农村雨污分流设计实例

2024-01-31张镇东

工程建设与设计 2024年1期

张镇东

（中海（广州）工程勘察设计有限公司，广州 510180）

1 引言

2019 年3 月，广东省生态环境厅、广东省农业农村厅联合印发《广东省打赢农业农村污染治理攻坚战实施方案》，均提出以县为主体，推进农村生活污水治理：到2020 年，全省村庄生活污水治理率要提高至40%以上；到2022 年，粤东西北地区60%以上、珠三角地区80%以上行政村建有污水处理设施。为此，近年来广州市陆续开展农村生活污水治理，但农村生活污水治理时间紧、任务重、难度大、涉及面广，在实际建设过程中难免出现污水收集率和水处理不达标情况，为此市水务局聘请了第三方专业机构对各区已完工的2016 年建设项目开展了复核工作，发现部分设施没达到污水收集率80%的要求，主要涉及白云、从化等区。

城郊街道黄场村农村生活污水治理查漏补缺（因雨水可散排或沟渠排放，故本文着重阐述污水）工程作为从化区农村污水治理查漏补缺工程的一部分，项目的建设对提高区域污水收集率，减少污水直接排放，改善农村居住环境和流溪河水质均具有重大意义。

2 工程现状

2.1 建设地道路现状

本次农村生活污水治理查漏补缺工程位于城郊街道黄场村，现状黄场村居民区的巷道与村干道硬底化率高，普遍为混凝土路面。

2.2 给排水市政设施现状

2.2.1 给水工程现状

城郊街道黄场村内部分社敷设有市政给水管，由自来水公司供水；大部分村社仍饮用地下水和山水。根据业主提供资料，黄场村全村将于2023 年拟建自来水管，故本设计人均日用水指标约为150 L/（人•d）。

2.2.2 排水工程现状

1）排水系统现状

城郊街黄场村房屋大多建有化粪池，现状居民区排水体系均是雨污合流，巷道排水主要经明沟、盖板沟及合流管等收集后，就近散排至主路的沟渠、鱼塘、现状厌氧池及人工湿地等地方，四处散排，环境污染较严重。部分沟渠黑臭，鱼塘恶臭，水体富营养化严重，处理设备进水少，导致出水量少或无出水。

黄场村内现状污水收集系统不完善，现状排水系统主要是合流制的排水系统，通过管道或暗渠收集的生活污水主要排放至周边鱼塘和河涌中，排水系统缺少科学合理的规划，污水排放随意性大，往往有污水四溢，臭气飘散的情况。

2）污水处理设施

黄场村12 个经济社中，仅3 个社建设污水处理设施，其余均暂未建设污水处理设施。污水处理工艺均为格栅+厌氧池+湿地。

3 总体设计

3.1 纳污规划

根据资料显示，黄场村区域周边2 km 内暂未建设现状市政污水管网，因此，黄场村为分散式污水处理方式。根据各经济社地形与区域分布，其中：20 户以上经济社设置小型污水处理站，就地处理后达标排放现状水系；20 户以下的散户可就近建设三级化粪池或厌氧池进行资源化利用。纳污范围为黄场村全村。

3.2 排水体制及排水方案

农村的生活污水治理的排水体制的选择影响排水系统的设计、施工、维护和管理，对城市规划和环境保护也有着深远影响，同时也影响排水系统工程的总投资、初期投资及运行管理。

本工程设计区面积较大，且地形起伏较大，形成多个自然排水分区，设计污水采取分片收集、分片处理达标排放。

4 管道工程设计

4.1 管材及检查井选择

污水管网建设在整个污水工程总投资中占有很大的比例，而管道工程总投资中（一般条件下施工），管材费用约占30%～50%。管道属于地下永久性隐蔽工程设施，要求具有很高的安全可靠性，不同管材的选取还直接影响到管道施工难易、管径大小等，因此，合理选择管材非常重要。

对于本工程，管径小于300 mm 污水管道采用U-PVC 加厚平壁管，大于或等于300 mm 采用II 级钢筋混凝土管，既满足本工程设计要求，保证管线安全可靠，又符合广州推行选用管材。

开挖管的检查井根据管道直径选用标准的预制装配式排水检查井、600 mm×600 mm 钢筋混凝土检查井或塑料检查井，顶管段管路上检查井采用钢筋混凝土骑马井。检查井的井距既要符合规范，同时也要考虑现场建构筑物、管线及其他障碍的限制因素而灵活取定。

4.2 设计前摸查与规划

1）农村地势高低不平，房屋坐落无序，石径、坎、大树、沟渠等都会影响到管道走向，农民的土地归属意识强，房前屋后、田地果园是否同意埋管、做检查井，也要提前确认。

2）雨水。观察地形地势初定雨水流向，用箭头标示于地形图上，弄清楚受纳水体（如排洪渠、河沟）的深度和走向，若是池塘，需要知道其排水口大小，这就是专家所云“收集污水的同时要考虑雨水出路”。因各社大部分雨水收集起点至沟渠，绵亘几百上千米，若用管排，最终标高已然低于渠底、河底，雨水无法排出，“形成新的水涝点”，故雨水宜用沟排，少用管排。当房屋不密集，雨水散排不影响行人、车辆安全时，则可考虑雨水立管断接，雨水沿地面漫流，符合海绵城市低影响开发的规定。

3）污废水。按甲方指引，是需要摸查到户的，即应清楚每栋房屋的化粪池位置、出口管道大小、走向，废水排出管的位置、大小、走向，位于主管道起点处或局部低洼处的端口还应有标高，可以先问问户主，确定方位后，再做物探复核。

4）处理站点。应标明各村、社的分界线，以便统计各站点负担的大概人数。与甲方商议把站点设于低洼处（个别虽在低洼处，但管道要途经高处，亦不合理），应按地形按村、社合理分区布置站点。

5）成果整理。其余查漏项详甲方指引，摸查成果须清晰表示在图上，勿按新设计管渠的线型线宽绘制，以免混淆。例如，某些雨水管显示为新建，但其旁边却有现状雨水口（未连接），而有的现状雨水口附近又无管道，让后续接手者无所适从。

4.3 管道布置

1）村干道两边房屋密集，必有排水支管接入，故主管宜布置在村干道上；如果主管在田地间走捷径，两旁并没什么房屋，只是过渡而没有接纳支管，就利用得不充分。

2）先布支管后画主管，即从房屋排水端口拉管线至道路，与路中线或路边线的偏移线（主管）相交处设检查井。若先画主管，则为了迁就主管上已定位置的检查井，支管难免迂回曲折，大量水流转角小于90°[1]。

3）雨污水管渠随地形敷设，管顶覆土在1～2 m 内比较理想，不宜逆坡排水，即从低处进入高处（或者途经高处），这样普遍埋深3～4 m，甚至深达5～6 m，离房屋又近，施工困难检修不便。

4）污水管不宜跨河跨渠道，交叉处标高容易冲突，若在河渠底下走管则压低了后续管道。

5 污水处理工程设计

5.1 污水处理量

5.1.1 设计人口

根据村委提供的资料城郊街道黄场村现状社员人口为3 088 人，人口增长率按3%计，2025 年设计人口为3 580 余人。

5.1.2 生活用水量指标

根据《广州市农村生活污水治理查漏补缺技术指引》和《广州市农村生活污水处理适用技术指引》，黄场村经济条件较好，室内卫生设施较齐全，因此用水量取150 L/（人•d）。

5.1.3 污水量计算

黄场村现设计人口3 088 人，污水量计算拟采用人均生活污水量预测法确定，经计算，黄场村生活污水总排放量约为472.8 m3/d（见表1）。

表1 各个经济社污水排放量计算表

地下水渗入量计算：根据《广州市农村生活污水治理查漏补缺技术指引》地下水渗入量取总用水量的10%，故本次设计地下水渗入量取设计污水量的10%[2]。

人口增长率：本次设计人口自然增长率取3%，设计人口按2025 年计算。

污水量按下式计算：

式中，Q为居民生活污水量，m3；q为居民生活用水量，取值150 L/（人•d）；p为设计人口数，人；k为综合生活污水排放系数，取值90%[3]。

5.2 进、出水水质指标

原水水质：污水水质由于无实测数据，污水水质各项参数参照了《广州市农村生活污水治理查漏补缺技术指引》（第二次征求意见稿）中提供的广州市农村污水污染物浓度普遍情况，确定原水水质指标。

污水设施建设完成后污水也要排放到近旁水渠，最终排至受纳水体中，执行广东省地方标准DB 44/2208—2019《农村生活污水处理排放标准》[3]。

5.3 工艺流程及参数

通过对人工湿地处理工艺、序批式活性污泥法工艺、氧化沟工艺和A/A/O 工艺的比较，A/A/O 虽然在处理成本上会高一点，但是氮磷去除率较高，运行稳定，不会发生污泥膨胀，且处理后的污水能达到本次设计的要求，即一级B 的排水标准，故本次设计采用A/A/O 工艺处理污水。

村庄生活污水通过格栅拦截作用去除污水中的漂浮物、悬浮物、杂质后，进入调节池，通过调节池的作用进行水量、水质的调节均化，保证后续生化处理系统水量、水质的均衡、稳定。

污水进入系统的厌氧水解池，在水解和产酸菌的作用下，将污水中大分子有机物分解成小分子有机物，使污水中溶解性有机物显著提高；在较短时间内和相对较高的负荷下获得较高的悬浮物去除率，改善和提高原水的可生化性，使污水处理后达标排放。

格栅的栅渣、沉砂池、厌氧水解池、人工湿地需要定期进行人工清理与维护。工艺流程如图1 所示。

图1 一体化设备工艺流程

1）本项目一体化设备前的格栅井和调节池为全现浇钢筋混凝土结构，一体化设备为碳钢防腐箱体，设备间设计在一体化设备内。

2）一体化设备下部从上至下依次为：50 mm 厚砂垫层、300 mm 厚C30 钢筋混凝土底板、C15 100 mm 厚混凝土垫层、300 mm 厚碎石垫层压实（压实系数不小于0.97）、素土压实，要求承压能力大于40 kPa，基础水平、平整，若地下水位高于设备基础，基础应预埋抗浮环。

3）拟采用一体化地埋设备间与地面操作平台地埋设备间内安装放置2 台回转式风机及污水提升泵，1 个PE 加药桶（1 个混凝加药装置）+1 个消毒加药装置和1 个一体化设备控制箱。

4）污水处理设施含曝气风机及各类小功率泵等用电设备，电源从邻近配电房引来（前端设DT862 电表计量及iC65NC25A/4P 带隔离漏电开关），埋地敷设电缆ZR-YJV22-5×6，穿SC40 管连接至污水处理设施处配电箱（防护等级IP65），距离以现场实际为准，其后线路由一体化设备公司负责。

根据《广州市农村生活污水治理查漏补缺工作指引》，需新建污水处理站但不足20 户居民的区域，采用三级化粪池或厌氧池来处理农村生活污水，本设计采用三级化粪池来处理。

5.4 污水处理设施

根据整个村13 个经济社的地形走势结合村庄人口分布情况，采用就近处理的原则，本村新增6 座一体化设备：即一体化设备A（40 m3/d）3 座，运行时间为24 h；一体化设备B（50 m3/d）2 座，运行时间为24 h；一体化设备C（60 m3/d）1 座，运行时间为24 h。另有6 处利用原来处理设备（此6 处设备运行情况正常，出水能达到农灌排放标准）。具体如表2 所示。