)合的供水方式。農(nóng)村供水條件已接近城鎮(zhèn)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 排水現(xiàn)狀

排水設(shè)施尚不完善，除部分村莊敷設(shè)有排水管網(wǎng)外，其余村莊基本為排水明渠或明溝形式進(jìn)行污水收集。生活污水未進(jìn)行處理，便直接排入村莊周邊澇池、農(nóng)田、河道或滲井，嚴(yán)重影響村莊整體的環(huán)境和衛(wèi)生狀況，污染周邊環(huán)境及地下水水質(zhì)，無法滿足排污要求。主要排放形式有排入市政污水管道、排入村內(nèi)排水暗渠、排入村內(nèi)廢地或田地三類情況。

3 涇河新城農(nóng)村污水治理設(shè)計(jì)規(guī)模及治理模式

3.1 污水排放量

涇河新城農(nóng)村各個(gè)村落占地面積較大，集中住戶宅基地用地僅占總面積的13%～20%。因此采用人口綜合法進(jìn)行更為準(zhǔn)確可行的污水量預(yù)測。

在調(diào)查村莊居民用水現(xiàn)狀、生活習(xí)慣、經(jīng)濟(jì)水平等情況的基礎(chǔ)上，依據(jù)《涇河新城農(nóng)村生活污水治理專項(xiàng)規(guī)劃（2018—2020年）》《村鎮(zhèn)供水工程技術(shù)規(guī)范》（SL 310—2019），確定農(nóng)村最高日居民生活用水定額。污水綜合排放系數(shù)取0.80，其余村莊取0.70；污水截污系數(shù)取0.85。

綜合考慮涇河新城的現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢，同時(shí)考慮基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)應(yīng)具有前瞻性，設(shè)計(jì)水量適保持一定的余量，以適應(yīng)當(dāng)?shù)匕l(fā)展。

3.2 治理模式

涇河新城村莊分布非常分散、排放面源污染較大，并且各鎮(zhèn)村莊給水及排水設(shè)施不同，農(nóng)村生活污水在水質(zhì)、水量和排水方式上有其自身的特點(diǎn)。各鎮(zhèn)村莊具體情況及總體特點(diǎn)如下：

（1）水質(zhì)特點(diǎn)。污水中懸浮有機(jī)污染物濃度低，富含一定的氮、磷元素，幾乎不含重金屬和有毒有害物質(zhì)，水質(zhì)水量變化較大，可生化性良好。

（2）水量特性。人口分布不均，總?cè)丝跀?shù)少，水量小且時(shí)空分布不均勻，變化明顯。日變化系數(shù)一般在3.0～ 5.0。

綜上，涇河新城農(nóng)村生活污水治理模式的選擇應(yīng)本著集中優(yōu)先、低投資低能耗、方便運(yùn)營、資源可利用的原則，根據(jù)不同情況采取三種治理模式配合的形式[2]：

（1）進(jìn)廠治理模式。村莊周邊有較為完善的現(xiàn)狀或規(guī)劃市政污水管網(wǎng)，距離較近且具備施工條件。生活污水經(jīng)管道收集后，排入鄰近市政管網(wǎng)，利用城區(qū)或鎮(zhèn)區(qū)的污水處理廠進(jìn)行統(tǒng)一處理。該模式見效快、投資小、施工周期短且方便統(tǒng)一管理。

（2）集中治理模式。居住相對集中、人口數(shù)量多的自然村或集居區(qū)，污水經(jīng)配套管網(wǎng)系統(tǒng)統(tǒng)一收集后由污水處理設(shè)施處理。該模式工程總投資低、施工簡便、易于維護(hù)。

（3）臨時(shí)納管模式。由于涇河新城部分村莊位于城市建設(shè)核心區(qū)，此部分村莊3～5年內(nèi)即將拆遷，因此現(xiàn)階段采用臨時(shí)納管模式，將納污坑塘內(nèi)的污水經(jīng)提升泵匯集至市政污水廠統(tǒng)一處理。村內(nèi)暫不建設(shè)污水收集管網(wǎng)及集中處理設(shè)施。

4 涇河新城農(nóng)村污水治理方案

4.1 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)涇河新城農(nóng)村調(diào)研結(jié)果，結(jié)合各村莊的實(shí)際情況，參考西北地區(qū)農(nóng)村生活污水水質(zhì)參考值，確定涇河新城農(nóng)村污水中主要污染物水質(zhì)濃度。處理后出水排入斗渠，排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

4.2 工藝設(shè)計(jì)

目前，脫氮除磷工藝選擇和工程方案種類繁多，各有優(yōu)缺點(diǎn)，應(yīng)用邊界條件存在差異。實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)不同情況合理選擇[3]。

表1 主要設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)及處理程度表

（1）生物脫氮。原水中氨氮在好氧條件下，在硝化菌的作用下氧化為硝態(tài)氮；接著在缺氧條件下，反硝化菌將硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，完成脫氮過程。

（2）生物除磷。懸浮活性污泥通過內(nèi)回流系統(tǒng)完成氨氮或硝態(tài)氮交替進(jìn)入好氧段或缺氧段的過程，形成好氧—缺氧不斷交替出現(xiàn)的生化條件。通過外回流系統(tǒng)，使內(nèi)含大量聚磷菌的活性污泥形成厭氧—好氧交替的生化環(huán)境。聚磷菌在交替出現(xiàn)的厭氧—好氧條件下，不斷地釋磷，再超量吸收磷，同時(shí)不斷增殖。直至超出系統(tǒng)需要的活性污泥被作為剩余污泥排放出去，剩余污泥的含磷量可高達(dá)3%～7%。

（3）生物膜法?？赏ㄟ^內(nèi)回流完成生物脫氮過程，也可通過后置缺氧段實(shí)現(xiàn)生物脫氮，但此時(shí)通常需要外加碳源。目前，附著生長活性污泥法生物除磷效果不明顯，通常需要外加鐵鹽或鋁鹽等化學(xué)藥劑，通過生成磷酸鹽沉淀達(dá)到除磷的目的。

（4）A2/O工藝、生物接觸氧化等。其在國內(nèi)外的工程實(shí)例中已得到大量應(yīng)用，但該工程單獨(dú)采用A2/O工藝、生物接觸氧化等作為主體處理工藝，很難保證出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，需后續(xù)增加深度處理。且占地面積增大，投資和運(yùn)行成本升高，管理技術(shù)水平要求也相應(yīng)提高。

該工程采用一體化污水處理設(shè)備作為主體工藝，具有投資低、能耗小、處理效率高、占地面積小、管理方便的優(yōu)勢[4]。

4.3 一體化污水處理設(shè)備常用主體工藝比較

目前，國內(nèi)小型的一體化處理設(shè)備非常多，種類繁雜，常用的主體工藝有A/O（厭氧—好氧活性污泥法）工藝、MBR（膜生物反應(yīng)器）工藝、SBR（序批式活性污泥法）?，F(xiàn)就兩種常見類型進(jìn)行比較分析。

（1）A/O主體工藝。污水進(jìn)入?yún)捬醭睾笈c回流污泥混合，在厭氧—好氧的交替作用下，通過聚磷菌完成磷的生物固化，在二沉池內(nèi)泥水分離，完成除磷過程。以A/O工藝作為主體工藝的一體化污水處理設(shè)備具有降低有機(jī)污染物含量和除磷脫氮的功能，且無污泥膨脹的問題，運(yùn)營管理相對簡便。

（2）MBR主體工藝。MBR膜生物反應(yīng)器技術(shù)是活性污泥法與高效膜分離技術(shù)相結(jié)合的一種工藝。核心工藝為利用生物膜的高效截留作用，截留生化反應(yīng)池中的活性污泥和大分子有機(jī)物，通過生物膜完成固液分離，有效達(dá)到了泥水分離的目的，無須設(shè)置初沉池和二沉池。該工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定良好，出水中細(xì)菌含量、懸浮物含量及濁度幾乎為零，具有投資低、系統(tǒng)占地小、運(yùn)行控制靈活穩(wěn)定、系統(tǒng)抗沖擊性強(qiáng)、幾乎無剩余污泥排放等優(yōu)點(diǎn)[5]。

綜上，A/O工藝技術(shù)應(yīng)用較多，成熟可靠，工程投資和運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用低，但污染物去除率低，需增加深度處理工藝，不適合用于農(nóng)村污水處理。MBR工藝總體投資和運(yùn)行費(fèi)用較高，但運(yùn)行能耗低，占地面積小，出水水質(zhì)良好無波動(dòng)，在農(nóng)村污水處理應(yīng)用中表現(xiàn)更優(yōu)[6]。結(jié)合涇河新城農(nóng)村污水治理實(shí)際情況，綜合考慮占地面積、運(yùn)行管理及穩(wěn)定性及出水水質(zhì)要求，推薦采用MBR高效膜生物反應(yīng)器一體化處理設(shè)備[7]。

4.4 污水處理工藝流程

各村莊集中治理的生活污水經(jīng)污水管網(wǎng)自流進(jìn)入細(xì)格柵，篩除水中大的漂浮物，出水進(jìn)入調(diào)節(jié)池。經(jīng)過調(diào)節(jié)池水質(zhì)、水量均和后，通過調(diào)節(jié)池后的提升泵將污水提升至MBR一體化設(shè)備中。首先通過生化作用去除污水中的懸浮有機(jī)物、氮磷等，再通過MBR膜的深度過濾，使污水中的細(xì)微懸浮物得到進(jìn)一步去除，同時(shí)進(jìn)行污水的紫外消毒，消毒后出水達(dá)標(biāo)計(jì)量排放。MBR一體化設(shè)備中排出的剩余污泥定期由移動(dòng)式污泥脫水車抽出后處置[8]。

該項(xiàng)目MBR一體化設(shè)備采用“缺氧池+MBR池+紫外消毒”的高效膜生物反應(yīng)器，脫氮除磷效果好，處理流程短，無須沉淀砂濾等環(huán)節(jié)，適用于解決集鎮(zhèn)、農(nóng)村污水問題。設(shè)備中MBR膜采用平板膜組件，加之農(nóng)村污水處理站規(guī)模都較小，該設(shè)計(jì)MBR膜無需離線清洗，由管理人員定期進(jìn)行人工加藥清洗[9]。

通過在建項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，在進(jìn)水管處投加30～50mg/L聚合氯化鋁（PAC），除磷效果良好，各項(xiàng)出水指標(biāo)均能達(dá)標(biāo)[10]。

5 結(jié)語

文章以涇河新城農(nóng)村污水處理為例，從農(nóng)村污水的水質(zhì)特點(diǎn)入手，綜合農(nóng)村經(jīng)濟(jì)、管理水平，選擇適宜實(shí)際情況的處理工藝完成脫氮除磷的目標(biāo)。希望研究可以為同類項(xiàng)目提供參考。