不同規(guī)模村鎮(zhèn)污水技術路線與案例 村鎮(zhèn)污水收集管網和處理終端總投資費用相對變化趨勢

來源 ： 北極星環(huán)保網訊

隨著新農村建設的推進和村鎮(zhèn)居民生活水平的逐步提高，我國村鎮(zhèn)生活污水排放量也日益增大。但村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)設施建設卻嚴重滯后。據(jù)住建部2015年城鄉(xiāng)建設統(tǒng)計公報顯示，截至2015年，我國行政村的污水處理率僅為11.4%，絕大多數(shù)農村污水未經處理直接排入水體，造成水環(huán)境污染嚴重，水體黑臭現(xiàn)象增多，不僅威脅居民的身體健康，還阻礙了我國村鎮(zhèn)生態(tài)文明建設。因此，未來的村鎮(zhèn)污水處理市場需求巨大。

與城市污水特征不同，我國村鎮(zhèn)污水具有規(guī)模小、面廣、分散、水質水量變化大等特點，且我國地區(qū)差異性顯著，村鎮(zhèn)經濟發(fā)展水平參差不齊，因此，不宜照搬傳統(tǒng)的城市污水處理工藝技術及模式。應針對村鎮(zhèn)污水特點及我國村鎮(zhèn)地區(qū)特點因地制宜進行村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)設計。

1村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)分類

1.1我國村鎮(zhèn)空間分布特點

我國村莊空間分布區(qū)域差異特征顯著，整體上呈現(xiàn)出聚集、隨機、離散均勻分布的并存空間分布模式。東南半壁區(qū)域的村莊空間分布密度高于西部地區(qū)和北方邊境地區(qū)。不同地域類型區(qū)村莊空間分布模式特征各異。平原地區(qū)的村莊空間分布密集，空間分布模式以隨機、分散為主，村莊之間鄰近距離較近。

高寒山區(qū)、沙漠邊緣地帶，村莊空間分布密度極低，村莊之間鄰近距離偏大，村莊空間分布相對聚集。丘陵、山地交匯過渡地帶，村莊空間分布密度較大，空間分布模式偏向隨機分布。相對村莊而言，我國鄉(xiāng)鎮(zhèn)空間分布區(qū)域差異性也較大，但相對村莊而言，整體分布相對比較集中。

1.2村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)投資分析

村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)包括收集管網和污水處理終端兩部分。在相對集中的村鎮(zhèn)，管網的投資費用一般約為處理終端的2倍。但在相對分散的村莊時，管網的投資將是處理終端的3~4倍，甚至更高。根據(jù)工程經驗，村鎮(zhèn)污水收集管網和處理終端總投資費用相對變化趨勢如圖1所示。

從圖1中可以看出，當村鎮(zhèn)污水處理終端設施建設越分散，處理終端的總投資費用就相對越高，而收集管網的投資費用就越低；當村鎮(zhèn)污水處理終端設施建設越集中，收集管網的投資費用就越高，而處理終端的投資費用就越低。

收集管網和處理終端的總投資也是隨終端設施建設分散到集中的程度而先下降后上升。因此，應根據(jù)各地區(qū)居民居住密度、分散程度、污水收集輸送距離等對村鎮(zhèn)污水收集管網和處理終端進行統(tǒng)一優(yōu)化，如通過增加污水處理終端實施的數(shù)量進行分散化處理，從而減少管網投資。

圖1村鎮(zhèn)污水收集管網和處理終端總投資費用相對變化趨勢

1.3村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)分類

根據(jù)上述分析，并結合我國村鎮(zhèn)及村鎮(zhèn)污水的特點，將我國村鎮(zhèn)污水處理按照規(guī)模大小系統(tǒng)的分為戶級、村級和鎮(zhèn)級3種集中程度不同的污水處理系統(tǒng)，適用條件如表1所示。

2村鎮(zhèn)污水處理工藝技術路線選擇

2.1村鎮(zhèn)污水處理工藝技術路線選擇原則

（1）因地制宜。我國村鎮(zhèn)具有分布廣、散，地形地貌復雜，經濟相對落后，區(qū)域差異性大等特點，因此，村鎮(zhèn)污水處理工藝路線的選擇務必統(tǒng)籌考慮村鎮(zhèn)的地域性差異，針對不同地區(qū)、不同地形地勢、不同地理氣候條件以及經濟發(fā)展水平，作對應的設計調整。

（2）優(yōu)先考慮資源化利用。我國水資源匱乏，應優(yōu)先考慮村鎮(zhèn)污水的處理及就地資源化利用，尤其是對于我國北方及西部缺水干旱地區(qū)。

（3）經濟高效。村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)要投資省、運行能耗低，與村鎮(zhèn)的經濟發(fā)展水平，村民的經濟承受能力相適應。工藝設計可靠穩(wěn)定，出水滿足排放標準要求。

（4）易于管理，穩(wěn)定可靠。村鎮(zhèn)污水處理設施要盡量簡單，方便管理及運行維護，并能長久穩(wěn)定有效發(fā)揮其作用。

延伸閱讀：

村鎮(zhèn)污水治理PPP之路如何越走越遠

全國村鎮(zhèn)污水治理專家楊敏談中國農村污水治理的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

小型一體化村鎮(zhèn)生活污水處理方案

新型一體化裝置處理村鎮(zhèn)污水試驗研究

2.2戶級污水處理工藝路線

我國大部分農村及欠發(fā)達鄉(xiāng)鎮(zhèn)居住相對比較分散，且配套污水管網差，若集中建設污水處理設施管網投資費用高。因此，針對分布相對分散的村莊采用戶級污水處理系統(tǒng)。戶級污水處理可采用基于生物膜法開發(fā)的地埋式一體化污水處理裝置，核心技術為生物接觸氧化技術。其處理工藝路線如圖2所示。

圖2戶級污水處理工藝路線

村民生活污水先進入化糞池，經過化糞池沉淀消解后再進入戶級污水處理裝置。在污水處理生化單元內通過生物填料上面附著的厭氧、缺氧、好氧微生物等多種微生物的生化反應，去除有機污染物和氮磷物質，通過生化處理后的水進入澄清沉淀池進行固液分離，上清液達標排放或綠化回用。

2.3村級污水處理工藝路線

針對居住相對集中的村莊采用村級污水處理系統(tǒng)。村級污水處理可采用地埋式多級生物接觸氧化技術。該技術是在傳統(tǒng)生物接觸氧化法的基礎上，將反應單元設計成多級形式，各級形成不同功能的優(yōu)勢微生物菌群，通過其協(xié)同作用，大大提高了污水處理效率。其工藝路線如圖3所示。

圖3村級污水處理工藝路線

村級生活污水由排水系統(tǒng)收集后，進入污水處理站的格柵井，去除較大的懸浮物及顆粒雜質后進入調節(jié)池，進行水量水質調節(jié)，再提升至多級生化處理單元內，通過生物填料上面的厭氧、缺氧、好氧微生物等的生化反應，去除有機污染物及氮磷。再自流進入沉淀池進行固液分離。當出水要求達到一級A標準或是更高標準時，可增加生化處理單元，同時，在澄清沉淀池后設置石英砂過濾器，處理后的清水經紫外消毒后達標排放。

2.4鎮(zhèn)級污水處理工藝路線

針對相對集中的鄉(xiāng)鎮(zhèn)采用鎮(zhèn)級污水處理系統(tǒng)。鎮(zhèn)級污水處理采用以生物轉盤為核心的高效生物轉盤技術。高效生物轉盤技術是在傳統(tǒng)生物轉盤的基礎上，通過改進生物盤片的結構及性能，使盤片比表面積及掛膜效率大大增加，從而大幅提高了污水處理效率。其工藝路線如圖4所示。

圖4鎮(zhèn)級污水處理工藝路線

鎮(zhèn)級生活污水首先進入預處理系統(tǒng)，攔截大的雜物、沉淀懸浮物和調節(jié)水量。再進入高效生物轉盤單元，生物轉盤以一定的線速度不停地轉動，生物膜交替的與污水和空氣接觸，變成一個連續(xù)的吸氧、吸附、氧化分解過程，從而使污水得到凈化。與此同時轉盤上的生物膜也同樣經歷掛膜、生長、增厚和老化脫落的過程，脫落的生物膜可進入泥水分離系統(tǒng)。泥水分離后上清液經紫外消毒后達標排放。污泥采用移動式污泥處理裝備，可同時解決多個廠（站）的污泥處理問題。

3村鎮(zhèn)污水處理工程實踐

3.1戶級污水處理工程實踐

3.1.1項目名稱

吉林省和龍市惠章屯8個戶級生活污水處理項目，見圖5。

圖5和龍市惠章屯戶級污水處理項目現(xiàn)場

3.1.2項目概況

惠章屯是吉林省延邊朝鮮族自治州和龍市南坪鎮(zhèn)的一個村民小組，人口60人。該村住戶較分散，考慮到集中式處理難度較大，故采用分散式聯(lián)戶處理模式，每2~4戶聯(lián)合建一個戶級污水處理站，處理規(guī)模為1m3/d，共建了8個污水處理站，總處理規(guī)模為8m3/d，實現(xiàn)了惠章屯生活污水的全覆蓋。該項目采用EPC模式。項目采用SMART-SDT地埋式一體化裝置，出水執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B排放標準，處理后的污水就近排入村邊排水溝。目前該項目正處于建設期收尾期，即將正式投入運行。

3.1.3項目工藝流程及技術路線（見圖6）

圖6和龍市惠章屯戶級污水處理工藝流程

村民生活污水先進入兩格式化糞池，化糞池第一格設有格柵攔截大的固體懸浮物，同時居民廚房排出的含油污水在第一格進行隔油；上清液進入第二格，通過管道收集進入下一戶化糞池；2~4戶為一個處理單元，通過化糞池、管路串聯(lián)起來，最終將污水引入戶級污水處理設備。

污水依次流經第1、2處理單元，在污水處理單元內通過生物填料上面附著的厭氧、缺氧、好氧微生物等多種微生物的生化反應，在去除有機污染物的同時實現(xiàn)同步硝化和反硝化作用，達到脫氮除磷目的，通過兩級生化處理后的水進入澄清沉淀池進行固液分離，上清液達標排放至出水井，再通過提升泵提升至村邊排水溝達標排放。

延伸閱讀：

村鎮(zhèn)污水治理PPP之路如何越走越遠

全國村鎮(zhèn)污水治理專家楊敏談中國農村污水治理的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

小型一體化村鎮(zhèn)生活污水處理方案

新型一體化裝置處理村鎮(zhèn)污水試驗研究

3.2村級污水項目典型案例

3.2.1項目名稱

北京市通州區(qū)姚辛莊村生活污水處理項目。

3.2.2項目概況

北京市通州區(qū)姚辛莊村污水處理項目是首都副中心村級治污第一完成項目，位于北京市通州區(qū)馬駒橋鎮(zhèn)東北側姚辛莊村，緊鄰七支渠中上游，服務人口2435人。該項目總規(guī)模為250m3/d，采用BOT模式，特許經營年限15年，采用SMART“新麥田”設計理念，項目工藝采用SMART-PFBP多級生物接觸氧化工藝，出水水質執(zhí)行《北京市水污染物綜合排放標準》（DB11307-2013）表2的B標準。項目現(xiàn)場照片見圖7。

圖7姚辛莊村級項目現(xiàn)場

3.2.3項目工藝流程及技術路線

項目采用的工藝流程如圖8所示。

圖8姚辛莊村級污水處理工藝流程

生活污水通過排水管網收集至集水井，由一級提升泵提升至格柵井，去除較大的懸浮物及顆粒雜質后進入調節(jié)池，進行水量水質調節(jié)，再提升至多級生化處理單元內，通過生物填料上的厭氧、缺氧、好氧微生物等的生化反應，去除有機污染物及氮磷。再自流進入沉淀池進行固液分離，上清液再通過石英砂過濾器過濾，進一步去除懸浮物。處理后的清水經紫外線消毒后達標排放。

3.2.4項目實際運行效果及運行成本

（1）項目實際運行效果。姚辛莊村級污水處理項目自2016年2月中旬開始調試，3月開始正式運行，至今已運行1年半。項目運行期間的日平均處理效果見表2所示。從表2中可以看出，出水COD、NH3-N、TN、TP等污染指標均可優(yōu)于DB11307-2013中表2的B排放標準，實現(xiàn)達標排放。

（2）項目實際運行成本。該項目自建成并投入使用以來，一直基本保持正常運行，運行費用約為1?5元/t，主要包括人工費、電費、藥劑費等費用。該項目利用太陽能光伏技術提供動力，將處理后的污水優(yōu)先用于澆灌站區(qū)里面的花草木，達到節(jié)約能耗和資源化利用的雙重目的，既美化了站區(qū)環(huán)境，又減少了自來水的使用，還節(jié)省了能耗。

3.3鎮(zhèn)級污水項目典型案例

3.3.1項目名稱

湖南省長沙縣18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設施全覆蓋工程。

3.3.2項目概況

湖南省長沙縣18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理設施全覆蓋工程是湖南省長沙市環(huán)境保護三年行動計劃的標志工程之一，也是長沙縣社會主義新農村建設的重點工程。該工程包括“16+2”個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠，具體是指長沙縣16個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠的投資、建設、運營（BOT）和管網等配套建設工程的建設、移交（BT），以及原有的2個污水處理廠的托管運營（OM），總設計規(guī)模達3.44萬m3/d。項目采用BOT模式，特許經營年限30年，采用SMART-HRBC高效生物轉盤工藝技術，出水水質執(zhí)行GB18918-2002一級B標準。圖9為項目現(xiàn)場照片。

圖9長沙縣黃花鎮(zhèn)污水處理廠現(xiàn)場

3.3.3項目工藝流程及技術路線

項目采用的工藝流程如圖10所示。

圖10長沙縣某分水廠工藝流程

“生物轉盤+濾布濾池”是該項目的主體工藝，污水經管網收集后首先通過格柵等預處理設施，以攔截較大的顆粒及懸浮物，為后續(xù)處理構筑物的穩(wěn)定運行創(chuàng)造有利條件，然后經多功能預處理池進行沉淀、水質水量的調節(jié)等預處理，再提升至高效生物轉盤進行生化處理。生物轉盤出水再經過濾布濾池進行快速過濾，去除懸浮物后，自流至消毒池消毒，最終達標排放。

3.3.4項目實際運行效果及運行成本

（1）項目實際運行效果。湖南省長沙縣18個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理項目自2011年建設，2012年全面投入運營，至今已運行近5年。連續(xù)近21個月（近600天）對某廠的水質指標進行監(jiān)測，各污染物進出水日平均濃度見表3所示。從表3中可以看出，出水COD、NH3-N、SS等污染指標均可達到GB18918-2002一級B排放標準，實現(xiàn)達標排放。目前，該項目一級B的排放標準已不能滿足環(huán)境容量要求，下一步，該項目將進行提標改造，排放標準提升至GB18918-2002一級A排放標準。

（2）項目實際運行成本。該鄉(xiāng)鎮(zhèn)打捆項目自建成并投入使用以來，一直基本保持正常運行，運行費用約為1元/m3，主要包括人工費、電費、藥劑費等費用。該項目的建成及投入使用，大大改善了所服務區(qū)域的水環(huán)境質量，大力提升了居民的生活質量。

4結論

（1）針對我國村鎮(zhèn)及村鎮(zhèn)污水的特點，將我國村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的分為戶級、村級和鎮(zhèn)級3種集中程度不同的污水處理系統(tǒng)，其中，戶級污水處理規(guī)模為0.1～10m3/d以下。村級污水處理規(guī)模為10～500m3/d。鎮(zhèn)級污水處理規(guī)模一般為500m3/d以上，但一般不超過10000m3/d。

（2）村鎮(zhèn)污水處理工藝路線選擇應遵循因地制宜的原則。戶級污水處理可采用地埋式一體化污水處理裝置；村級污水處理可采用地埋式多級生物接觸氧化技術；鎮(zhèn)級污水處理可采用高效生物轉盤技術。

（3）通過吉林省和龍市戶級、北京市姚辛莊村級、湖南省長沙縣鎮(zhèn)級等多個典型村鎮(zhèn)污水處理工程實踐，為我國村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)提供案例參考。

微信對原文有刪減，原文標題：村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)設計與工程實踐；作者：王俊安、魏維利、潘華崟、何強、文一波；刊登在《給水排水》2017年11期。