通州區(qū)農(nóng)村生活污水治理的思考與實踐

張運山

(中電建路橋集團(tuán)有限公司，北京 100048)

1 工程概況

通州·北京城市副中心水環(huán)境治理(漷牛片區(qū))PPP建設(shè)項目(以下簡稱通州項目)位于北京市通州區(qū)境內(nèi)，片區(qū)面積約為139km2，包含22條溝、河，遍布85個村。通州項目旨在通過完善污水管網(wǎng)系統(tǒng)，加強(qiáng)水系循環(huán)連通、濱水生態(tài)岸線建設(shè)等，消除片區(qū)內(nèi)水體黑臭，提高河道自凈能力，確保河道溝渠滿足防洪排澇要求，最終實現(xiàn)區(qū)域水清、岸綠、村美，增加副中心生態(tài)環(huán)境效益，助力北京副中心城市的建設(shè)。

2 農(nóng)村生活污水治理存在的問題

近幾年來，通州區(qū)人口暴增，而城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度嚴(yán)重滯后，不能滿足城市污水收集和治理需求，鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村莊大部分地區(qū)未建污水處理設(shè)施，排水管網(wǎng)不完善，大量污水得不到處理，直接排入河道，造成水體水質(zhì)黑臭，對人民群眾生活環(huán)境產(chǎn)生極大影響。根據(jù)查閱相關(guān)資料結(jié)合本項目實際調(diào)研情況，平原地區(qū)農(nóng)村生活污水普遍存在以下問題：

a.污水處理設(shè)施正常運行率較低。很多農(nóng)村地區(qū)盡管建設(shè)了污水處理設(shè)施，但是由于各種原因運營困難，導(dǎo)致污水處理效果低下。

b.污水收集管線不完善，污水直排。由于北京郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)飛速城市化，鄉(xiāng)鎮(zhèn)前期規(guī)劃不夠系統(tǒng)，并且受經(jīng)濟(jì)因素的制約，許多地方只建設(shè)重點區(qū)域的截污管線，而未建設(shè)覆蓋全區(qū)域的市政截污管網(wǎng)，導(dǎo)致未建設(shè)截污管網(wǎng)的村莊生活污水、工業(yè)廢水直接排入溝渠河道，造成溝渠水體污染，引發(fā)水體黑臭。

c.污水處理模式不清晰，工藝不適合。我國農(nóng)村分布總體呈三類特點：單戶分散、鄉(xiāng)鎮(zhèn)村落集中分布和臨近城區(qū)分布。在這種社會環(huán)境下，農(nóng)村生活污水處理模式也分為三種類型：分散處理模式、村落集中處理模式和納入城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)模式[1]。對應(yīng)的治理模式分別為單村建站模式、聯(lián)村建站模式和城鎮(zhèn)帶村模式。由于污水處理模式不清晰，導(dǎo)致一些污水處理站無法發(fā)揮效益。

d.長效管理機(jī)制缺失，亟須健全。農(nóng)村地區(qū)生活污水處理設(shè)施穩(wěn)定運行的長效機(jī)制還未最終形成。農(nóng)村地區(qū)是我國環(huán)境保護(hù)的薄弱環(huán)節(jié)，基礎(chǔ)設(shè)施落后、監(jiān)管力度不夠、不良傳統(tǒng)習(xí)慣和環(huán)保意識薄弱，使農(nóng)村污染不能得到及時有效控制。

e.溝渠淤泥垃圾堆積，流水不暢。通州區(qū)處于平原地區(qū)，河道溝渠眾多，縱橫交錯，雖然大小河流和城市河道發(fā)達(dá)，但是河道溝渠缺乏維護(hù)，溝內(nèi)淤泥淤積，生活垃圾、建筑垃圾隨意傾倒在溝渠中，導(dǎo)致溝渠排水不暢，部分溝段常年積水，水質(zhì)黑臭。

3 農(nóng)村生活污水治理實現(xiàn)綠色發(fā)展的思考與實踐

鑒于目前農(nóng)村生活污水治理中存在的諸多問題，解決問題的關(guān)鍵在于在項目啟動時，應(yīng)該全局把控項目的技術(shù)設(shè)計、施工質(zhì)量，將技術(shù)與工程實施有機(jī)結(jié)合起來，堅持以綠色發(fā)展理念作為指導(dǎo)思想。

3.1 規(guī)劃設(shè)計階段

3.1.1 設(shè)計引領(lǐng)環(huán)保達(dá)標(biāo)

設(shè)計工作對項目的引領(lǐng)作用除了項目建設(shè)期外，還表現(xiàn)在項目的運維階段。從全生命周期的角度開展設(shè)計，主要從村內(nèi)收集管網(wǎng)、污水處理站建設(shè)及達(dá)標(biāo)運行和聯(lián)村污水管網(wǎng)建設(shè)運行等方面綜合考慮，分析不同建設(shè)模式的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)合理性，同時考慮建設(shè)、運營難易程度等因素，對單村建站、聯(lián)村建站污水治理模式進(jìn)行分析研究。由于片區(qū)未涉及城鎮(zhèn)帶村的治理模式，故在此不對其進(jìn)行分析。

單村建站模式是將村莊污水通過污水管線接入一個或兩個污水處理站處理。該模式的優(yōu)點是不需要建設(shè)聯(lián)村收集管線。其缺點是污水處理站數(shù)量多、污水站處理能力小、抗沖擊能力差、來水量變化大、管理難度大、噸水建設(shè)成本較高、運營成本相對較高。

聯(lián)村建站模式是將幾個村莊的污水通過污水管道收集到一個污水處理站處理。該模式的優(yōu)點是幾個村莊只需建設(shè)一個污水處理站，處理水量有保障，污水處理站便于運行和管理，噸水建設(shè)成本較單村建站低，運行成本較低。缺點是需建設(shè)聯(lián)村管線，此方案適用于距離相對較近的村莊。

總體上，污水處理廠站規(guī)模越大，相應(yīng)的工程建設(shè)投資、運維成本越低，常用治理模式分析比較見表1。

表1 常用農(nóng)村污水治理模式分析比較

通州項目進(jìn)場后，組織設(shè)計單位、施工單位開展了大量具體工作，包括對片區(qū)水質(zhì)水量的分析，區(qū)域污水處理模式的調(diào)查等。經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，項目所在地區(qū)污水處理設(shè)施為單村建站，規(guī)模很小，且部分污水處理站進(jìn)水極不穩(wěn)定，運營困難。因此引入了全生命周期的評價模式，首先對每村污水治理工程進(jìn)行全壽命周期經(jīng)濟(jì)測算；其次在全生命周期情境下，建立含有技術(shù)可靠性、運營經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、施工難易程度、管理難易程度、政府意愿、土地供應(yīng)難易程度等多個指標(biāo)的指標(biāo)體系，由專家對上述各個指標(biāo)進(jìn)行打分，得到每個指標(biāo)的權(quán)重；最后，建立模型對聯(lián)村和單村兩種模式進(jìn)行分析和決策。

項目經(jīng)濟(jì)測算應(yīng)建立在全壽命周期成本有效性分析的基礎(chǔ)上，綜合考慮規(guī)劃設(shè)計、建設(shè)、運行維護(hù)直至最終報廢的整個壽命周期的全部成本。主要包括建設(shè)階段的安裝工程費、設(shè)備購置費、基本預(yù)備費；運維階段的能耗、維護(hù)費用、藥劑費用、人工費，以及更新改造產(chǎn)生的材料費、機(jī)械費、凈殘值等進(jìn)行全生命周期費用分析。通過模型分析，聯(lián)村建站的污水處理模式充分利用了污水處理站的規(guī)模效應(yīng)，能合理降低全生命周期成本，切實提高未來運維目標(biāo)的可達(dá)性，確保運維目標(biāo)的實現(xiàn)。綜上，采取聯(lián)村建站的污水處理模式開展農(nóng)村生活污水治理，可以確保項目建設(shè)節(jié)約投資，項目建成后能夠持續(xù)正常運營，有效改善當(dāng)?shù)厮h(huán)境質(zhì)量，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)提供了可持續(xù)發(fā)展的空間。

3.1.2 片區(qū)統(tǒng)籌促銜接

通州項目覆蓋兩個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，共含有4個子項目，分別為黑臭水體治理工程、農(nóng)村生活污水治理工程、城南水網(wǎng)建設(shè)工程、港溝河治理工程。實際上，4個子項目就是外源截污、內(nèi)源清淤、水質(zhì)凈化、清水補(bǔ)給、生態(tài)修復(fù)的技術(shù)體現(xiàn)。其中農(nóng)村生活污水治理工程、黑臭水體治理工程實施外源截污、內(nèi)源清淤措施，城南水網(wǎng)工程、港溝河治理工程實施水質(zhì)凈化、清水補(bǔ)給、生態(tài)修復(fù)技術(shù)措施。項目由于涉及的河道溝渠規(guī)模較小，可以借鑒小流域治理思路。在全面結(jié)合區(qū)域規(guī)劃的基礎(chǔ)上，合理布置各個子項目的建設(shè)內(nèi)容，使之互相協(xié)調(diào)、互相促進(jìn)，形成綜合的防治措施體系，有利于項目未來20多年的運營管理。

由片區(qū)統(tǒng)籌各個子項目的設(shè)計工作，有利于各項目之間的銜接，完整發(fā)揮功能，節(jié)約時間成本，避免重復(fù)勞動，保證工作效果，提高工作效率和經(jīng)濟(jì)效益。如在河道清淤、截污管線建設(shè)后，為了河道的運行維護(hù)管理，在城南水網(wǎng)工程設(shè)計階段時，要求在河道上口處設(shè)計1.8m高的圍欄，一方面，讓居民產(chǎn)生明顯的界限感，結(jié)合宣傳能有效減少居民往河道扔垃圾雜物；另一方面，可以一定范圍內(nèi)減少岸邊樹葉漂浮物入河，有效防止邊治理、邊污染的現(xiàn)象發(fā)生，保證河道治理效果。

基于片區(qū)139km2的區(qū)域，借鑒小流域治理的概念，統(tǒng)籌黑臭水體治理、河道溝渠整治及生態(tài)修復(fù)。在水量水質(zhì)得到保證的前提下，進(jìn)而逐步恢復(fù)植物和水生動物多樣性，營造近自然的河流環(huán)境，增強(qiáng)河流水生態(tài)系統(tǒng)功能，建立健康和諧的水生與河濱生態(tài)系統(tǒng)及宜人的河流水景觀，滿足周邊鎮(zhèn)區(qū)群眾對自然、舒適、和諧的生活環(huán)境的基本需求。

3.1.3 織網(wǎng)成片補(bǔ)短板

所謂“織網(wǎng)成片”，是基于整體把握片區(qū)項目的情況下，以逐步完善通州項目片區(qū)的管網(wǎng)體系為重點工作?！翱椌W(wǎng)成片”的出發(fā)點是基于對《北京市農(nóng)村污水處理和再生水利用項目實施暫行辦法》的解讀，也是運維工作的提前布局。根據(jù)《北京市農(nóng)村污水處理和再生水利用項目實施暫行辦法》，污水處理站的建設(shè)投資全部由社會資本出資，且有嚴(yán)格的達(dá)標(biāo)考核；截污管線建設(shè)資金的30%由政府補(bǔ)貼。分析現(xiàn)有污水處理設(shè)施閑置的原因，主要是污水收集管網(wǎng)不完善、污水收水量不足導(dǎo)致不能持續(xù)運營，通州項目也存在該風(fēng)險。解決該問題的關(guān)鍵在于完善管網(wǎng)?；谏鲜龇治?，片區(qū)提出“織網(wǎng)成片”的思路，建設(shè)“管網(wǎng)大體系”，建設(shè)集中的污水處理站。

具體做法是，在黑臭水體治理工程中，將片區(qū)整體主干管建立完畢，并在農(nóng)村生活污水治理工程中，進(jìn)一步完善該體系，再通過農(nóng)村生活污水治理工程(第二批)將污水收集管網(wǎng)更進(jìn)一步深入村莊，加強(qiáng)對污水的有效收集。根據(jù)目前通州區(qū)的整體規(guī)劃，下一步就是各鄉(xiāng)鎮(zhèn)開展美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，進(jìn)村入戶的支管系統(tǒng)也將逐步建設(shè)，最終匯入項目所建設(shè)的主干管線，減少了未來通州項目所建設(shè)的污水處理設(shè)施因為水量不足產(chǎn)生的風(fēng)險。因此，“織網(wǎng)成片”有效降低了未來運維風(fēng)險，彌補(bǔ)了水量可能不足的短板。

3.2 施工階段

施工階段質(zhì)量控制是未來運維的重要支撐，在此階段運維管理也應(yīng)該加以重視，自始至終關(guān)注施工質(zhì)量，有利于未來運維工作的統(tǒng)一部署[2]。施工質(zhì)量控制要點主要為排污口的調(diào)查和接駁、嚴(yán)格按照規(guī)范開展功能性試驗，并根據(jù)施工過程信息建立運營管理的重點難點臺賬。

3.2.1 排污口溯源反復(fù)查

眾所周知，河道溝渠受污染主要是工業(yè)企業(yè)污水和生活污水違法排放進(jìn)入河道溝渠所致。通過近期的環(huán)保督察可以看出，排污口的治理是水環(huán)境治理的關(guān)鍵一環(huán)[3]。所以針對河道溝渠的排污口進(jìn)行追蹤溯源，建立排污口監(jiān)測系統(tǒng)尤為重要。

通州項目在不同季節(jié)開展了排污口大調(diào)查。在設(shè)計階段，監(jiān)測系統(tǒng)組織設(shè)計院對片區(qū)23條現(xiàn)有河道、溝渠反復(fù)踏勘，統(tǒng)計、定位排污口，對排污口水質(zhì)、水量、流態(tài)等進(jìn)行詳細(xì)記錄，形成約910個排污口的信息數(shù)據(jù)，并在設(shè)計階段納入施工圖紙中，有效幫助后續(xù)施工過程中高效接駁，將污水匯入污水處理站處理達(dá)標(biāo)后排放，符合綠色發(fā)展相關(guān)要求。在施工階段，根據(jù)排污口臺賬逐條溝渠進(jìn)行調(diào)查，要求將排污口接入污水管線。在截污管線驗收前，各部門根據(jù)臺賬進(jìn)一步開展檢查工作，以防排污口遺漏。只有詳細(xì)掌握排污口的分布情況，才能做到有的放矢，加強(qiáng)管理。

3.2.2 嚴(yán)格規(guī)范功能性試驗

在水環(huán)境治理項目中，功能性試驗涉及的結(jié)構(gòu)部位主要包括截污管線、檢查井、提升泵站、污水處理站等。嚴(yán)格按照規(guī)范開展管道水壓試驗、閉水試驗、水池滿水試驗、設(shè)備單機(jī)試車、聯(lián)動試車等，把控好各個環(huán)節(jié)質(zhì)量。

3.2.3 運維重難點建臺賬

運維工作應(yīng)該從設(shè)計階段開始介入，針對施工圖的情況，提出有利于運維管理的意見和建議。根據(jù)現(xiàn)場施工環(huán)境條件，逐步建立項目運維管理臺賬，統(tǒng)計項目運維過程中可能的重點難點。

水環(huán)境治理項目運維管理的重點是污水處理站達(dá)標(biāo)運維，這也是風(fēng)險點所在。另外，針對河道上游來水、區(qū)域的重點排污企業(yè)、倒虹井、沉泥井、截流井、支流匯入處、提升泵站等設(shè)置重要監(jiān)測點，實時監(jiān)控重要監(jiān)測點的水質(zhì)水量等情況，制定應(yīng)急預(yù)案。經(jīng)過一定時間運營后，逐步完善重難點臺賬及相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

4 農(nóng)村污水單村和聯(lián)村治理模式選擇案例分析

4.1 村莊基本情況介紹

本案例選取通州區(qū)A莊、B莊、C莊、D莊、E莊、F村6個村作為典型村莊進(jìn)行建設(shè)運營成本核算，村莊人口及戶數(shù)情況見表2。

表2 村莊人口統(tǒng)計

4.2 村莊治理模式比選

結(jié)合實地測繪勘察和走訪調(diào)研，從村內(nèi)收集管網(wǎng)、污水處理站建設(shè)運行和聯(lián)村污水管網(wǎng)建設(shè)運行等方面綜合考慮，以A莊等6個村莊單村建站方案和聯(lián)村建站方案進(jìn)行分析。

4.2.1 單村建站設(shè)計方案

按每村建1座污水處理站考慮，根據(jù)村莊人口及供水定額計算6個村污水處理站建設(shè)規(guī)模，其中A村建設(shè)150t/d，B村建設(shè)100t/d，C村建設(shè)250t/d，D村建設(shè)250t/d，E村建設(shè)150t/d，F(xiàn)村建設(shè)150t/d，設(shè)計總規(guī)模為1050t/d。為實現(xiàn)上述6個村莊的污水不橫流，需建設(shè)村內(nèi)管線64.5km，建設(shè)村外管線1.8km。

4.2.2 聯(lián)村建站設(shè)計方案

按6個村共建1個污水處理站考慮，污水通過重力流聯(lián)村截污管線收集到地勢較低的地方，建設(shè)聯(lián)村污水處理站，設(shè)計規(guī)模1050t/d，需建設(shè)村內(nèi)管線64.5km，建設(shè)村外管線3.3km。與單村建站相比，建設(shè)的污水處理站少，一個片區(qū)只需建設(shè)一個污水處理站，減少了建設(shè)成本，節(jié)約了建設(shè)時間，處理水量有保障，運行成本較低，有利于長期穩(wěn)定運行和管理，保證了現(xiàn)在和未來的治理效果，有利于改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

4.2.3 建設(shè)運營成本分析

以23年運營期對單村方案和聯(lián)村方案的建設(shè)運營成本進(jìn)行分析，單村方案建設(shè)總成本8685萬元，運營總成本16285萬元，總計24970萬元。聯(lián)村方案建設(shè)總成本8732萬元，設(shè)計運營總成本15221萬元，總計23953萬元，相比單村建站，節(jié)約成本1017萬元，有效提高了經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 治理模式比選結(jié)果

經(jīng)過經(jīng)濟(jì)、技術(shù)分析比較，A、B、C、D、E、F村適宜采用聯(lián)村建站的模式開展農(nóng)村生活污水治理。目前，已經(jīng)根據(jù)聯(lián)村方案，建設(shè)完成污水處理站。

根據(jù)以上6個村的單村治理模式與聯(lián)村治理模式建設(shè)運營成本分析，聯(lián)村治理模式的建設(shè)運營總成本遠(yuǎn)低于單村治理模式的建設(shè)運營總成本，故在平原地區(qū)村莊人口相對密集地區(qū)聯(lián)村治理模式更為經(jīng)濟(jì)合理。

5 污水治理聯(lián)村建站模式下效益分析

5.1 生態(tài)環(huán)境有極大改善

通過河道溝渠清淤工程、截污管線工程以及聯(lián)村建設(shè)污水處理站的實施，極大地增加了區(qū)域的生態(tài)環(huán)境效益。

首先，清淤工程有效削減因生活垃圾排放、污水排放、人畜糞便、河道底泥、農(nóng)田固廢、農(nóng)田徑流、水土流失等產(chǎn)生的污染負(fù)荷，片區(qū)溝渠水質(zhì)狀況將明顯好轉(zhuǎn)。其次，“聯(lián)網(wǎng)成片”后的污水收集管網(wǎng)，將區(qū)域內(nèi)村莊外圍及溝渠沿線的排污口產(chǎn)生的污水接駁進(jìn)入管網(wǎng)，最終進(jìn)入到聯(lián)村的污水處理站中得到有效處理。截污管線攔截了進(jìn)入河道的污染物，凈化了水質(zhì)，控制斷面的COD、TN、TP等污染物負(fù)荷都得到大幅消減，水生生物生境逐步恢復(fù)，極大地改善了區(qū)域的生態(tài)環(huán)境，生態(tài)效益得到體現(xiàn)。

5.2 社會和經(jīng)濟(jì)效益增加

本項目農(nóng)村生活污水治理工程的實施，直接和間接地增加了區(qū)域的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

在直接效益方面，通過完善管網(wǎng)建設(shè)，采取聯(lián)村的污水處理站，能直接有效地恢復(fù)區(qū)域內(nèi)水體的生態(tài)功能，改善水質(zhì)。再配合后續(xù)城南水網(wǎng)建設(shè)工程的實施，能美化周邊環(huán)境，提高河道溝渠的生態(tài)景觀效果，為流域水資源的綜合開發(fā)利用、人與自然和諧統(tǒng)一，以及流域內(nèi)各區(qū)域國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，提供了有力保證。在一定程度上緩解了流域污染現(xiàn)狀，根除了流域污染存在的隱患，減輕了流域水環(huán)境容量對國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的制約，為加快城市化進(jìn)程和中心城區(qū)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移提供了良好的生態(tài)條件，有效地增加了區(qū)域內(nèi)的社會和經(jīng)濟(jì)效益。

在間接效益方面，其表現(xiàn)形式如下：

a.可減少各工業(yè)企業(yè)分散進(jìn)行污水處理所增加的投資和運行管理費，減輕企業(yè)負(fù)擔(dān)，有效改善營商環(huán)境。

b.通過污泥成分分析，根據(jù)污泥的不同特征將污泥進(jìn)行堆肥、制造水泥、制磚等，充分對資源進(jìn)行循環(huán)利用。

c.水污染可能造成糧食作物、畜產(chǎn)品、水產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量下降，造成經(jīng)濟(jì)損失，而對污水有效處理之后，減少了該部分損失。

d.水污染會造成人的發(fā)病率上升，醫(yī)療保健費用增加，勞動生產(chǎn)率下降等。通過聯(lián)村建設(shè)污水處理站，完善區(qū)域管網(wǎng)體系，減輕河道污染負(fù)荷，也將極大地改善人居環(huán)境。

5.3 區(qū)域水資源得到補(bǔ)充

通過“織網(wǎng)成片”完善區(qū)域管線，同時聯(lián)村建設(shè)污水處理站，能集中有效地對區(qū)域內(nèi)污水進(jìn)行處理，并且污水處理站中水可對溝渠進(jìn)行補(bǔ)水，增加區(qū)域內(nèi)部水資源的循環(huán)利用能力，使片區(qū)增加供水量，保證河道溝渠的生態(tài)景觀需求。而且，“織網(wǎng)成片”有效降低了未來運維風(fēng)險，彌補(bǔ)了水量可能不足的短板。截至目前，污水處理站對溝渠河道補(bǔ)水水量可達(dá)到6000m3/d。

6 結(jié) 語

加強(qiáng)農(nóng)村地區(qū)排水管網(wǎng)及污水處理設(shè)施建設(shè)，減少污水直接排入河道，是治理農(nóng)村黑臭水體的重要方式。在設(shè)計階段及施工階段要理清工作思路和控制要點，對單村建站和聯(lián)村建站進(jìn)行詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)比選，選擇較優(yōu)的建站模式才能取得良好的生態(tài)環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。