丘陵地貌水源保護區(qū)污水處置研究

喬巖石 （安徽省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計研究院，安徽 合肥 230022）

1 研究背景

含山縣長山水庫為備用水源地，水庫位于含山縣仙蹤鎮(zhèn)境內(nèi)，區(qū)域內(nèi)丘陵起伏，山丘錯雜，山勢大部分坡緩谷寬；山脈走向以南西北東向為主，一級保護區(qū)水域外200m范圍內(nèi)的陸域，水庫陸域以水庫防洪堤壩為邊界，陸域面積0.13km。

二級保護區(qū)水域，將長山水庫主要匯水溝渠作為二級保護陸域管理，水域范圍面積4.574km。陸域：二級保護區(qū)范圍是一級保護區(qū)以外水平距離不小于2000m區(qū)域，水庫東側(cè)陸域以水庫防洪堤壩為邊界，南側(cè)以黃鷹山山脊為邊界，北側(cè)以縣道X004為邊界，西側(cè)二級保護區(qū)陸域拓寬至道路等具有永久性的明顯標(biāo)志的標(biāo)示作為分水線，核定陸域范圍面積18.57km。

長山水庫二級保護區(qū)內(nèi)涉及6個行政村，水庫上游較大集鎮(zhèn)為姚廟街道。范圍內(nèi)總戶數(shù)為3276戶，10575人。其中一級水源保護區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀村莊一座，住戶46戶，人口168人，已改廁5戶。二級水源保護區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀村莊有住戶3276戶，人口10575人，已改廁809戶。

長山水庫東、西側(cè)為農(nóng)田，南側(cè)約1.8km為黃鷹山，北側(cè)為3.5km為關(guān)山。水庫匯水面積57km。水庫總氮指標(biāo)不能滿足主要由于現(xiàn)有保護區(qū)內(nèi)，生活污水沒有得到有效地收集處理，生活污水通過地表溝渠流入水庫，從而造成總氮超標(biāo)的現(xiàn)象。

2 現(xiàn)狀污染源分析

2.1 污水管網(wǎng)不完善

由于沒有進行系統(tǒng)規(guī)劃方案，設(shè)計范圍內(nèi)污水無法進入污水處理廠，污水直接排放造成周邊水體仍在受到污染。

2.2 污水處理設(shè)施缺乏

設(shè)計范圍內(nèi)的污水無終端處理設(shè)施。姚廟鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)（人口規(guī)模較大）和村莊污水均直排進入附近河流，對河流造成不同程度的污染。

2.3 缺少統(tǒng)一規(guī)劃方案

由于整個區(qū)域缺少統(tǒng)一的污水規(guī)劃，區(qū)內(nèi)各個村污水的銜接缺少統(tǒng)一的指導(dǎo)，僅進行了部分改廁工程。而區(qū)內(nèi)的污水處理設(shè)施的建設(shè)也缺少有效的設(shè)計指導(dǎo)。

2.4 村民環(huán)保意識薄弱

長期以來，農(nóng)村村莊污水直排習(xí)慣成自然，缺乏生活污水有效處理的環(huán)保意識。居民生活污水基本是隨意潑灑，由于溝渠極不完善，污水多蓄積在房屋前后的低洼處，或沿著路面順勢流入附近溝渠及水庫。生活污水排放基本與居民生活習(xí)慣一致，多集中在農(nóng)戶做飯、洗衣時間（上午8：00～13：00，下午16：00～19：00），其余時間基本無污水。

2.5 污染源主要為農(nóng)村生活污水

本飲用水水源地保護區(qū)周圍及上游區(qū)域污染源較少，區(qū)域內(nèi)無顯著點源污染，主要污染源是一、二級保護區(qū)內(nèi)農(nóng)村生活污水直排。

3 基本思路

根據(jù)《關(guān)于答復(fù)全國集中式飲用水水源地環(huán)境保護專項行動有關(guān)問題的函》對于原住居民住宅予以保留，即對保護區(qū)內(nèi)的原住村莊保留。其生產(chǎn)的生活和垃圾必須收集處理；針對原住居民的非經(jīng)營性新農(nóng)村建設(shè)、安居工程建設(shè)項目，可以在飲用水水源二級保護區(qū)內(nèi)保留，但生產(chǎn)的生活污水和垃圾必須進行收集處理。為上述情形配套的污染治理設(shè)施可以在飲用水水源保護區(qū)內(nèi)保留，但處理后的污水原則上引到保護區(qū)外排放，不具備外引條件的，可通過農(nóng)田灌溉、植樹、造林等方式回用，或排入濕地進行二次處理。

4 污水量預(yù)測及實施方案

通過退田和搬遷，含山縣長山水庫飲用水水源地一級保護區(qū)內(nèi)目前有部分農(nóng)田，根據(jù)國家規(guī)范要求，規(guī)劃農(nóng)田，對其進行全面生態(tài)修復(fù)，恢復(fù)為自然濕地。一級保護區(qū)內(nèi)有原居民村莊小楊村一座，根據(jù)環(huán)辦環(huán)監(jiān)函（2018）767號文確定保留該村莊，并對其產(chǎn)生的生活污水必須進行收集處理，處理后的污水引到保護區(qū)外排放。

農(nóng)村用水指標(biāo)

4.1 生活污水量預(yù)測

根據(jù)《安徽省農(nóng)村生活污水治理技術(shù)指引（試行）》中對農(nóng)村居民日用水量提出了參考值，如下表所示。

根據(jù)現(xiàn)場踏勘情況，本次涉及農(nóng)戶多為旱廁，洗菜洗衣廢水會散排到屋外地面或排水溝，本次考慮過年高峰時的水量，每人每天污水量取50L/cap.d。各村預(yù)測總污水量529m/cap.d。

4.2 實施方案

保護區(qū)內(nèi)西高東低，根據(jù)地形在一級保護區(qū)邊緣設(shè)置污水處理場站將大部分污水集中收集處置，在西北部污水人口較為集中的區(qū)域，設(shè)置一座污水處理站。詳見如下：

①小楊村位于一級水源保護區(qū)內(nèi)，在小楊村建設(shè)一體化污水處理站，鋪設(shè)污水管道，將小楊村、科陳村以及二級保護區(qū)內(nèi)的生活污水收集后，匯入污水處理站處理，用壓力管道排入水源保護區(qū)外。

②對長山水庫影響較大的上游水域邊的村莊污水，集中收集處理后，排入附近水體。

③加快二級水源保護區(qū)范圍內(nèi)的住戶改廁工作，對尚未完成改廁的住戶進行改廁，所有廁所污水均通過污水管網(wǎng)接入污水處理廠。

④沿各個住戶院落設(shè)置排水溝，收集洗浴廢水及廚房廢水，就近計入污水管道，最終也進入污水處理站處理后達標(biāo)引到保護區(qū)外排放。

5 工程設(shè)計

5.1 污水處理站設(shè)計

污水經(jīng)管網(wǎng)匯集后首先進入污水格柵渠，通過格柵去除污水中較大的漂浮物，然后流至后端沉砂池，去除污水中較重的無機顆粒，最后進入調(diào)節(jié)池，調(diào)節(jié)污水的水質(zhì)、水量。

根據(jù)規(guī)模和項目區(qū)情況，從后期運維、工程投資、施工難度等角度考慮，污水站采用模塊化設(shè)備。結(jié)合區(qū)域進水水質(zhì)和出水標(biāo)準(zhǔn)，考慮到農(nóng)村污水的特殊性以及后期運維管理的需求，本次采用改良型A/0+MBR工藝，主要包含預(yù)脫硝區(qū)、厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)、沉淀區(qū)、過濾區(qū)和清水區(qū)。污水經(jīng)處理后排放標(biāo)準(zhǔn)達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的一級A標(biāo)準(zhǔn)。

5.2 污水管道工程設(shè)計

5.2.1 管道路由

保護區(qū)內(nèi)村莊及道路多在相對較高地域，若管道沿現(xiàn)狀道路敷設(shè)，高低起伏過于明顯，不利于重力管網(wǎng)布置，方案考慮管道敷設(shè)時不拘于現(xiàn)狀道路周邊，而根據(jù)村莊周邊地勢較低處布管，整體排向由西向東排至區(qū)域內(nèi)相對低處，即水庫西側(cè)邊設(shè)置主干管，最終排入污水處理廠。

5.2.2 設(shè)計坡度

根據(jù)水源保護區(qū)地形情況，該工程地形高差較大區(qū)，如果設(shè)計管道坡度較大，雖然可以減小管徑及埋深、方便施工，但坡度過大同樣流量下的流速必然增大，流速過大易造成管道損壞，相應(yīng)增加了管道的日常維護費用，對于這樣的地區(qū)管道坡度在選擇時根據(jù)管道的最大流速來確定管道坡度，局部不滿足時，考慮采用跌水等措施來解決流速過大問題。

5.2.3 管道設(shè)計埋深

本設(shè)計管頂最小覆土深度，以保證管道承受一定的外部荷載，并處于冰凍線以下為原則。為了避讓部分過境地下設(shè)施，考慮農(nóng)田后期復(fù)耕，一般將污水管道的覆土深度至少為1.5m。

管道也不宜埋深太深，因為埋得越深，建設(shè)成本相應(yīng)就越高，同時運行和維護成本也就越高?？紤]到保護區(qū)內(nèi)地形地質(zhì)情況，一般埋深6.0m以內(nèi)是可以接受的。如果埋深超過了6.0m，建設(shè)污水提升泵站。

5.2.4 設(shè)計流速

如果污水在長時間內(nèi)低速流淌，固體雜物就會在管內(nèi)沉積，這樣不僅會減少過流斷面，還會對管道造成腐蝕。因此污水管道設(shè)計時應(yīng)使污水流速大于最小不淤流速。設(shè)計污水管道坡度是確保在半滿流的情況下,最低流速不小于0.6m/s。雖然建設(shè)坡度大的管道費用比維護相對坡度緩和的管道費用要高，為便于管理設(shè)計中采用稍大的具有自清流速的坡度。為了防止管道不因流速過快而受沖刷造成管道損壞，管道最大平均設(shè)計流速控制在2.5m/s～5.0m/s。

6 結(jié)語

水源保護區(qū)的污水收集處理工作既可以保護城鎮(zhèn)飲用水水源地，又改善了保護區(qū)及周邊的環(huán)境污染，具有良好的社會效益、環(huán)境效益。