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住建部专家谈村镇污水治理规划与设计

水工业市场杂志 2020-10-12 08:14:55

搞好村镇污水治理,系统规划设计是前提。2016年9月22-23日,由中国国际贸易促进委员会建设行业分会、住建部农村污水处理技术北方研究中心主办,《水工业市场》杂志承办的第六届中国农村和小城镇水环境治理论坛在北京新疆大厦隆重举办。论坛首日,住建部农村污水处理规划设计专家、中机国际工程设计研究院有限责任公司华东分院副总工叶峰,结合安徽县域村镇污水处理实例,详解了如何进行系统规划设计。

叶峰 中机国际工程设计研究院华东分院副总工

为稳步推进新农村建设,改善农村人居环境,提高村民生活质量,根据《国务院办公厅关于改善农村人居环境的指导意见》(国办发〔2014〕25号),安徽某县住建局于2016年1月份启动了《安徽某县县域农村生活污水处理专项规划》编制工作,下面结合安徽某县域农村生活污水处理规划案例进行分析与总结。

一、某县区域概况及排水现状与问题

该县位于安徽省西南部,长江北岸,皖河上游。东与桐城、南与怀宁、西与太湖、西北与岳西、北与舒城诸县接壤。县域总面积1686km2,素称“七山一水二分田”。辖16个乡镇、186个行政村(居委会),截止2014年底,全县总人口为58.39万人。县境内有四条大河,分属两大水系,菜子湖流域的大沙河和皖河流域的潜水、皖水、长河。水资源丰富,年均径流量12.87亿m3。全县水能理论蕴藏量11.19万千瓦,其中可开发量10.17万千瓦,已开发6.59万千瓦。近年来,县各产业在逐渐实现产业转型的基础上保持稳步增长。农业、工业总产值增长比例较大,比例15-21.1%,同时旅游经济呈逆势上扬态势。


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排水现状


美丽乡村建设有一些指标,污水处理是硬性指标,在我们调研过程中,对每个设施的工艺、运行情况、处理能力都进行了分析。我们对整个县域的排水现状进行了调查,着重镇一级和村一级。16个乡镇只有一个有污水处理厂。靠近主城区的村污水通过泵站集中到县城处理。我们对县域管网进行调查发现,以河流为主,其他的乡镇基本上没有管网。当前居民排水现状均为雨污水合流,就近散排。部分村民家中实现水厕改造。


(1)污水处理厂、提升泵站

槎水镇有一座废弃的污水处理厂外,各乡镇、农村均无污水处理厂。天柱山镇区西侧有一座污水提升泵站,至安徽某县污水处理厂。


(2)收集管网

除黄铺、源潭、王河、痘姆、水吼、天柱山镇区建设有少量污水管网外,其余乡镇(部分纳管管径较小)基本无污水收集管网。


(3)小型污水处理设施

结合美丽乡村建设和农村环境连片整治,截止到2015年年底,安徽某县全县共计建成小型生活污水处理设施57处。其中潜流式湿地处理33处,太阳能微动力处理24处。一般在20-30t/d左右,总处理规模为2425t/d。统计数据显示,现约有10处太阳能微动力处理装置日处理污水量规模在1.0t/d左右,基本处于极低的负荷运行状态(设计在20t/d左右);部分潜流式湿地处理用地甚至被荒废、填埋,或占为耕地,造成资源闲置浪费。经现场调研及村民反映,现在已运行的太阳能污水处理装置处理效果较好,节能卫生;而潜流式湿地污水处理则效果较差,影响周边居住环境,土地有一定的污染,几乎无处理效果。


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存在的问题


(1)县域水资源丰富,自来水利用率低。

(2)镇区污水配套不完善,污染情况较重。

(3)配套管网未实施,已建设施闲置废弃。

(4)已建工业污水厂,工业搬迁厂区废弃。

二、某县镇村污水工程专项规划

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规划内容


(1)划定安徽某县镇域污水范围、预测污水量。

(2)确定排水体制、进行污水系统布局。

(3)确定污水分区,及各分区排放标准。

(4)控制污水工程的位置、建设规模和用地。

(5)原则确定处理后污水、污泥出路和处理程度。

(6)进行污水系统的投资估算。


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规划依据


依据国家的法律法规及现行的主要设计规范及标准,安徽某县村庄布点规划、安徽某县县城总体规划、各乡镇总体规划及住建局、环保局及水利局等相关部门提供的多项资料为主要设计依据。


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规划年限及范围


规划年限:2016-2030;规划范围:安徽某县县域(不含安徽某县县城),总面积1686km2,辖16个乡镇、186个行政村(居委会)。


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规划原则


因地制宜、接管优先、分类处置、资源利用、经济适用、循序渐进、生态处理、城乡统筹。


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规划目标


(1)近期目标

各集镇镇区、大型中心村建设优先,生态敏感区着重治理,水环境质量有效保障。至2020年,安徽某县下辖16个乡镇镇区、处理规模大于50t/d的大中型中心村建成区域实现管网有效覆盖,集中收集及处理率最低目标值达50%;天柱山景区、26个集中水厂水源取水点河流两侧1km陆域范围内,即环境敏感区域,大中型村民组(人口>300人)污水实现100%治理。位于环境敏感区内的厂站出水排放标准达到一级A标准。


(2)远期目标

镇区集中污水全覆盖,分散污水有效实施,生态环境明显改善。至2030年,安徽某县下辖16个乡镇镇区、集中处理规模15≤Q≤50t/d的中心村、村民组污水管网实现全覆盖,集中收集及处理率达到95%;分散式污水处理设施、化粪池改造实施完善,处理率达到95%。位于环境敏感区内的厂站出水排放标准达到一级A标准。县域镇村主要污染物排放总量显著减少,人居环境明显改善,生态系统稳定性增强,生态空间管治、环境监管和行政执法体制机制、环境责任考核等制度取得重要突破。生态文明制度体系基本建立,生态文明水平与全面小康社会相适应。


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排水体制


规划目标(尤其近期)制定需要重点考虑:


(1)环境改善的需求——环境保护规划要求、水源地保护、镇村基础设施改善需求、近期创建需求等。

(2)上级行政部门的要求。

(3)经济实力。


比如:《江苏省村庄生活污水治理专项规划编制大纲》中明确的江苏省近期规划目标:按照到2020年,实现撤并乡镇集镇区所在地村庄生活污水治理全覆盖,苏南地区规划发展村庄、苏中地区行政村村部所在地村庄、苏北地区规模较大的规划发展村庄生活污水治理覆盖率达到90%以上,一般村庄卫生户厕改造全覆盖的总体目标。

三、污水规划

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专题研究


(1)集中式污水处理系统收集方案


在污水处理专项规划中,应综合考虑集镇规模和发展规划、原有设施状况、人口集聚程度等多种因素,打破镇村行政区域界限,采取集中式污水处理与分散式污水处理相结合的方式,合理布局城乡污水处理体系。

①县域范围内的收集方案

方案一:打破行政区划界限,考虑在有可利用自然地势的条件下,两个或多个乡镇镇区共同建立一个污水处理厂,并根据实际情况沿线收集村民组污水。

方案二:每个镇区各一个独立的污水处理站或污水处理厂,就近收集可纳入镇区的村民组的污水。


②镇域范围内收集方案

因农村居住点规模较小(10-300户)、水量小,污水提升沿程损失较小。因此本次规划,农村居住点距镇区生活污水管<500m且有可利用坡度时,考虑纳入镇区污水处理厂范畴,距离≥500m时,生活污水采用分散污水治理方式。


③敏感区域内分散式污水处理系统收集方案

住户居住密集程度,直接决定是否采用集中式污水处理技术,人口集聚度高,可考虑采用集中式污水处理设施,经济合理。人口聚集度低,其一要考虑是否有可利用的良好地势;其二要考虑收集系统造价过高造成经济不合理。部分镇区自然村现居住人口较少,最少为4户,最大自然村为536户,各个自然村人口分布不均。除安徽某县东南部部分地势较为平坦地区,自然村户数较多,一般在30-50户左右,西北多数以4-5户为小型聚集群体,或为一个自然组,居住间距较大,聚集度较低。

(2)区域敏感地带定位及分析

在镇村污水工程规划中,布局中应突出“两个重点”;以沿河沿湖为重点,以环境敏感区为重点。作为安徽某县人民基础生活保障,饮用水水源地安全作为环境敏感区重点考虑。乡镇沿河而建的居民较多,均存在倾倒生活垃圾、生活污水直排;各乡镇河流沿线两侧纵深各200米的陆域内存在居民散养的畜禽,在雨季畜禽养殖污水排放会对饮用水源地安全造成一定的威胁。


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污水工程规划


(1) 镇区污水工程规划

安徽某县县域16个乡镇,镇区人口近期14.21万人,远期25.7万人。集镇用地集中,人口密度大,均采用集中式污水处理装置。近期(2020年)县域16个乡镇总计耗水量1.72万m3/d,污水量1.53万m3/d,远期16个乡镇总计耗水量3.91万m3/d,污水量达3.34万m3/d。


(2)中心村污水工程规划

中心村污水规划原则遵照“排除”、“老集镇优先”、“新建集中”、“新建分散”四个标准形式进行划分。共计上报中心村146个,纳入镇区的中心村共计13个,即“排除”13个,新建集中式污水处理装置86个,现保留太阳能微动力装置16处,废除湿地27处(中心村污水处理量较大,考虑到单独采用湿地处理效果差,本次规划予以废除,改为有动力的小型污水处理装置),其余为分散式污水处理,共计31处。


(3)村民组污水工程规划

村民组常驻人口在300人以上,暂考虑采用小型集中式污水处理装置;村民组常驻人口在300人以下,且位于环境敏感区域内的,采用小型分散式处理装置;村民组常驻人口在300人以下,位于环境敏感区域以外的,采用三格式化粪池(三格式化粪池后增加生态处理工序)。


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污水处理工艺选择


(1)集中式


包括:传统活性污泥法、A/O法、A2/O法、生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、生物流化床。


为便于安徽某县后期统一实施管理,避免运行中问题层出不穷,减少人员投入,考虑安徽某县14个乡镇镇区污水处理厂采用统一的处理工艺及流程,推荐工艺为A2/O、氧化沟处理工艺。


立体循环一体氧化沟。为设改良型氧化沟生物反应池,立体一体化氧化沟改变了传统氧化沟的平面循环的方式,采用立体循环的方式,占地面积可减少;处理规模不小于50m3/d(见图1)。



图1 立体循环一体化氧化沟工艺图


SBR处理设备。采用续批式活性污泥法(SBR),工序为进水—曝气—沉淀—排水,采用时间编程自动控制技术(见图2)。



2 SBR处理设备运行原理图


脉冲生物滤池技术。适用处理规模为5-200吨/天;适用于河网区、平原或地形较为平坦的地区,住户相对集中,户数从十几户至数百户,有排水落差的村庄可利用自然地形落差进入滤池,避免水泵提升;适用于村庄、生活小区、中小企业的生活污水处理,也适用于对景观要求较高的村庄的生活污水处理。


组合型人工湿地。组合型生态湿地可用于分散或集中的村庄生活污水处理,一般适用于20户以上(水量10t/d以上)的村庄,以保证经济性。生态湿地一般可以借用原有地形和高差,同时因湿地景观性好,特别适用于星级村庄、美丽村庄等村庄改造工程,可增加景观和多功能性,减少原有景观投资(见图3)。



组合型人工湿地原理图


集中式污水处理工艺进出水指标,根据城区污水厂进水水质以及目前正常运行的太阳能微动力装置的进水水质推测(见表1)。


表1 分散式污水处理工艺进出水指标表(单位:mg/L)



(2)分散式


净化槽为日本分散式污水处理设备,在日本国内大面积、大范围的使用,经其实际运行检验,运行稳定、效果良好。传统净化槽处理规模在1.0-10.0m3/d。其污水处理量与尺寸对应见表2。


表2  净化槽处理规模与对应尺寸容量



三格化粪池具有结构简单,经济适用,清洁卫生、厌氧发酵充分,粪便无害化处理效果好等优点。化粪池的有效容积应保证粪便在第一池贮存20天,第二池贮存10天,第三池贮存30天。总容积不得小于1.5m3。第一、二、三池的容积比例为2:1:3。一般情况下,农村自建房的化粪池大小以长2.7米,宽1.5米,深度为1.2米为宜。用的较多的结构一般为目字形结构。

结论:①中小型集中式污水处理工艺:采用集中式污水处理的,污水量在50<Q ≤200范围的,采用立体循环一体氧化沟处工艺;污水量规模在15<Q ≤50范围的,采用SBR设备或脉冲生物滤池。②分散式污水处理工艺:位于环境敏感区内的采用小型分散处理装置,区域以外的采用新建或改造三格式化粪池(化粪池后增加生态处理工序)。


四、投资估算

安徽某县县域农村生活污水综合治理专项规划,主要内容包括镇区、中心村、村民组污水工程规划。由于整个项目处于规划阶段,所以投资方面只能采用综合单价进行初步估算。总计投资10.73亿元。


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镇区


镇区远期污水处理规模达3.34万t/d,污水处理厂(站)14座,泵站4座,总计建设污水管404.3km。此分项总计造价2.11亿元。


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中心村


纳入镇区的中心村共计13个,新建集中式污水处理装置86个,现保留太阳能微动力装置16套,废除现状湿地27处,其余为分散式污水处理(三格化粪池),共计31处。远期共计建设污水管650.54km。此分项总计造价1.75亿元。


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村民组


远期共计设置3009座分散污水处理装置,建设及改造三格式化粪池共计91582座。建设污水管1823km。项目工程总投资为:6.87亿元。(本文根据“第六届中国农村和小城镇水环境治理论坛”演讲资料整理,未经本人审核。)

 

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