山东省平原散点型村庄低成本污水处理模式

宋 坤,王金岩,左长安

山东大学 土建与水利学院,山东 济南 250061

山东省平原散点型村庄低成本污水处理模式

宋 坤,王金岩,左长安

山东大学 土建与水利学院,山东 济南 250061

由于农村住户因生活习惯、成本制约等原因缺乏完善的污水处理机制，对自然环境造成了一定的侵害，为了更好地保护农村的水资源环境，同时满足低成本的要求，本文从山东省平原散点型村庄的地理位置、自然环境、村落空间形态等要素着手，分析了农村污水的排放现状，然后以山东省平阴县书院村为切入点，结合区位、环境、地势、空间形态等要素，从污水管网的铺设、污水处理的工艺等角度探讨了山东平原散点型村庄的低成本污水处理模式，为解决农村低成本污水处理问题提供了新的思路。

平原散点型村庄;污水处理;低成本;管网

1 总体特征

1.1 自然状况

山东省的地形特征以平原和丘陵为主，约占全省总面积的60%，山地面积约占34%，河流、湖泊等水域约占面积3%。平原区主要位于黄河以北的鲁西北地区，总体地势低平，海拔大致在70 m左右。该区域的气候类型为温带季风性气候，气候特征随季节变化比较明显，属半干旱大陆性气候，夏季高温多雨，雨热同季；秋季天气清朗，气候凉爽。

1.2 村落空间形态

1.2.1 村庄的空间结构 平原散点型村庄的布局模式因地制宜，村庄形态与地形充分地结合，在保障了原有自然环境以及社会结构的同时，满足了现代经济发展的必要条件。这种布局模式可以依托现有村庄和景观形成组团式布局，在每个组团中设置公共服务中心，同时应当加强各组团之间的联系，数个联系密切的分散组团会构成一个独立的村落。

1.2.2 村庄的道路系统 平原散点型村庄的道路布局模式结构清晰，有着较强的层次性。往往会结合村庄的自然环境以及原有的村庄形态进行过统一规划，主次分明，规划的重点是提高各组团之间以及和外界之间的交通联系，在组团内部，也应加强各个住户之间的联系，逐步完善组团内部的道路交通体系。

1.2.3 村庄的建筑形态 平原散点型村庄往往会在保持整体协调、层级分明的前提条件下，突出各住户的建筑形态特色，住户与住户之间的组砌关系延续了中国传统院落的围合手法，形成前院、后院、侧院、内院等不同布局特点的院落，进而由外而内地构成了公共、半公共、私密的有序空间序列。

1.3 污水情况

1.3.1 传统排水方式 平原散点型村庄主要产业形式为农业和旅游业。基础条件较好的村庄实行管网排污，雨污分流制系统；基础条件一般的村庄有排水系统和管道，一般采用的是合流制排水系统；基础条件较差的村庄尚无系统的排水系统，一般自行处理或将雨水和污水统一排至附近水体。

1.3.2 现有污水情况 由于大多数农村受传统生活习惯的影响以及现实条件的制约，如排污管道、污水处理场、垃圾处理等基础设施建设的滞后，污水依然就近排入周边水体，给河流、水池等水体造成了污染，破坏了村落的生态环境。

1.3.3 污水来源 在传统农业型村庄当中，污水主要来源于生活污水，其中毒害物质含量比较低，多为五毒的无机盐类。生活污水是指人们日常生活中生产排放的水，比如卫生间排水、厨房用水、洗涤用水等等。

1.3.4 人均排水量 根据《山东地区农村生活污水处理技术指南》，最高日居用生活用水定额取值范围为20～145 L/人·D。根据CJJ124-2008、J800-2008《镇（乡）村排水工程技术规程》，居民生活污水定额和综合生活污水定额应根据当地采用的相关用水定额，具体使用应结合建筑物内部给排水设施水平等因素综合确定，可按当地相关用水定额的60%～90%取值。

1.4 低成本污水处理模式

1.4.1 适用条件 此处理模式适用于山东省内地势较为平坦，且内部呈组团分布并向中心聚集的村落。

1.4.2 特点及应用价值 在充分利用村庄地形要素及建筑形态的前提条件下，在某一住户组团内，通过管网对污水进行收集，收集完成后，通过低成本的污水处理技术对组团内的污水进行统一处理，就近排出，从收集和处理两端共同着手，可达到降低污水处理成本、提高处理水利效率的目的。

1.4.3 注意事项 污水收集管网的设计及铺设应从村庄整体的地形及布局入手，统筹设计，划分合理的排水流域，满足干、支管定线原则，实现管网收集效率的最大化，各组团中的污水处理设施应充分考虑排水量及污水成分，并与管网的铺设、周边环境有机结合，达到低成本污水处理的目的。

2 典型山东省平原散点型村庄——平阴县书院村

2.1 自然状况

2.1.1 区位分析 平阴县位于位于山东省西部，距省会东北方向的济南市60 km，与肥城、东平、东阿、长清等地接壤，总面积约为800 km2。

洪范池镇地处山东省济南市平阴县境西南端，距县城30 km2，北临东阿镇，东北临孔村镇，东临孝直镇，南边和西边临东平县。整体地势南高北低，总面积约为115 km2。

图1 洪范池镇在平阴县的区位Fig.1 Hong Fanchi town in Pingyin county

图2 书院村在洪范池镇的区位Fig.2 Shuyuan village in Hong Fanchi town

2.1.2 自然环境 平阴县属暖温带大陆性季风气候，四季分明，雨热同期，光照丰富，降水量多，温度变化明显。

2.1.3 地势情况 平阴县地势南高北低，中间高、两侧低。主要地貌类型分山地、丘陵、平原和洼地，其中山地和丘陵面积最大。

2.2 村落空间形态

2.2.1 村落功能 书院村内的建筑以居住建筑为主，此外，村内还存在一系列公共建筑：村委、超市、幼儿园等，另外还有一些生产设施建筑。

2.2.2 村落风貌特征 书院村内的建筑保持了原有的建筑风格，石材显得庄重浑厚而又古朴素雅，村落布局沿用至今，村内北侧山下有一方形泉池，名为书院泉，发源于此泉的水系贯穿了整个村落，形成泉水环抱村落的整体格局。村西北有一处人造天池湖，湖水由书院泉泉水汇集，村内山泉环抱，环境清雅，泉水清澈见底且长年不断，这是书院村村民必不可少的重要组成部分。在后期的管网规划当中，应充分考虑村庄形态与水体与道路的结合关系，在每个村庄组团内进行单独的污水处理。

2.2.3 村落形态 书院泉的水流出后，会沿两条并行的石砌水渠绕村环绕一周，两条水渠的水流量有大有小，水流量较小的水渠在流经村落西侧时分流，渠道由曲变直穿村而出，用以灌溉农田。在渠水道路汇集之处，形成了大量的面向泉水的公共活动空间，这是村民日常活动的中心，打水、洗衣，聊天乃至孩童娱乐等各种生活行为都在此处发生。

砌筑完好的石质水渠连接了村落道路与泉水，建筑空间以泉水流向为轴铺展并自然分区，逐步形成以泉池为中心的村落布局，村民社会生活与泉水紧密结合。

2.2.4 道路特征 书院村道路状况良好，一方面因其路网规划比较清晰合理，另一方面主要是因为其以石板路为主，质量保存完好，但是由于道路尺度毕竟为传统村落遗留，比较狭窄并且有些颠簸不平，会影响移动的机动车可达性，书院村为典型的旅游型村落，应将道路系统作为书院村的特色进行保护，在后期污水管网的铺设过程当中，应当充分利用原有的排水系统进行设置。

2.3 污水收集与治理

2.3.1 散点型污水收集管网布置 划分排水流域：在排水区域内应根据地形和村庄整体竖向规划划分排水流域，书院村整体的地形较为平坦，地势自西北向东倾斜，坡度大致为8‰，坡度较小。书院村南北方向根据分水线划分为四个排水流域，排水流域分别定义为A、B、C、D。排水流域中的地势最低处，作为该排水流域的集水线。

图3 书院村道路分级Fig.3 Road classification in Shuyuan village

图4 书院村排水流域划分Fig.4 Different drain areas in Shuyuan village

污水干管由村庄水体、地形特征决定，污水处理设施设于村庄东侧，所以主干管流向应为自西向东，街道支管布置在街区地势较低一侧的道路之下。

在排水流域A中，村庄主干道路北侧，地势自北向南逐渐降低；村庄主干道路南侧，地势自南向北逐渐降低；因此将村庄主干道作为排水流域集水线。

在排水流域B中，水体流经农户组团北侧，地势南高北低，因此在北侧铺设管网作为排水流域集水线。

在排水流域C中，村庄次干道路北侧，地势自北向南逐渐降低，村庄次干道路南侧，地势自南向北逐渐降低，因此将村庄次干道作为排水流域集水线。

在排水流域D中，水体流经农户组团北侧，地势南高北低，因此在北侧铺设管网作为排水流域集水线。

污水管线定线：

污水干管定线原则：为了节省成本、提高效率，应尽可能使污水主管线短捷并且减少埋深，让最大区域上的污水能够自流排出。

管道定线时应充分考虑地形因素的影响，在整个排水区域较低的地方，如集水线处铺设主干管及干管，以便支管的污水自流接入。

地形较复杂不便统一处理时，应在整体区域内划分出几个单独的排水流域，单独建立排水系统，如由于地表中部下陷而布置成两个独立且相互联系的排水系统。

书院村污水干管定线：院村地处地形平坦的地区，应使污水干管在合理埋深的情况下，让绝大部分污水经支管流入干管后，经处理进入附近水体。

综合分析书院村地貌特点，薛家埠村属于地形平坦且水体贯穿其中的村庄，因此采用分区处理的污水收集处理方法。将主干管顺延道路进行平行铺设，支管则与干管相互垂直铺设。出于节省成本和提高效率的考虑，尽可能保证在管线较短和埋深较小的情况下，让更大区域上的污水能够依靠重力自流排出。

图5 书院村集水线位置Fig.5 Locations of water lines in Shuyuan village

图6 书院村污水干管布置形式Fig.6 Main sewage pipe layout forms in Shuyuan village

在排水流域A中，村庄主干道路北侧，地势自北向南逐渐降低；村庄主干道路南侧，地势自南向北逐渐降低；南北向红色箭头是排水流域A内污水支管的水流方向，东西向的红色箭头是污水干管的水流方向。

在排水流域B中，水体流经农户组团北侧，地势南高北低，因此在北侧铺设管网作为排水流域集水线。南北向绿色箭头是排水流域B内污水支管的水流方向，东西向的绿色箭头是污水干管的水流方向。

在排水流域C中，村庄次干道路北侧，地势自北向南逐渐降低，村庄次干道路南侧，地势自南向北逐渐降低，因此将村庄次干道作为排水流域集水线。较细的黄色箭头是污水支管的水流方向，较粗的黄色箭头是污水干管的水流方向。

在排水流域D中，水体流经农户组团北侧，地势南高北低，因此在北侧铺设管网作为排水流域集水线。南北向蓝色箭头是排水流域C内污水支管的水流方向，东西向的蓝色箭头是污水主干管的水流方向。

书院村污水支管定线：污水支管采用穿坊式布局，污水支管穿过街坊住户，在街坊四周铺设污水管，其管线长度较短，工程造价低。污水支管负责收集污水支管两侧住户产生的污水。

图7 书院村污水干管水流方向示意图Fig.7 Schematic diagram of flow directions of main sewage pipe lines in Shuyuan village

图8 书院村污水支管定线Fig.8 Ancillary sewage pipe lines in Shuyuan village

2.3.2 处理工艺选择 根据户数以及排水量可确定，书院村每一区内应采用分散污水处理技术。

01区：31户，2.08×103L/D分散处理系统（复合厌氧/人工湿地、复合生物滤池/人工湿地、污水净化沼气池/人工湿地）

02区：12户，0.96×103L/D小型分散处理系统（自然稳定塘、地埋式污水处理工艺、分散式处理设备）

03区：72户，0.8×103L/D分散处理系统（复合厌氧/人工湿地、复合生物滤池/人工湿地、污水净化沼气池/人工湿地）

04区：41户，0.48×103L/D分散处理系统（复合厌氧/人工湿地、复合生物滤池/人工湿地、污水净化沼气池/人工湿地）

3 结论

目前我国农村污水处理现状不容乐观，其中很大一部分原因便是农村住户无法承受高昂的污水处理费用，为了更好地解决农村生活污水处理问题，美化农村自然环境，必须找到合理的方式，对不同类型的村庄进行定制化的污水处理设计，加强宣传，提高村民的环境保护意识，让村民在污水处理的过程中充分参与，做到有章可循，真正实现农村低成本污水处理的目标，解决农村污水问题。

The Low-cost Sewage Treatment Model of Decentralized Plain Villages in Shandong Province

SONG Kun,WANG Jin-yan,ZUO Chang-an
School of Civil Engineering/Shandong University,Jinan250061,China

Because of the living habits,cost control and other reasons,the rural households lack perfect sewage treatment mechanism,this causes a certain damage to the natural environment.In order to protect the rural water environment and meet the low cost requirements,this paper analyzed the current situation of rural sewage discharge,and then started from the Shuyuan village,Pingxiang county of Shandong Province,combined with the factors such as location,environment,terrain,spatial form and so on,and the factors such as location,environment,discussed the low cost sewage treatment mode of the scattered villages in Shandong plains from the perspective of the laying of sewage pipe network and the process of sewage treatment.This paper provides a new way to solve the problem of low-cost sewage treatment in rural areas.

Plain scattered villages;sewage treatment;low cost;pipe network

S2

A

1000-2324(2017)05-0712-04

2017-08-06

2017-08-13

“十二五”国家科技支撑计划课题:低成本村镇基础设施与环境建设技术研究与示范(2014BAL04B05)

宋 坤(1992-),男,硕士,研究方向:建筑设计及理论.E-mail:631196504@qq.com