關(guān)于農(nóng)村污水治理中污水管網(wǎng)設(shè)計的探討

任高翔 王瀚起 王妍 郝燕 陳雅麗

【摘要】與常規(guī)城市污水管網(wǎng)設(shè)計相比較，我國農(nóng)村地區(qū)有著一定差異，其主要是由于地區(qū)結(jié)構(gòu)特征不同，再加之污水處理呈現(xiàn)片區(qū)性差異的特點，若想促使農(nóng)村地區(qū)管網(wǎng)設(shè)計具有更高合理性、安全性、穩(wěn)定性以及維護便利性，便需進一步促進農(nóng)村污水管網(wǎng)設(shè)計水平的提高?；诖?，本文將主要針對在我國農(nóng)村污水治理工作當中，如何有效設(shè)計污水管網(wǎng)展開分析。

【關(guān)鍵詞】農(nóng)村地區(qū);污水治理;污水管網(wǎng)設(shè)計 【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.35.089

隨著我國新農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進程的逐步推進，農(nóng)村居民日常生產(chǎn)生活產(chǎn)生的污水量顯著增加。在這一背景之下，我國部分農(nóng)村污水排放管網(wǎng)的設(shè)計缺陷和不完整性導致了污水無法在第一時間得到合理解決，只能直接排入附近河流。對附近居民的生活和自然環(huán)境造成了極大危害，破壞當?shù)亟?jīng)濟的可持續(xù)健康發(fā)展。

1、農(nóng)村排水狀況

隨著經(jīng)濟形勢的不斷發(fā)展，農(nóng)村環(huán)衛(wèi)設(shè)備基礎(chǔ)建設(shè)也在不斷完善，原有的污水排放方式早已不能滿足人們對環(huán)境的要求，生活污水處理方案的合理改進和升級非常關(guān)鍵，其中管網(wǎng)設(shè)計是重中之重【1】。現(xiàn)階段，農(nóng)村排水管道的現(xiàn)狀主要有以下幾點：

（1）現(xiàn)狀生活污水多數(shù)均為無組織排放，多以地面漫流、合流明溝等方式直接排放至周邊地表水;

（2）一些城鎮(zhèn)基本建成了灌溉渠，但灌溉渠在缺乏維護時會產(chǎn)生沉淀物，從而造成嚴重的水污染問題，水質(zhì)會變黑、變臭，并導致水體富營養(yǎng)化，在夏季干旱時很容易產(chǎn)生蚊子，導致附近的環(huán)境條件很差，同時，隨著各種廢水被排入灌溉渠道，農(nóng)牧業(yè)的灌溉水也受到污染;部分灌溉渠排水設(shè)備處加裝板條狀后蓋，可有效防止生活垃圾及其落葉進入造成堵塞;

（3）隨著大城市或現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢，部分農(nóng)村原有排水設(shè)備在基本建設(shè)期遭到嚴重破壞，一些新建的排水設(shè)施不成熟，設(shè)備覆蓋不夠、容積不足或條件不合格，不能滿足當前排水量增長的需要;

（4）管網(wǎng)建設(shè)與運行管理相對滯后，究其原因主要有認識不到位、缺乏穩(wěn)定可靠的建設(shè)和運轉(zhuǎn)資金等方面。長期以來，生活污水的直接排放嚴重影響了居民的居住環(huán)境，河、湖等水體普遍受到污染，飲用水水質(zhì)安全受到威脅，農(nóng)村污水污染已成為制約農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展，危害群眾身體健康的突出問題。

基于對上述系列問題的分析，認為應(yīng)在現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，對原有排水管渠進行必要的拆除和修復(fù)，同時有針對性地進行污水管網(wǎng)系統(tǒng)完善，才能提高排水管道系統(tǒng)效率。

2、農(nóng)村污水管網(wǎng)設(shè)計難點

2.1無總體規(guī)劃

由于大部分農(nóng)村地區(qū)對整體基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)沒有總體規(guī)劃，農(nóng)村污水管網(wǎng)設(shè)計存在一定問題，加之部分地區(qū)地勢高差大、地質(zhì)條件不好等導致管網(wǎng)無法正常鋪設(shè)。

2.2處理方式各異

由于農(nóng)村聚落形式、地勢特點等差異化，管網(wǎng)設(shè)計方案不能千篇一律。對于農(nóng)戶聚落類別過于分散、地形地勢以及水系阻隔等原因?qū)е挛鬯芫W(wǎng)鋪設(shè)困難的情況，單一采用全村或多個村莊集中處理方法顯然不再適用。要進行片區(qū)劃分，充分考慮到獨特性，一區(qū)一個方案。

2.3管網(wǎng)鋪設(shè)空間不足

目前我國農(nóng)村的路面已經(jīng)進行了硬底改造，但大部分路面基礎(chǔ)設(shè)施并沒有充分考慮后期污水管網(wǎng)等設(shè)備的鋪設(shè)問題，由于沒有預(yù)留出管道空間，中后期需要重新開挖、新建，造成資產(chǎn)消耗比較嚴重。同時，設(shè)計人員應(yīng)充分考慮到舊管網(wǎng)的可利用性，不能千篇一律追求新建，要考慮新舊管網(wǎng)的合理連接。

2.4勘查工作不到位，后期施工問題多

部分村莊年代久遠、地勢復(fù)雜，在地勘的基礎(chǔ)上，設(shè)計人員仍需多次到現(xiàn)場，對現(xiàn)場地勢情況、地質(zhì)情況、每家每戶常住人口數(shù)以及現(xiàn)狀排水情況進行充分調(diào)研才可進行后續(xù)設(shè)計，例如戶數(shù)、常住人口調(diào)研不準確，排水定額選取不符合當?shù)亟?jīng)濟水平情況，會導致設(shè)計不合理。若管網(wǎng)設(shè)計過小，污水總流量的不確定性會對管道系統(tǒng)產(chǎn)生很大的影響，導致管網(wǎng)負荷過大;如果管網(wǎng)設(shè)計過大，很容易造成管道系統(tǒng)中的水流速度過小，導致雜質(zhì)堆積。因此，農(nóng)村污水管網(wǎng)設(shè)計的前期勘查工作非常重要且繁雜，若不到位，會出現(xiàn)后期施工過程中圖紙與現(xiàn)實不符、用水量計算偏差過大等問題，產(chǎn)生不必要的經(jīng)濟損失。

2.5忽略后期的運營維護

當農(nóng)村污水管網(wǎng)發(fā)生管道堵塞時，由于沒有自動檢測裝置，往往發(fā)現(xiàn)不夠及時，并且受技術(shù)和設(shè)備的限制，只靠人工疏通，難以對堵塞的具體情況和位置進行精準判斷，導致疏通工作投入過多的人力，耗費時間長，工作強度大，并存在有一定的有害氣體中毒風險。

3、農(nóng)村生活污水治理工程的管網(wǎng)設(shè)計要點

針對上述農(nóng)村污水管網(wǎng)設(shè)計問題，文章明確提出了以下必須注意的事項：

（1）污水排放系統(tǒng)的總體規(guī)劃須有效實施，同時結(jié)合鄉(xiāng)村景觀，確定污水規(guī)劃方案;

（2）污水管道系統(tǒng)必須與現(xiàn)有設(shè)備及排水現(xiàn)狀緊密結(jié)合，對現(xiàn)有設(shè)計方案進行全面改進和分析，明確提出最現(xiàn)實、最經(jīng)濟的排放系統(tǒng)設(shè)計方案;

（3）污水排放管道的鋪設(shè)位置和方向，必須結(jié)合具體情況，結(jié)合區(qū)域內(nèi)未來商業(yè)用地的總體規(guī)劃綜合考慮，防止損壞田地、道路等;

（4）多勘查，與相關(guān)部門及當?shù)鼐用裼行贤ǎ匾暫笃诘倪\營維護，確保管網(wǎng)系統(tǒng)方案落地，并長期穩(wěn)定運行。

4、其他設(shè)計要素分析

4.1相關(guān)參數(shù)設(shè)計

生活污水處理工程具有長期性的特點，同時也是具有回報性的，為更好地保證項目投資本身的有效性、經(jīng)濟性和可控性，在設(shè)計階段，要確保滿足控制成本預(yù)算的基本要求，這也是設(shè)計工作人員必須思考的問題。在管網(wǎng)工程中，管網(wǎng)的長度、傾角和填埋深度等參數(shù)的確定都直接決定了整個項目建設(shè)預(yù)算的合理性。農(nóng)村地區(qū)平均需水量較小，產(chǎn)生的污水較少，結(jié)合設(shè)計標準，首先確定管網(wǎng)設(shè)計業(yè)務(wù)規(guī)模，包括服務(wù)人口、住戶綜合用水定額、排水管道指標、收集指標及其改造指標等，對于地勢起伏較大的地區(qū)，可考慮跌水或者架空等方式。最后根據(jù)污水管的長度和坡度，進行基本的計算和校核，避免過度設(shè)計造成項目投資過大。整個系統(tǒng)的出水水質(zhì)不必盲目追求一級A標準，例如排放至溝塘、農(nóng)田等，可降低出水水質(zhì)要求，并執(zhí)行當?shù)叵嚓P(guān)標準。

此外，設(shè)計人員在進行成本預(yù)算時，有必要考慮增加污水管網(wǎng)后期的運營維護費，配備智能高效的機械清通設(shè)備，使運營維護工作與人工智能相結(jié)合，提高管網(wǎng)維護工作效率。

4.2化糞池的選型和設(shè)置

在生活污水處理工程的管網(wǎng)設(shè)計中，必須有針對性地做好化糞池的設(shè)計，據(jù)現(xiàn)場調(diào)查管理，一般情況下，每戶都有化糞池，但大多屬于磚砌化糞池，容易導致污水滲漏污染地下水，部分化糞池不符合我國環(huán)境保護的有關(guān)規(guī)定，因此，有必要做好化糞池的改造工作。可以依托新建的成品三格玻璃鋼防腐化糞池，根據(jù)玻璃鋼防腐化糞池的選型和鋪設(shè)要求進行布置。在實際設(shè)計期間，根據(jù)現(xiàn)場的具體情況，一個化糞池可以近距離兩戶共用，既可以滿足居民的基本需求，又可以節(jié)省工程造價，避免重復(fù)性基礎(chǔ)資源設(shè)施建設(shè)問題?？傊?，在滿足用戶基本需求的前提下，盡量減少化糞池基本建設(shè)的總數(shù)，并參考每戶常住戶數(shù)確定化糞池開挖的規(guī)模和位置，同時要確?；S池選型合理化。

針對相對集中的農(nóng)戶，每戶化糞池出水用管網(wǎng)收集，統(tǒng)一排至村莊集中處理設(shè)備進行處理，一般可采用一體化多級同步A/O工藝，或經(jīng)過人工濕地處理后排放。針對污水收集困難的農(nóng)戶，其污水處理模式宜選用自建分戶型處理模式，住戶將生活糞便污水及廚房洗滌廢水用管道接至化糞池，再從化糞池出水管鋪設(shè)管網(wǎng)將少數(shù)相鄰住戶化糞池排水接至較大規(guī)格化糞池處理，一個自然村設(shè)置多個分散式處理設(shè)備，解決了管網(wǎng)布置困難的問題。

4.3塌陷性地區(qū)的管網(wǎng)處理

濕陷性黃土層屬于農(nóng)村地區(qū)地質(zhì)環(huán)境非常惡劣的地區(qū)，關(guān)鍵是黃土層在一定的工作壓力下被水侵入，這時，土層的結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，導致土層下移，可塌陷的黃土層對污水管道有嚴重的影響，特別是降水后，污水管道地下水滲入后管溝會塌陷。此時，集水情況會導致地面被挖空，從而導致地面塌陷，對行人及其交通出行都會存在一定程度的安全隱患。對此，解決黃土層塌陷問題最好的辦法是采用地墊層、強夯地基和深層攪拌樁法來解決，例如在某工程項目中，由于屬于自重濕陷性黃土層，等級為Ⅱ級，在考慮了設(shè)計的合理性和項目投資的合理性后，認為設(shè)計理念取決于三點，第一種是基于可塌陷的黃土層，結(jié)合區(qū)域污水管道設(shè)計的相關(guān)規(guī)定，管道溝底采用300mm三七石灰土回填，使其基本承載能力達到100KPa以上，基本解決了污水管道問題;第二點取決于該地區(qū)污水管網(wǎng)的設(shè)計，應(yīng)盡可能避開路面和居民區(qū)，以滿足基本的保護距離規(guī)定;第三點要靠濕陷性黃土層基本施工后防止污水管網(wǎng)地下水滲入來實現(xiàn)?？刹捎肅25混凝土，最大限度地減少倒塌和破裂的風險。

結(jié)語：

目前，我國農(nóng)村地區(qū)的污水處理問題還在不斷地探索中，污水管道的設(shè)計還有很長的路要走?，F(xiàn)階段，農(nóng)村污水排放的復(fù)雜情況進一步提醒人們，對于污水管網(wǎng)的設(shè)計要在現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上進行創(chuàng)新和完善，只有結(jié)合農(nóng)村的實際建設(shè)現(xiàn)狀，找出與其相適應(yīng)的污水管線搭建模式，才能夠有效提升農(nóng)村的衛(wèi)生環(huán)境，從而推進新農(nóng)村建設(shè)的進程。

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安徽省高校自然科學研究項目：巢湖流域農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀與對策研究，項目編號KJ2020A1207