針對南京市六合區(qū)農(nóng)村生活污水處理案例分析及方案推薦研究

蔡金燕，魯學(xué)蕾，秦浩惠

(江蘇河加海環(huán)境設(shè)計研究院有限公司，江蘇 南京 210000)

隨著人民生活水平的提高和農(nóng)村建設(shè)的不斷發(fā)展，農(nóng)村生活污水水質(zhì)逐漸復(fù)雜，污水排放量不斷增多，農(nóng)村污水的收集與處理得到越來越多的關(guān)注與重視[1-2]。考慮到未直接處理的農(nóng)村污水會對生活飲用水造成威脅，同時也會造成水體富營養(yǎng)化和環(huán)境污染，因此，對農(nóng)村污水進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)排放變得十分重要。農(nóng)村生活污水治理工程是保障經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的重要基礎(chǔ)設(shè)施。完善農(nóng)村生活污水收集處理系統(tǒng)，實現(xiàn)生活污水的集中或相對集中處理[3-5]，不僅能減少生活污水對周邊水體的污染，還能改善村民生活環(huán)境，有利于提升農(nóng)村整體形象，具有明顯的社會效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益[6]。

1 農(nóng)村生活污水處理原則

(1)基建費少，運維費低

目前，我國城市生活污水處理工藝日漸成熟，但是部分工藝有著污水處理運行費用高和設(shè)施設(shè)備建設(shè)成本高的問題，基于這一特點，無法將城市污水處理廠的處理工藝推廣到農(nóng)村生活污水的處理處置上。而對于污水處理設(shè)施的運行維護(hù)方面，費用主要包括檢修、修理、運維人員、投加藥劑等方面。簡言之，基礎(chǔ)建設(shè)投資較低和運行維護(hù)費用少是農(nóng)村生活污水治理的基本條件。

(2)處理工藝多種多樣

目前南京六合各區(qū)域所建設(shè)的生活污水治理工藝也是多種多樣?；谝虻刂埔说脑瓌t，要根據(jù)六合區(qū)的實際，選擇適宜本地的農(nóng)村生活污水治理工藝模式，有效做到出水滿足標(biāo)準(zhǔn)，運行管維操作簡便，基建費用較低，運行管維費用低等要求[7]。

(3)運行維護(hù)簡單

農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的日常運維，主要是當(dāng)?shù)卮逦瘯酥链迕褡灾髫?fù)責(zé)管理，而各村負(fù)責(zé)運行管理人員的專業(yè)技術(shù)知識水平和管理操作水平相對專業(yè)運維人員較低，并不了解農(nóng)村生活污水處理技術(shù)，因此農(nóng)村地區(qū)的污水處理設(shè)施應(yīng)對具備自動化程度高和運行管理簡單的特點，以便于村民的管理與操作。

(4)因地制宜，一村一建

對于農(nóng)村生活污水的治理研究，需要盡可能的因地制宜，匹配當(dāng)?shù)氐臍庀?、水利、環(huán)境等因素，充分利用閑置塘浜、水坑，從而達(dá)到節(jié)約成本、降低能耗的治理目的。

(5)適宜處理工藝

農(nóng)村生活污水總量不大，且變化系數(shù)較大，一天中水量變化系數(shù)較大，且污水處理設(shè)施的處理效果會受到當(dāng)?shù)貧夂驓鉁氐挠绊?。為保證處理設(shè)施的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，應(yīng)當(dāng)選擇適宜且成熟穩(wěn)定的農(nóng)村生活污水處理工藝。

2 農(nóng)村生活污水處理總體要求

從總體要求看，農(nóng)村生活污水處理方案應(yīng)以以下幾個方面為核心：

(1)農(nóng)村生活污水的處理程度和處理方法需要按照國家排放標(biāo)準(zhǔn)制定。對于稀釋能力較小的河湖、缺水地區(qū)的農(nóng)村地區(qū)和飲用水源水保護(hù)區(qū)，需要嚴(yán)格設(shè)計[8]；

(2)在制定農(nóng)村生活污水處理方案的過程中，要考慮農(nóng)村人口、地址、功能、地形等多種因素，科學(xué)合理地劃分流域面積。可根據(jù)實際情況采用不同類型的收集系統(tǒng)；

(3)污水處理設(shè)施的選址應(yīng)符合農(nóng)村總體規(guī)劃、農(nóng)村生活污水綜合治理規(guī)劃等有關(guān)要求，并應(yīng)符合國家有關(guān)規(guī)定，綜合考慮農(nóng)村生活污水現(xiàn)狀排水量和排水管網(wǎng)的完整程度，確定適宜的污水處理規(guī)模；

(4)除監(jiān)測污水處理設(shè)施項目外，還需要根據(jù)實際情況選擇其他監(jiān)測項目。

3 污水處理規(guī)模設(shè)計

(1)根據(jù)實際測量的結(jié)果確定

眾所周知，農(nóng)村生活污水具有水量變化大、污水分布廣的特點，因此，即使在農(nóng)村生活污水處理過程中已經(jīng)建設(shè)了污水收集管網(wǎng)及其設(shè)施構(gòu)筑物，但由于村民的生活習(xí)慣和污水受納范圍等多方面因素的印象，仍有一定比例的污水未完全進(jìn)入污水管網(wǎng)設(shè)施。因此，有必要綜合考量該地區(qū)的實際情況，多方考量。

(2)根據(jù)用水定額計算

在設(shè)計村莊農(nóng)村生活污水處理廠的規(guī)模時，也可以參考用水量定額的計算方法[9]。

在沒有村莊生活污水排放實測數(shù)據(jù)的情況下，需要根據(jù)江蘇省建設(shè)廳文件《農(nóng)村生活污水處理適宜技術(shù)指南(2008年試行)》和《農(nóng)村生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 11730-89)進(jìn)行設(shè)置。其中，表1為南京市陸河區(qū)農(nóng)村居民日用水量定額參考值，主要由五類農(nóng)村居民組成。

南京市六合區(qū)農(nóng)村生活污水量可采用污水規(guī)模計算用水定額進(jìn)行計算，所得數(shù)據(jù)可初步確定污水處理規(guī)模。但是，單純根據(jù)用水定額計算的數(shù)值來確定農(nóng)村生活污水的處理規(guī)模，會導(dǎo)致南京市六合區(qū)農(nóng)村生活污水處理率低，造成一定的浪費。因此，在確定農(nóng)村生活污水的處理規(guī)模時，可以考慮降低農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的設(shè)計和處理規(guī)模。

4 污水處理設(shè)施進(jìn)進(jìn)出水水質(zhì)設(shè)計范圍及標(biāo)準(zhǔn)

(1)進(jìn)水水質(zhì)范圍

農(nóng)村生活污水的質(zhì)量對污水處理的效果有著重要影響。一般情況下，農(nóng)村生活污水在進(jìn)入生化處理系統(tǒng)進(jìn)行處理之前，需要經(jīng)過格柵、沉淀等預(yù)處理工作。這樣可以最大限度地減少生活污水中懸浮物、有機(jī)物和雜質(zhì)對農(nóng)村生活污水處理效果的影響。農(nóng)村生活污水處理設(shè)施進(jìn)水水質(zhì)一般可參考表2中的數(shù)據(jù)。

表2 農(nóng)村生活污水水質(zhì)建議取值Table 2 Recommended values for rural domestic sewage quality

(2)出水標(biāo)準(zhǔn)

關(guān)于農(nóng)村生活污水處理的排放標(biāo)準(zhǔn)，在研究和分析了中國的相關(guān)法律法規(guī)和政策體系后，據(jù)了解，目前還沒有一個統(tǒng)一的出水標(biāo)準(zhǔn)。對此，由于六合區(qū)不同區(qū)域的環(huán)境敏感性不同，有必要根據(jù)實際情況采用相應(yīng)的出水標(biāo)準(zhǔn)。建議南京市六合區(qū)農(nóng)村污水排放執(zhí)行《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB32/3462-2020)中的三級標(biāo)準(zhǔn)。

5 案例分析

5.1 項目村莊概況

該項目為南京市六合區(qū)龍袍街道某自然村，位于長江沿線，村莊環(huán)境較為敏感。該村常住戶數(shù)60戶，常住人口312人，人均收入約3萬元，無害化衛(wèi)生廁所改廁率為98%。

5.2 項目建設(shè)必要性

治理前，該自然村農(nóng)村生活污水黑灰混合全部進(jìn)入三格化糞池[10]，導(dǎo)致水量沖擊大，難以滿足化糞池?zé)o害化處理要求?；S池出水一部分被農(nóng)戶用于房前屋后菜地，人口聚集度較高的地方化糞池出水部分直接排入周邊坑塘溝渠，導(dǎo)致夏天有異味、蚊蠅滋生等問題，群眾反映強(qiáng)烈。

5.3 項目治理概況

該自然村人口相對較多，居住較為集中，且具備一定的地勢落差，目前僅采用戶用三格式化糞池處理，出水不能滿足排放要求，故采用“農(nóng)戶三格化糞池+厭氧處理+人工濕地+生態(tài)塘凈化”的生態(tài)化改造工藝技術(shù)，項目總投資70萬元。人均排放污水量為96 L/d，處理設(shè)施設(shè)計規(guī)模為30 m3/d，實際處理規(guī)模為25 m3/d，出水執(zhí)行江蘇省《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB32/3462-2020)三級標(biāo)準(zhǔn)。污水處理設(shè)施干旱缺水季節(jié)出水排入附近水渠，用于農(nóng)業(yè)灌溉，其他時段出水通過生態(tài)塘達(dá)標(biāo)排放進(jìn)入附近溝渠，通過溝渠進(jìn)入生態(tài)養(yǎng)殖塘，作為生態(tài)補水。

5.4 水處理技術(shù)模式

5.4.1 技術(shù)模式選擇

綜合考慮該自然村房屋分布集中、常住人口大于300人、污水處理規(guī)模大于20 m3/d等因素，選擇集中治理模式；該村主要排水去向為農(nóng)田灌溉或直接排放，在綜合考慮當(dāng)?shù)貧鉁丶芭欧湃ハ虻幕A(chǔ)上，采用以生態(tài)為主的“厭氧池+潛流人工濕地+生態(tài)塘”處理技術(shù)。

5.4.2 污水收集

采用雨污分流排水模式。該村農(nóng)村生活污水有黑灰分離和黑灰混合兩種情況，老住宅黑灰水混合經(jīng)收集進(jìn)入三格化糞池；條件改善后新蓋自建房的，廁所黑水進(jìn)入三格化糞池，灰水通過管道接入污水處理設(shè)施。在原有三格化糞池(1.5～1.8 m3)的基礎(chǔ)上，在農(nóng)戶段新建隔油池60個，鋪設(shè)污水干管(De200)約500 m，支管(De160)約600 m，接戶管(De75-110)約3 200 m。

5.4.3 污水處理

污水處理采用“厭氧池+潛流人工濕地+生態(tài)塘”的生態(tài)處理工藝。主要設(shè)施包括1座10 m3污水收集池、1座200 m3集中處理厭氧池、1處180 m2人工濕地，1處自然改造的生態(tài)塘(約4畝)。項目總投資約70萬元(不包括黑灰分離、化糞池及入戶管網(wǎng)等建設(shè)費用)。其中，污水處理設(shè)施建設(shè)投資約20萬元，管網(wǎng)建設(shè)投資近50萬元，噸水投資約2.5萬元。

工藝流程如圖1所示。污水經(jīng)收集處理后，進(jìn)入?yún)捬醭?，通過厭氧微生物作用將有機(jī)物質(zhì)分解成無機(jī)物質(zhì)，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的；厭氧池出水進(jìn)入潛流人工濕地，通過人工濕地碎石、砂礫和水生植物吸附、微生物轉(zhuǎn)化等作用降解污水中氮磷等物質(zhì)；人工濕地出水進(jìn)入生態(tài)塘，生態(tài)塘中水生植物和動物共同形成人工生態(tài)系統(tǒng)，將入塘污水中的有機(jī)污染物進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化，出水水質(zhì)達(dá)到地表水Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，可用于水生作物種植和水產(chǎn)(如魚、蝦、蟹、蚌等)養(yǎng)殖，實現(xiàn)污水處理與資源化利用相結(jié)合。

圖1 農(nóng)村生活污水處理工藝流程圖Fig.1 Flowchart of rural domestic sewage treatment process

5.5 運行維護(hù)

5.5.1 運維主體

戶內(nèi)設(shè)施，包括隔油池、三格化糞池等，由農(nóng)戶自行運維管理，主要包括糞渣糞皮清掏，糞液還田等。公共處理設(shè)施，包括污水集中收集管網(wǎng)、收集池、厭氧池、人工濕地和生態(tài)塘等，有村集體維護(hù)管理。其中，收集池和厭氧池等沉渣，由第三方專業(yè)公司抽取并運送至城市污水處理廠進(jìn)行處理。

5.5.2 運維費用

該項目充分利用村莊地形優(yōu)勢構(gòu)建，不需要運行動力費，也不用投加藥劑，運維費主要是沉渣清理運輸費和日常維護(hù)用工費，總運行成本不超過0.30元/噸，年運行費用約3 000元，該運維費一部分來自污水處理系統(tǒng)的生態(tài)塘流轉(zhuǎn)租金，另一部分由村集體收入每年補助2 000元。

生態(tài)塘出水排入附近溝渠，通過溝渠引入水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)塘(約31.9畝)，水產(chǎn)養(yǎng)殖生態(tài)塘使用權(quán)流轉(zhuǎn)給養(yǎng)殖戶，結(jié)合休閑農(nóng)業(yè)觀光旅游，每年收益約4.5萬元，不僅處理了污水，還帶來了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

5.6 治理效果

對運行設(shè)施的進(jìn)出水水質(zhì)檢測結(jié)果表明，出水達(dá)到江蘇省《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB32/ 3462-2020)二級標(biāo)準(zhǔn)，如表3所示。

表3 處理設(shè)施進(jìn)出水水質(zhì)Table 3 Quality of incoming and outgoing water from treatment facilities

5.7 注意事項

(1)收集池和厭氧池沉渣定期清理，至少每半年清理一次。

(2)農(nóng)戶隔油池和化糞池需定期清理，防止堵塞；人工濕地的和生態(tài)塘需定期維護(hù)，主要是適當(dāng)補種、定期收割(每年冬季對人工濕地植物收割處理)，人工濕地填料每3～5年更換替換一次。

6 結(jié) 論

(1)六合區(qū)農(nóng)村地區(qū)房屋分布、人口分布、地勢條件各異，工藝選擇需要因地制宜，同時考慮基建費用和運行維護(hù)費用等各個方面的情況，同時考慮到處理規(guī)模、地理條件、農(nóng)村經(jīng)濟(jì)條件以及當(dāng)?shù)爻鏊蟮雀黝愐蛩剡x擇適宜的處理工藝模式。

(2)六合區(qū)龍袍街道某行政村主要采用“農(nóng)戶三格化糞池+厭氧處理+人工濕地+生態(tài)塘凈化”的生態(tài)化農(nóng)村生活污水集中處理組合工藝。處理工藝出水COD、HN3-N、TN和TP水質(zhì)指標(biāo)優(yōu)于《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB32/3462-2020)二級標(biāo)準(zhǔn)。