农村生活污水治理设计实践与思考_李永球.pdf

近年来，随着农村居民生活水平的不断提高，农村生活污水排放量逐渐增多，加上农村污水管道收集系统和集中式污水处理设施建设滞后，造成了农村生活污水无序排放，农村环境污染日益严重。截至2017年末，河南省共有933个建制镇和595个乡，全省933个建制镇的污水处理率仅为28.93%，其中收稿日期：2022-12-15作者简介：李永球，男，工程师，硕士，主要研究方向为水环境污染治理。引文格式：李永球，王利群.农村生活污水治理设计实践与思考 J.市政技术，2023，41（3）：191-194.（LI Y Q，WANG L Q.Design practiceand thinking of rural domestic sewage treatment J.Journal of municipal technology，2023，41（3）：191-194.）文章编号：1009-7767（2023）03-0191-04第41卷第3期2023年3月Vol.41，No.3Mar.2023DOI:10.19922/j.1009-7767.2023.03.191Journal of Municipal Technology农村生活污水治理设计实践与思考李永球1*，王利群2（1.湖南大学设计研究院有限公司，湖南 长沙 410082；2.力合科技（湖南）股份有限公司，湖南 长沙 410205）摘要：以新郑市农村生活污水治理项目为例，针对项目设计实践过程中遇到的出户管设计方案的选择、厂站设计进水水质的确定和厂站的选址等重难点设计问题，从设计层面提出了“一户一管”的出户管设计方案、建设试点探索厂站设计进水水质以及采取增加提升泵、提高地面标高、管网输送 3 个方面的手段解决厂站选址困难等问题的技术方案。这些技术方案解决了项目实施过程中遇到的重难点设计问题。并基于该项目的设计实践，从应考虑非技术因素对设计方案的影响、应以科学合理的污水处理工艺作为设计依据以及应重视厂站选址的重要性 3 个方面进行了总结，以期为其他地区农村生活污水治理项目的设计提供一定的借鉴。关键词：农村生活污水治理；“一户一管”设计方案；厂站选址；设计实践与思考中图分类号：X 703文献标志码：BDesign Practice and Thinking of Rural Domestic Sewage TreatmentLi Yongqiu1*，Wang Liqun2（1.Hunan University Design and Research Institute Co.，Ltd.，Changsha 410082，China；2.Lihe Technology（Hunan）Limited Company，Changsha 410205，China）Abstract：Taking the rural domestic sewage treatment project of Xinzheng City as an example，aiming at the majorand difficult design problems in the process of project design practice，such as the selection of outdoor pipe designscheme，the determination of the design of inlet water quality and the site selection of plant，the design scheme of“one household one pipe”outdoor pipe are proposed，the technical scheme of water inlet quality and the difficulty ofsite selection of plants are explored by three ways of increasing the lifting pump，raising the ground elevation andpipe network transportation.These technical solutions solved the important and difficult design problems encoun-tered during the construction.Based on the design，those three aspects of the impacts of non-technical factors on thedesign scheme，reasonable sewage treatment process and the importance of plant site selection on the design schemeshould be considered are concluded to provide some reference for the design of rural domestic sewage treatment pro-jects in other areas.Key words：rural domestic sewage treatment；design scheme of“one household one pipe”；plant site selection；de-sign practice and thinkingJournal of Municipal Technology第41卷污水集中处理率仅为12.27%，河南乡村数量多，污水处理设施建设存在巨大缺口1。党的十九大做出了实施乡村振兴的重大战略决策部署，“改善农村人居环境、建设美丽宜居乡村”是实施乡村振兴战略的一项重要任务2，农村人居环境整治工作的核心是垃圾和污水治理3。2017年，新郑市以极高的政治站位积极响应党中央的战略决策部署，决定在全市分批实施全域全覆盖的农村生活污水治理项目，走在了全省的前列。笔者以新郑市农村生活污水治理项目为研究对象，探讨了设计实践过程中遇到的重难点问题以及在设计层面的技术方案，并基于此进行了总结，旨在为其他农村地区的生活污水治理设计工作提供借鉴。1项目概况新郑市农村生活污水治理项目是郑州市2017年十大民生实事之一。新郑市农村生活污水治理项目包含新郑市下辖的10个乡镇和1个管委会，涵盖138个行政村，覆盖农户约7万户。该项目采用“EPC+O”建设模式，自2017年开工建设至2021年11月底已经完成全部建设内容，并经调试运行验收合格后转入运营服务期。该项目共设计集中式污水处理设施225座，提升泵站121座，污水处理规模共计17 077 t/d，污水管网总长度1 330.11 km。2项目重难点分析及解决思路2.1出户管设计方案的选择该项目污水管网设计范围共计138个行政村，点多面广，尤其是出户管的设计方案涉及群众利益多，矛盾协调难度大。设计过程中通过实地调研新郑市农村房屋普遍的布局形式，总结以往项目设计中共用支管网敷设在农户私人场地通常会引发巨量的邻里矛盾而迟滞施工进度或被迫调整设计方案的经验，该项目根据新郑市农村房屋普遍布局紧凑规整、厨卫普遍布置于房屋前端的特点，因地制宜地采取“一户一管”的设计方案，即将农户自家的污水通过单独的出户管从自家房屋前面直接汇入主管网。杨敬亭等4在北京市顺义区农村生活污水处理工程设计中考虑建筑位置、地形情况和村民要求等因素，也采取了厨房、洗浴等污水出户管直接接入主管网的设计方案。2.2厂站设计进水水质的确定该项目于2017年启动前期设计工作，项目启动之初，我国对农村生活污水水质的研究主要集中在某流域或省内的重点市（县），重点研究对象多是农户厨房、厕所、浴室等位置排放的污水，但农户排放的污水经化粪池预处理、污水收集管网运输后，水质已发生较大变化，仅从源头上掌握农村生活污水水质无法真实反映处理设施实际进水水质及处理设施对污染物的去除情况5。同时，河南省农村生活污水处理尚处于起步阶段1，全省没有规模化的农村生活污水处理设施进水水质可以参考。该项目通过先期在王刘庄村等15个村庄进行试点建设，探索新郑市农村生活污水管网终端的实际污水水质指标，通过分析15个试点村庄建成后近一年的实测水质数据，得到厂站进水平均水质见表1。根据试点村庄实测水质数据，结合河南省住房和城乡建设厅于2018年8月发布的河南省农村生活污水治理技术导则（试行），最终确定该项目厂站设计进水水质见表2。2.3厂站选址的困难以及解决方案该项目厂站选址的基本原则为：1）选址须为非基本农田，宜选用荒地，尽可能少占农田；2）选址应位于主要取水口的下游，且地势较低便于污水自流收集处；3）选址不应受洪涝灾害影响，有良好的排水条件；4）选址应设置在居民集中处；5）选址应位于夏季主导风向下方；6）选址应满足厂站施工作业条件6。该项目共需对225座集中式污水处理设施进行选址。在进行初次踏勘选址，分析初选厂址情况后（见图1），发现同时满足选址基本原则的厂址比例仅为21%，因此厂站选址是该项目设计面临的最困难工作之一。表1厂站进水平均水质Tab.1 Average inlet water quality of the plant水质指标CODCrSSTNNH3-NTP质量浓度/（mg/L）339.27246.5698.7185.3812.76表2厂站设计进水水质Tab.2 Designed inlet water quality of the plant水质指标CODCrBOD5SSTN质量浓度/（mg/L）350200250100NH3-NTP7010192第3期针对厂站选址过程中存在的问题，主要采取以下技术方案解决：1）于高处选址时，通过污水管网将污水汇集于低处后，再通过泵站将污水压力提升至选定厂站；2）于低处选址时，加高选定厂站地面标高，尽量避免洪涝灾害影响；3）于远离居民集中处选址时，通过污水管网将污水输送至选定厂站。3设计思考1）应考虑非技术因素对设计方案的影响。污水收集管网对于农村生活污水治理工作有着非常重要的意义7，也是设计工作实际开展中面临的重难点之一。根据设计实践经验，虽然将多户的污水先汇集于支管，再通过支管接入主干管的传统设计方案比“一户一管”的设计方案能减少60%70%的支管工程量，但是该项目前期因邻里矛盾、用地纠纷等非技术因素而导致阻工、被迫调整设计方案甚至返工的情况非常普遍。笔者将2017年采用传统设计方案实施的39个村庄和2018、2019年采用“一户一管”设计方案实施的99个村庄在实施过程中对设计方案调整的次数进行了对比（见图2），结果表明：2017年采用的传统设计方案在实施过程中需调整2次及以上的比例为72%，不需调整的比例仅为11%；而2018、2019年采用的“一户一管”设计方案在实施过程中需调整2次及以上的比例分别仅为29%和25%，不需调整的比例分别为38%和40%。项目竣工结果也表明：基于农村房屋布局紧凑规整的原因，与传统设计方案相比，“一户一管”的设计方案不仅没有显著增加整体投资，还减少了海量的纠纷矛盾，实际施工周期比计划施工周期缩短了约4个月，降低了施工管理成本。因此，该项目中“一户一管”的设计方案可以为房屋布局紧凑的农村生活污水治理项目提供设计参考。需要指出的是，在房屋布局分散的村庄中，出户管设计方案不再是迟滞施工进度的主要原因，同时，“一户一管”的设计方案会显著增加出户管的工程量，因此，“一户一管”的设计方案在房屋布局分散的村庄应用具有一定的局限性。2）应以科学合理的污水处理工艺作为设计依据。周凯等8对河南省农村生活污水治理现状的研究表明：70%以上已建成的污水处理设施由于各种原因导致实际未运行或运行不正常，造成相当一部分已建成的污水处理设施成了摆设，已建成污水处理设施存在“晒太阳”和“建得起、用不起”现象。浙江、江苏等省份的农村生活