摘 要：農村生活汙水治理對區域水質提升、生態環境保護、村民身體健康改善、人居環境改善、促進新農村建設都具有積極意義。通過杭州市蕭山區樓塔鎮管村農村生活汙水治理工程設計實例, 充分調研分析村莊現狀及生活汙水特點, 提出了因地制宜的農村生活汙水治理方案, 為農村生活汙水治理設計提供借鑑。
浙江省委十三屆四次全會作出的“五水共治、治汙先行”重大決策, 吹響了浙江省大規模治水行動的新號角。開展農村生活汙水治理是浙江省委、省政府作出的重大戰略決策部署, 是一項惠澤民生的實事工程, 是打贏“五水共治”攻堅戰的關鍵所在。農村汙水治理是“五水共治”的重點和難點。農村汙水治理體量大, 缺乏專業的運行維護人員, 這就要求農村汙水治理必須遵循經濟適用、簡便易行原則, 杭州市蕭山區樓塔鎮管村農村生活汙水治理工程設計方案體現了這一特點。
一、村莊概況
1. 地理位置
管村地處杭州市蕭山區樓塔鎮東, 蕭山最南端, 距諸暨市區、富陽市區、蕭山市區均35 km, 人稱諸蕭富三足鼎立寶地。管村由毛岸涼亭、管村、東山吳三個自然村組成, 洲口溪穿村而過, 全村現有農戶771戶, 2 200餘人。毛岸涼亭、東山吳為自然村落, 管村為集鎮村, 管村自然村東南區塊有規劃的新農村, 村中產業有服裝類輕工業、商業及農業。
2. 給排水現狀
全村已建自來水管網;毛岸涼亭、東山吳村無汙水管網, 糞便汙水進入化糞池, 化糞池大部分底部滲漏, 廚房、洗滌廢水排入附近溝渠或地面, 雨水通過明溝暗渠排入河道;管村部分建有雨汙合流管網, 部分農戶生活汙水接入雨汙合流管道, 現有雨汙合流管道由於後期維護不及時, 年久失修, 多數已破損, 無法正常進行汙水收集;未納管道的農戶汙水滲入地下, 或直排於附近的溝渠或地面;毛岸涼亭、管村附近有市政管網。
3. 地形特點
毛岸涼亭戶數少, 房屋沿老省道分佈, 屋高路低, 兩側高、中間低;管村被洲口溪劃為兩部分, 溪北主要是農貿市場、飯店、超市等商業區及多層商品房, 溪南房屋密集, 地勢較為平坦, 總體地勢為西高東低、南高北低, 路面下有較多的暗溝、暗渠;東山吳地勢較複雜, 總體為西高東低, 南北方向為中間高、兩側低, 將東山吳村劃分為三個區塊後, 各區塊地勢坡度明顯。村中主要道路為瀝青路及水泥路, 極少部分道路為碎石路。
二、生活汙水特點
1. 排放無序
生活汙水包括糞便汙水、廚房廢水、洗滌廢水。村中除新農村建房、商品房外, 其他房屋均為農戶自建, 房屋結構佈局各異, 排水口、化糞池位置分佈雜亂, 無序可循。
2. 水量變化大
農村生活汙水排放量與用水量密切相關, 生活用水量因氣候特點、經濟條件、生活習慣的差異而不同。根據實地入戶調查, 管村經濟條件好, 90%以上的房屋內淋浴、水沖廁所、洗衣機等衛浴設施齊全, 根據《浙江省農村生活汙水治理項目設計施工參照要點 (試行) 》, 管村農戶的生活用水量取120～180 L/ (人·d) ;房屋的排水管齊全, 農戶生活汙水為有組織排放, 因此, 生活汙水量按用水量的80%計。根據對農戶生活習慣的調查, 生活汙水集中在06:00～08:00、11:00～13:00、17:00～20:00三個時段排放, 日變化係數在3.0～5.0之間;冬季12月—翌年2月汙水排放總量最小, 夏季5—9月汙水排放量最大。
3. 水質波動大
參考臨近村莊的汙水處理站實測進水水質數據, CODCr平均濃度在100～150 mg/L之間, 最高可達250～300 mg/L;NH3-N平均濃度在25～40mg/L之間, 最高可達60～70 mg/L;TP平均濃度在1～4 mg/L之間, 最高可達6～8 mg/L。
三、設計難點
管村地域範圍大、地形複雜、房屋密集、商業發達, 汙水管網的設計及施工存在諸多難點, 主要如下:
(1) 地勢、地形複雜。村中總體地勢有坡度, 但局部高低起伏不定;臨山區塊地下有岩石層, 臨溪區塊土質鬆軟、地下水水位高。
(2) 基礎資料匱乏。地勘資料、地下管線資料、河網水系資料缺乏, 導致設計人員對現場瞭解不充分, 設計階段考慮不充分, 後期施工中變更工作量大。
(3) 村莊房屋密集, 巷道狹窄。管村中西部房屋年代久遠、間距小、排列不規整, 巷道狹窄, 並有祠堂需要保護, 汙水管網的設計和施工非常困難。
(4) 雨汙分流實施難度大。村中房屋多為3～4層磚混結構, 大部分二、三樓的衛生間出水口接入了屋頂的雨水排放管道, 要實施雨汙分流, 則要對二、三樓的衛生間汙水進行截流, 實施難度極大。
(5) 汙水管網設計工作量大。由於基礎資料缺乏, 設計人員要通過多次現場踏勘瞭解村莊現狀, 要多次與村幹部、村民溝通併到每戶調查排水現狀及排水口位置才能確定設計方案。而農村汙水治理工程的設計有嚴格的時間節點, 設計任務又必須在規定的時間內完成, 因此工期緊張。
四、設計方案
1. 治理模式選擇
農村生活汙水治理應根據村莊的土地、植物、地形地勢、道路交通條件以及居民住宅建設佈局等具體情況, 探索因地制宜的農村生活汙水收集、治理方式, 既要令汙水達標排放, 又要充分考慮今後汙水治理回用的需要。
根據對管村現狀的調查分析, 本著“因地制宜, 接管優先”原則, 確定三種治理模式:毛岸涼亭、管村為進廠處理模式 (納市政管網) , 東山吳為集中治理模式 (自建汙水處理站) , 位置偏遠、地勢低或無法接管的汙水採用單戶、聯戶等分散處理模式。通過三種治理模式的聯合應用, 實現低成本與環境效益的結合。
2. 處理工藝選擇
農村生活汙水的汙染物以有機物為主, 同時含有多種微生物, 不含重金屬、有毒物質等難降解汙染物, 具有很強的可生化性, 因此, 農村生活汙水一般選用生物處理工藝進行處理。農村汙水處理站分佈分散, 處理規模小, 缺乏專項運營資金, 無專業人員值守, 且距農戶較近, 因此, 農村汙水處理工藝需具有高效、低投資、低運行費用、易管理維護、耐衝擊負荷、處理效果穩定的特點。
東山吳的汙水處理站規模分別為30 m3/d、10 m3/d、5 m3/d, 處理站出水排入河道, 出水水質執行浙江省《農村生活汙水處理設施水汙染物排放標準》 (DB 33/973—2015) 二級標準, 採用MIO微動力汙水處理工藝。
MIO工藝是一種整合了A2/O工藝、生物膜工藝及SBR工藝, 針對農村生活汙水處理特點的汙水處理工藝。它由接觸厭氧池、接觸缺氧池、接觸好氧池、沉澱池及迴流、曝氣系統組成, 三種工藝優化組合使得迴流耗能明顯降低。該工藝在A2/O池中加入了生物填料, 沉澱形式以靜沉為主。整套系統的運行由微電腦調配控制, 對汙水處理中的曝氣、迴流等工序進行實時優化。同時, 將設備運行管理智能化, 通過遠程通信技術, 實現設備的實時在線監控, 達到遠程控制、無人值守的目的, 以適應農村基層缺乏專業技術管理人員的實際情況。
3. 汙水收集管網設計
(1) 設計原則
農村汙水管網設計應遵循雨汙分流、儘可能採取重力流、充分利用地形、避免或減少穿越河道及障礙物、汙水管網運行維護最簡單、綜合費用最小的原則。
(2) 設計要點
(1) 根據村莊地形地勢、房屋分佈、村委會及村民意見, 充分利用現有坡度, 對汙水管網進行平面佈置設計, 主 (支) 管的佈置應儘可能地使村民矛盾最小、政策處理最簡單。
(2) 管道、檢查井一般採用開挖施工, 特殊情況下, 管道採用牽引施工、沿駁岸明管施工等方式, 檢查井採用沉井施工。
(3) 管道材料的選用是汙水管網設計的重點, 汙水管一般為重力流管道, 主 (支) 管一般採用HDPE雙壁波紋管, 承插接口, 環剛度SN8;部分支管採用UPVC管, 膠水粘接, 環剛度SN4。HDPE、UPVC管兼具耐腐蝕、耐沉降、流量大、壽命長、施工方便、造價相對較低等優點。
(4) 主 (支) 管管徑一般根據水量計算確定, 但單個村莊的汙水量小, 汙水管管徑大致可按表1選擇。
(5) 管道最小坡度:管徑300≥0.003、管徑225≥0.004、管徑160≥0.005。
(6) 汙水管管頂覆土深度在機動車道下不小於0.7 m;非機動車道下不小於0.6 m, 房屋背後不涉及村民活動的區域可酌情減小, 但不宜小於0.4 m;覆土深度不滿足要求時, 採取包方加固處理。
表1 汙水管管徑
(7) 在管道交接處、坡度變更明顯、管線走向轉折或長度過長需要過渡時須設立檢查井, 檢查井之間的距離≤20 m。檢查井採用塑料井、磚砌井, 檢查井規格根據井深、管徑、道路寬度等因素確定, 為Φ315～Φ1 000。
(8) 位於道路上的檢查井井蓋與路面齊平;位於綠化帶或農田的井蓋應高於地面300 mm以上;位於車行道上的井蓋採用重型井蓋, 位於非車行道上的井蓋採用輕型井蓋。
4. 接戶管道設計
接戶管道應遵循橫平豎直的原則, 採用UPVC直壁管, 廚房廢水、洗滌廢水的接出管徑為75 mm, 化糞池進水、出水管徑為110 mm, 最小坡度分別為管徑110≥0.010、管徑75≥0.020。
五、結語
農村生活汙水治理設計難度大, 面對基礎資料缺乏、前期工作繁瑣的現狀, 要做好農村生活汙水治理工程設計, 就要求設計人員充分調研, 大量收集資料, 掌握現場情況, 並與村鎮進行有效溝通;根據當地經濟發展水平和生活特點, 科學預測汙水量;根據受納水體的功能要求, 確定汙水排放標準;根據村莊及汙水排放特點, 因地制宜選擇汙水治理模式;根據汙水處理程度、施工、設備安裝、使用及維護管理全方面要求, 選擇適宜的汙水處理工藝。
作者：李玉蓉 盧錢峰 浙江浙大水業有限公司 江西省江諮工程諮詢有限公司
來源：中國水利2019年07期