巨拓 張鵬輝

（中國市政工程華北設計研究總院有限公司西安分公司，陜西西安 710000）

1 引言

由于環(huán)境治理和管理投入不足，農村污水處理設施的建設遠落后于農村經濟發(fā)展速度，大量未經處理的污水直接排放，嚴重影響農村居住環(huán)境和村民身心健康［1］。近年來，各地積極推動農村生活污水治理工作，均取得了一定的成效，在改善農村生活環(huán)境、提升農民生活品質上發(fā)揮了重要作用，但目前農村生活污水治理仍然是改善農村人居環(huán)境最突出的短板。

農村污水具有區(qū)域分散、人口眾多、收集困難等特點，農村污水成為當?shù)厮廴镜闹饕梢颍?］。實施農村生活污水治理，是削減污染物排放量、落實國家環(huán)保政策的具體行動，是改善人居環(huán)境和周邊水環(huán)境、促進區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的有效手段。農村污水治理的實施可以解決污水直排問題，提升區(qū)域整體生態(tài)環(huán)境質量，將會產生巨大的社會、環(huán)境和經濟效益，因此，應高度重視農村地區(qū)環(huán)境污染問題，加強污水的治理力度，積極修建污水收集和處理設施，確保污水達標排放。

2 農村污水來源和特點

關中某區(qū)共有涉農行政村232 個，自然村426個，總戶數(shù)16.4 萬戶，服務人口54 萬人。根據現(xiàn)場調研，該區(qū)農村生活污水主要來源為村民日常洗漱、洗浴、廚房等用水產生的灰水以及農戶廁所、禽畜圈舍等產生的黑水，灰水排入現(xiàn)狀排水渠或散排，黑水基本上都進入院內的化糞池，定期拉運返田回用；其次是村內的學校、村委會、農家樂等產生的污水，此類污水成分與農村生活污水基本一致，可與其一起收集處理；還有很少一部分是村內或村附近小型工廠、農作坊、養(yǎng)殖場等產生的廢水，此類廢水由于污染物成分較為復雜，且濃度較高，應采取獨立的廢水收集處理設施，處理達標的尾水排入附近管渠或水體。

根據調查走訪，該區(qū)農村污水呈現(xiàn)如下特點：（1）污水量較少。各村常住人口規(guī)模為100～6 300人，污水量為5～370 m3/d，整體偏低。（2）不同時段水量變化較大。早、中、晚集中做飯時間污水量達到高峰，是平時污水排放量的2～3 倍［3］。（3）污水成分單一，且濃度低。污水主要以農村生活污水為主，存在很少量的小型工廠、農作坊、養(yǎng)殖場等產生的廢水，污水的可生化性較好。（4）污水收集困難。由于缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃、部分區(qū)域地形較復雜、村與村之間較分散、道路狹窄、資金短缺等情況，農村污水收集設施難于實施。（5）收集率偏低。村內收集系統(tǒng)大多采用雨污合流排水渠，村內排水渠不完善且排水渠滲漏堵塞嚴重，部分村莊仍采取散排的方式。

3 農村供水和污水現(xiàn)狀調研

3.1 農村供水現(xiàn)狀

該區(qū)所轄村莊基本上采用全天候集中供水，占總量約97%；個別比較偏遠的山區(qū)內小村莊采用分散式供水，僅約占總量3%。該區(qū)已建成390 座農村供水站，凈水工藝均采用常規(guī)處理工藝，村最小供水站供水規(guī)模1 m3/d，村最大供水站供水規(guī)模773 m3/d，供水總規(guī)模約3.87 萬m3/d，受益村民約52 萬人。

3.2 農村污水現(xiàn)狀

目前，該區(qū)村民家中95%以上有洗滌盆、洗衣機，90%以上有洗浴間，50%以上有室內衛(wèi)生間，無害化廁所覆蓋率達到80%以上，基本上每戶都有化糞池，化糞池污水定期拉運回田。

經調研，該區(qū)426 個自然村中，已有153 個自然村的生活污水進行了治理。其中，44 個自然村采用污水處理站模式，99 個自然村采用納管模式，8 個自然村采用化糞池返田模式，2 個自然村采用集水池拉運模式。生活污水已治理的村莊仍存在戶改不徹底、管網修建不完善、污水處理站修建或運行不健全等情況，已建成的村級污水處理站規(guī)模為30～400 m3/d不等，均采用A/O＋MBR 處理工藝，標準執(zhí)行GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A 標準，在管渠較完善的村莊，污水處理站可正常運行，基本上滿足排放標準；部分村莊管渠存在缺陷或不健全，污水無法有效收集，導致其污水處理站不能連續(xù)運行或出水不達標，還有一部分污水處理站處于停運或未建成狀態(tài)。尚未治理的村莊雨水及灰水主要通過村內排水明渠（溝）、暗渠（管），最終排至河道、澇塘、灌溉渠、低洼地等，還有部分村莊、街道沒有任何收集設施，雨水及灰水均無組織散排，目前95%以上農戶院外已設置化糞池，農戶污水進入化糞池，定期拉運回田，未治理的村莊收集設施中明渠（溝）、暗渠（管）、散排占比分別約為45%，40%，15%。大部分排水渠存在淤積現(xiàn)象，部分街道污水散排漫流，滋生蚊蠅及細菌，給村民生活造成較大影響。

4 河道及澇塘等污染情況分析

造成河道、澇塘等污染的主要原因是點源污染、面源污染和內源污染。經過調研，發(fā)現(xiàn)具體由以下幾方面引起：（1）點源污染。沿線村莊雨污合流，造成污水處理站進水水質偏低、水量偏大，溢流或處理不達標的尾水進入河道、澇塘；沿線村莊雨污合流，旱季生活污水直排，雨季混合水進入河道、澇塘。（2）面源污染。初期雨水沖刷農業(yè)種植、硬化道路等地表上的較多污染物進入河道、澇塘；村內垃圾隨意丟棄至河道、澇塘，或垃圾滲濾液沖刷進入河道、澇塘。（3）內源污染。河道及澇塘底泥淤積較嚴重，在缺氧/厭氧情況下大量釋放污染物。

由于河流水量的季節(jié)性變化，在枯水期河流水量相對較少，河水整體流動性較差，使得水體自凈能力減弱，加上沿線村莊的持續(xù)性排污，河道水體污染嚴重；在夏季豐水期雖然河流水量較大，河水自凈能力較強，但生活污水量、降雨的增加以及河體富營養(yǎng)化的加劇，使得水體污染加重。雨污水、處理尾水排入澇塘，澇塘水體不流動，水體基本無自凈能力，在內源與外源污染共同作用下，水體富營養(yǎng)化加重，導致水體發(fā)黑發(fā)臭。針對這些實際情況應采取分級治理措施，原則上按照先點源、再面源、后內源的治理順序實施，但在治理過程中應按照農村實際情況靈活進行。

5 污水收集及處理存在問題分析

根據現(xiàn)狀調查結果，分析該區(qū)范圍內農村污水治理主要存在以下問題：（1）大部分村莊未建設完善的污水收集管渠，現(xiàn)狀排水渠普遍存在滲漏、堵塞現(xiàn)象；（2）現(xiàn)狀污水收集系統(tǒng)絕大多數(shù)為雨污合流，大部分未經處理直接排放，對周圍環(huán)境和地表水造成嚴重污染，還有一小部分排至污水處理設施，影響處理設施正常運行；（3）區(qū)域內部分村莊已建成一定數(shù)量的污水處理設施，但總體占比較少，污水處理站存在出水不達標、建設還不健全或未運行等情況；（4）河流沿線的現(xiàn)狀排放口錯綜復雜，且有一定的隱蔽性，排放口源頭很難摸清楚，雨污水嚴重影響河道水體；（5）區(qū)域面積大，部分區(qū)域地形復雜，自然村分布較分散，不利于污水的統(tǒng)一收集和處理；（6）農村污水治理需要投入大量資金，農村經濟薄弱，財政補助有限，資金落實難度較大。

6 排水體制比選

排水體制一般分為合流制和分流制兩種類型，目前，我國農村污水收集設施薄弱，資金投入有限，難以一次性實施雨污完全分流。因此在排水體制的選擇上，應充分考慮當?shù)貙嶋H情況，一方面要滿足環(huán)境保護要求，另一方面要考慮工程投資和運營管理等［4］，通過綜合分析確定。

環(huán)境保護方面，截流式合流制排水系統(tǒng)將污水和初期雨水收集處理，對保護周邊水體環(huán)境非常有利，但隨著雨水量增大，雨水及污水一部分進入污水終端設施中，另一部分溢流至附近水體，對周邊水體環(huán)境造成污染。分流制排水系統(tǒng)將污水全部收集至污水終端設施中，雨水則通過原有排水系統(tǒng)排放至附近水體，雖然污水得到了有效處理，但初期雨水不能有效收集，可能對周圍水體造成污染。從環(huán)境保護角度看，分流制排水系統(tǒng)對水體造成的影響小于截流式合流制排水系統(tǒng)。

工程投資方面，截流式合流制管渠綜合造價遠低于分流制，但截流式合流制終端治理設施在實際處理量上要比分流制大，再者截流式合流制排水系統(tǒng)的運營管理和人員成本費用要高于分流制。

運營管理方面，對于截流式合流制排水系統(tǒng)，在雨季時，可利用雨水沖刷管渠內淤積的沉積物，降低管渠平日的維護管理費用，但同時進入污水處理站的水量較大、水質濃度降低，不利于污水處理站的運行。分流制則在管道日常維護和污水處理站運行管理上更為有利。

考慮上述情況，并結合村莊實際，綜合分析確定：（1）附近有飲用水水源或位于環(huán)境保護區(qū)內的村莊，采用分流制排水系統(tǒng)，利用原有排水系統(tǒng)排放雨水，村內新建污水收集管網；（2）附近無飲用水水源且不在環(huán)境保護區(qū)內的村莊，現(xiàn)狀主要以散排為主，村內有少量排水渠的村莊，采用分流制排水系統(tǒng)，利用原有排水系統(tǒng)排放雨水，村內新建污水收集管網；（3）附近無飲用水水源且不在環(huán)境保護區(qū)內，村內有較完善的排水渠的村莊，采用截流式合流制排水系統(tǒng)，通過在末端設置溢流井實現(xiàn)晴天和初降雨時廢水進入終端設施，隨著雨水徑流量增加，混合廢水流量超過截流能力后，可經溢流管渠溢流至附近水體。

7 農村污水收集設施改造

7.1 戶內污水收集設施改造

廁所污水、庭院養(yǎng)殖污水進入化糞池，廚余灰水進入浮渣池，通過戶內排水管道進入村級污水管渠系統(tǒng)?；S池可單戶單建或多戶合建，化糞池和浮渣池應定期清掏，將清掏的污泥和浮渣回用農田?；S池和浮渣池進水管管徑均為DN160，坡度按0.010，出水管管徑均為DN110，坡度按0.012，管材采用UPVC 塑料管，在化糞池和浮渣池進水管上設置清掃口，方便疏通，在進入村級污水管渠的排水支管上設置細格網。戶內收集設施改造方案見圖1。

圖1 戶內收集設施改造方案示例

7.2 村級污水收集設施改造

村級污水收集設施包括管道、溝渠、檢查井、提升泵站等。村級污水收集設施應盡可能利用原有管道或溝渠，在原有的基礎上進行完善和修繕；污水檢查井采取兩種形式，一種是φ700 的磚砌檢查井，另一種是φ315 的塑料檢查井（應有防護井蓋），φ700的磚砌檢查井按每隔40 m 設置1 個，在2 個φ700的磚砌檢查井之間根據農戶戶內接出管位置設置φ315 的塑料檢查井。在地勢較低的區(qū)域，污水采用一體化提升泵站提升。從技術性、經濟性綜合確定，重力流污水主管道管徑為DN300，管材采用HDPE雙壁波紋管，壓力流污水管道管徑為DN110，管材采用PE100 聚乙烯管。根據村莊現(xiàn)狀情況分析，村級收集管渠的改造或新建有以下3 種形式。

7.2.1 修繕明渠、暗渠

在有較完善的排水明渠、暗渠的村莊，對于采用分流制的村莊，新建污水收集管道，修繕村內原有明渠、暗渠，保障雨水正常排放；對于采用截流式合流制的村莊，對村內明渠、暗渠進行修繕，并對明渠加裝蓋板，修繕后的明渠和暗渠收集村內污水和雨水。在明渠、暗渠末端散排的或未接入附近水體的，應在明渠、暗渠末端設置溢流井，并在溢流井出口處設置兩趟管道，一趟為溢流管，將超流混合水溢流至附近水體或低洼地；另一趟為截污管，旱季和初降雨時將污水截流至污水終端設施。而明渠、暗渠末端已接入水體的，則在接入水體前設置溢流井，并設置一趟截污管，將污水截流至污水終端設施。

7.2.2 完善村內污水管道

村內已經敷設污水管網，但未全部覆蓋，通過完善村內管網，將污水全部收集并接至污水終端設施中，雨水則沿用原有排水系統(tǒng)排放。

7.2.3 整村新建污水管道

村內只有少量排水渠或無任何排水設施，大部分或全部雨灰水散排漫流，通過新建村內污水管道，將污水收集處理，雨水則按原有排水形式排放；村內渠道為灌溉渠的，不得將污水排至灌溉渠中，通過新建村內污水管道，將污水收集處理，雨水利用灌溉渠排放；村內街道有小邊溝無法加蓋的，通過新建村內污水管道，將污水收集處理，雨水則利用小邊溝排放。

8 終端治理設施的選擇

根據該區(qū)不同區(qū)域村落所處位置的地形地勢、人口數(shù)量、聚集程度、退水情況、尾水利用、現(xiàn)有排水系統(tǒng)及工程造價等綜合分析，確定以下終端治理模式。

8.1 納管模式

適用于距離城鎮(zhèn)污水管網5 km 以內［5］，人口密度較大、較集中，地勢較平坦的村莊。通過新建或修繕村內污水管渠，將污水納入城鎮(zhèn)市政污水管網。

8.2 污水處理站模式

適用于距離城鎮(zhèn)污水管網較遠，人口密度較大、較集中的村莊；距離城鎮(zhèn)污水管網較遠，位置上臨近的多個村莊，村與村之間地勢較平坦，采取連村合建。根據村莊實際情況，通過新建或修繕村內污水管渠，將污水收集至污水處理站集中處理。對于個別無退水條件且尾水不可回用的村莊，采用污水集水池拉運模式。

8.3 污水收集池拉運或小型污水處理設施模式

適用于距離城鎮(zhèn)污水管網較遠，人口較少、較分散，地形地勢較復雜、起伏較大的村莊。對于無退水條件且尾水不可回用的村莊，通過新建或修繕村內污水管渠，將污水收集至污水收集池，定期轉運至附近污水處理站（廠）進行集中處理；對于有退水條件或尾水可回用的村莊，通過新建或修繕村內污水管渠，將污水收集至小型污水處理設施處理。

8.4 化糞池返田模式

適用于人口很少且分散、位置偏僻的小山村，采用單戶單建或多戶合建三格式化糞池，化糞池內污水定期返田回用。

9 處理標準與處理工藝的選擇

根據污水處理水量、處理后尾水的用途以及排入受納水體的功能和環(huán)境容量，綜合確定該區(qū)農村污水處理的排放標準。污水處理工藝應結合當?shù)剞r村實際情況，選擇抗沖擊負荷能力強、運行維護簡單、能耗低、造價與運行費用低、節(jié)約用地的工藝技術［6］，并結合目前國內農村生活污水處理工藝的使用情況。目前農村污水處理工藝主要為生物處理工藝、生態(tài)處理工藝、生物處理＋生態(tài)處理工藝、生物處理＋MBR 膜處理工藝，針對不同排放標準選擇適合的污水處理工藝。單一的生態(tài)處理工藝往往不穩(wěn)定，處理效果比較差，組合式生態(tài)處理工藝雖然出水效果較好［7］，但占地面積較大，不利于農村地區(qū)廣泛使用。在土地相對寬裕的村莊，生態(tài)處理可作為生物處理之后的深度處理單元，但不能作為全流程工藝［8］，可采用生物處理工藝、生物處理＋生態(tài)處理工藝；用地比較緊張的村莊，可采用生物處理工藝、生物處理＋MBR 膜處理工藝。針對關中地區(qū)的農村所處區(qū)域的位置、性質以及現(xiàn)有處理工藝使用情況，提出該區(qū)不同排放標準的首選處理工藝。

（1）位于飲用水水源保護區(qū)或自然保護區(qū)內的村莊，執(zhí)行GB 18918—2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》一級A 標準，處理后尾水不得排入附近河、湖、庫等水體，應建設回用水池或生態(tài)澇塘，用于農田、林地灌溉及道路澆灑，采用A2/O＋潛流式人工濕地或A2/O＋MBR 處理工藝，如圖2 所示。

圖2 A2/O＋潛流式人工濕地/MBR 處理工藝流程

（2）位于一般區(qū)域的村莊，污水處理站規(guī)模為50～500 m3/d，執(zhí)行DB 61/1227—2018《農村生活污水處理設施水污染物排放標準》，處理后尾水直接排入河道、生態(tài)澇塘，采用A/O＋潛流式人工濕地處理工藝或A/O＋MBR 處理工藝，如圖3 所示。污水處理站規(guī)模大于500 m3/d，執(zhí)行DB 61/224—2018《陜西省黃河流域污水綜合排放標準》表1 中B 標準，處理后尾水直接排入河道、生態(tài)澇塘，采用A2/O＋潛流式人工濕地處理工藝或A2/O＋MBR 處理工藝。生態(tài)澇塘內的水可溢流至附近河湖或回用。

圖3 A/O＋潛流式人工濕地/MBR 處理工藝流程

（3）位于一般區(qū)域的村莊，尾水用于農田灌溉，污水處理站規(guī)模大于等于5 m3/d，執(zhí)行GB 5084—2021《農田灌溉水質標準》［9］，應建設回用水池或生態(tài)澇塘，用于農田灌溉，采用厭氧＋潛流式人工濕地處理工藝或A/O＋MBR 處理工藝，如圖4 所示。

圖4 厭氧＋潛流式人工濕地處理工藝流程

10 結語

（1）污水處理設施用地首先選擇村內低洼地、荒地、廢棄水池水坑等，避免選擇宅基地或基本農田。

（2）由于農村污水處理站產生污泥量較少，每個站單獨設置污泥處置設備，投資、占地較大，且閑置時間較長，通過定期外運至附近污水處理廠集中處置是可行且有效的。

（3）污水處理設施排放的尾水以及管渠雨季溢流水進入澇塘，澇塘內水體長期不流動不循環(huán)，逐漸會形成黑臭水體，通過對村內澇塘進行清淤、修復改造，將澇塘打造為生態(tài)澇塘（如荷花塘、生態(tài)浮島等），不但改善了村內的水體環(huán)境，而且提升了人居環(huán)境。

（4）政府需加強對區(qū)域內排污企業(yè)及個體的監(jiān)督和管理，建立良性的政群互動機制，通過多渠道激勵群眾主動參與水環(huán)境監(jiān)督，從源頭上杜絕工廠、農作坊、養(yǎng)殖場等廢水的直排現(xiàn)象。