美丽乡村建设中的污水治理问题——以南方某村镇污水治理为例

张春华

（北京特希达交通勘察设计院有限公司，北京 100000）

1 引言

“十三五”以来，为建设美丽中国，推动社会的高质量发展，各地区不断加大城镇污水处理设施的建设，提升污水处理的运行管理能力，使得城镇的污水收集及处理能力明显提升，基本完成了“十三五”规划中的目标[1-3]。与此同时，我国城镇污水收集处理依旧存在一些问题，主要表现：各地区污水处理水平不平衡不充分、污水管网建设改造滞后、污水资源化利用水平偏低、污泥无害化处置不规范、设施可持续运营能力不强等问题，与实现高质量发展还存在差距[4]。“十四五”规划中提出，应系统地推进城镇污水处理设施高质量建设和运维，有效改善我国城镇水生态环境质量，提出到2025 年，县城污水处理能力基本满足经济社会发展需要，县城污水处理率达到95%以上；到2035 年，城镇污水处理能力全覆盖，城镇污水得到安全高效处理，全民共享绿色、生态、安全的城镇水生态环境[5]。

本文以南方某村镇污水收集处理工程为例，根据前期现场调研及相关资料，总结了该村镇污水收集及处理现状，针对该村镇污水存在的问题及技术难点，因地制宜地提出对应的设计方案，选取经济实用性管道，根据道路坡度布管。同时针对高差较大问题，选用分散式与集中式相结合的污水处理设备。该工程的设计实施希望能为农村污水治理提供参考。

2 农村污水处理现状

2.1 农村污水处理存在的问题

2.1.1 投资不足

农村地区经济发展相对滞后，政府和农民的投入有限，导致农村污水管网和处理设施建设不完善，处理效果也不尽如人意。

2.1.2 机制缺失

机制缺失是一个不可忽视的问题。目前，农村污水处理缺乏有效的监管和管理机制，导致一些已建成的污水管网无法正常运行，甚至出现淤积、破损等问题。一些污水处理设施建成后无人管理，无法发挥应有的作用。

2.1.3 技术落后

农村污水管网建设技术相对落后，处理设备陈旧，处理效率低下，无法满足环保要求。缺乏有效的污水处理设施，使得大部分污水直接排放到环境中，对环境造成了严重污染。

2.1.4 缺乏规划

农村污水管网建设缺乏统一规划，导致设施布局不合理，影响污水治理效果。

2.1.5 污水收集处理复杂

由于农村地区的地理环境复杂，同一村落的高差较大，建设污水管网和污水处理设施的难度较大。其次，农村地区的居民普遍缺乏环保意识，对污水处理的重要性认识不足。

2.2 项目概况

该村镇现有的排水系统为雨污合流制。各自然村的大部分地区仍然没有完善的排水系统，当地村民建有少量的化粪池，化粪池出水无组织排放；居民生活污、废水混合排往现状沟渠或农田。具体问题如下。

2.2.1 农村生活污水缺乏统一规划和管理

在农村建设过程中，由于排水管网无统一可行性研究，道路建设时没有考虑排水管渠建设，同时居民建房仅考虑自身利益紧邻道路建设，阻断排水管渠的通道。排水管渠缺乏有效的维护管理，长期运用过程中没有进行清捞、疏通，导致排水管渠堵塞严重甚至失去排水功能。由农村生活污水缺乏统一可行性研究和有效管理，导致污水排放杂乱无章、排水不畅、污水横溢等问题。

2.2.2 污水任意排放，污染情况较严重

大部分农村的生活污水由于没有建设污水收集管网和污水处理站，居民的生活污水采用散排的形式，卫生间和厨房的排水就近排至住户周边，家庭养殖户的污水排至地面，污水在地表顺着地势排至低洼处，形成污水横溢现象。部分居民的生活污水排至化粪池，当化粪池下渗不及时，污水溢流至地面，黑臭污水污染当地环境。任意散排至地表的污水，散发难闻气味，滋生细菌和苍蝇，造成“脏、乱、差”现象，严重污染当地居住环境，也影响居民身体健康。部分农村生活污水排到附近河道，对河道的水质造成较严重污染。

2.2.3 污水下渗，污染地下水水质

部分农村的住户建设有三格化粪池，但化粪池没有设置底板也没有设置出水管道，排至化粪池的污水仅依靠下渗解决，较严重污染地下水水质，部分村民靠自家打井抽取未经过任何处理的浅层地下水饮用，水质不能得到保障。

3 设计方案

3.1 设计原则

1）执行国家的相关法律、法规、政策、规范和标准，结合该区域的具体地理条件和特点，制订先进、经济、合理的工程设计方案。

2）管网系统的划分，尽量利用现有设施，充分结合现状条件和自然地势，做到高水高排、低水低排，尽量减少污水的提升量。

3）经济适用。优先选用工程造价低、运行费用少、低能耗或无能耗、操作简单、维护方便的生活污水处理工艺，且出水水质稳定可靠。

4）根据规划年限和范围，从全局出发，统一规划，分期实施，与用地同步规划，与路网同步实施，贯彻分期建设的原则，注重长远社会效益、环境效益和经济效益，以适应该区域的远期的发展需要。

5）因地制宜。根据村庄所处区位、人口规模、集聚程度、地形地貌、排水特点及排放要求、经济承受能力等具体情况，充分利用已有条件及设施，建成以现有设施的整治、改造、维护为主，尊重农民意愿、保护农民权益，严禁盲目拆迁农民住宅；采用适宜的污水处理模式和处理技术。

3.2 污水管网设计

3.2.1 管材选择

不同管材的优缺点见表1。根据该区域的地形特点，该地区地形高差较大，可施工操作场地较小，运输交通较为不便。基于以上因素，考虑到本次工程污水管道的周边地质情况、抗压情况以及使用要求，结合对各类管材经济性和使用性能的综合比较，经综合考虑，确定本工程采用塑料管，其中污水收集管网干、支管段采用HDPE 管；接户管采用管径DN150~DN200 的排水用硬聚氯乙烯PVC-U 管。

表1 管材特性比较表

3.2.2 污水管道流速

为了使管道内污水保持稳定流动，不至淤积，并为便于养护清淤，本工程干管最小管径确定为DN300。为尽量减少管道埋深，并考虑给电力电信、给水、雨水等市政管线在垂直方向上预留空间，污水随管道设计坡度一般先用相应道路坡度，反坡段采用最小坡度。由于该地区地形高差较大，有些道路坡度较大，应保证污水管道最大坡度下的流速小于5 m/s，必要时设置跌水井、消能井。

3.2.3 施工开挖

本项目污水主、支管道敷设一般采用沟槽放坡开挖，根据地勘报告及现场实际情况，确定开挖边坡为1∶0.25。对于管道沿线周边无建筑区且有足够的工作面时采用放坡开挖；对于管道沿线周边有建筑区且无足够的工作面时采用直槽开挖；污水接户管PVC-U 管采用直槽开挖。

3.3 污水处理设备设计

3.3.1 污水系统布局的选择

排水分区应根据乡村总体布局，结合竖向高程和道路布局、坡向以及村庄污水受纳体和污水处理站位置进行流域划分和系统布局进行划分。根据镇的各个自然村的分布和地形高程情况，各自然村污水处理根据居民集中区进行分区处理，原则上每个自然村设置一座污水处理站，但如果现状几个自然村分布距离较近，则几个自然村集中收集至一座处理站。

在处理模式方面，农村生活污水的农户分散处理模式是一种常用的方法。这种模式主要适用于无法集中铺设管网或集中收集处理的村落，特别是居住较为分散的山区、丘陵地带。农户通常在自身庭院内建有户用沼气池等污水处理设施，对农村生活污水进行处理。这种处理模式的优点是可以根据农户自身的需求和条件，灵活选择合适的处理方式，同时也可以降低处理成本。

因此，该村镇选择分散式与集中式相结合的排水布局。人口密集、污水排放量大的地区宜以集中处理方式为主，人口少、相对分散，以及短期内集中处理设施难以覆盖的地区，宜合理建设分布式、小型化污水处理设施。

3.3.2 集中处理方式的选择

1）人工湿地

人工湿地是由人工建造和控制运行的与沼泽地类似的地面，将污水、污泥有控制地投配到经人工建造的湿地上，污水与污泥在沿一定方向流动的过程中，主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。其作用机理包括吸附、滞留、过滤、氧化还原、沉淀、微生物分解、转化、植物遮蔽残留物积累、蒸腾水分和养分吸收及各类动物的作用。

2）土地渗滤系统

土壤渗滤处理技术是污水土地处理技术中的一种基本类型，一般由预处理系统和土壤渗滤系统两部分组成。污水通过预处理系统中沉淀、厌氧过程等处理后，在人为控制下按照一定的水力负荷将污水均匀洒布到土壤渗滤系统中，从系统表面均匀地向通气性土壤向下渗滤。通过土壤的吸附作用、微生物生化作用对污水中的各类污染物进行吸收、吸附、氧化还原、离子交换、沉淀、络合等，实现污水净化，污染物降解物被作物吸收利用。目前，土壤渗滤处理技术主要分为快速渗滤系统、慢速渗滤系统、地下渗滤系统3 大类型。

3）生物滤池型污水处理工艺

生物滤池是指由碎石或塑料制品填料构成的生物处理构筑物，其基本净化原理是通过污水与填料表面上生长的微生物膜间隙接触净化污染物质。当前，技术人员已经研发出曝气生物滤池、反硝化滤池、厌氧生物滤池3 种新型生物滤池。

4）一体化污水处理设备

一体化污水处理设备是集污水预处理、二级处理和深度处理设备于一体的中小型污水处理技术装置。目前，应用较为广泛的有AAO 工艺、接触氧化反应器、净化槽处理系统等。

5）膜生物反应器（MBR）

膜生物反应器是将膜分离技术和生物处理技术有机结合而形成的废水处理系统。膜生物反应器将传统生物处理技术采用的沉淀池用膜组件来取代，利用膜分离技术截留水中的活性污泥和大分子难降解有机物，延长水力停留时间，从而提高降解效果，进一步实现对废水的有效处理。

根据该村镇的实际情况，该区域水域发达，水源丰富，对排放水的要求按照一级B 的标准执行，同时考虑到施工、占地等因素，该工程的集中处理设备选用一体化污水处理设备。

3.3.3 分散处理方式的选择

1）分散式移动污水处理装置

污水进入分散式移动污水处理装置后，沉淀分离槽进行预处理，去除比重较大的颗粒及悬浮物，提高污水的可生化性；预过滤槽内装有填料，在填料上的厌氧生物膜的作用下，去除可溶性有机物；曝气槽集曝气、高滤速、截留悬浮物和定期反冲洗为一体。沉淀槽溢水堰设置了消毒装置，对出水进行消毒处理。运行稳定、效果良好。传统分散式移动污水处理装置处理规模在1.0~10.0 m3/d。需定期检查鼓风机和清掏沉淀物。

2）三格化粪池

三格化粪池厕所具有结构简单，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。化粪池应保证粪便在第一池贮存20 d，第二池贮存10 d，第三池贮存30 d。总容积不得小于1.5 m3。需加强日常维护检查包括化粪池的水量控制、防漏、防臭、清理格栅杂物、清理池渣等工作。

根据该村镇的实际情况，该工程的分散处理设备选用三格化粪池的形式布置。

4 问题及建议

农村污水处理是环境保护的重要组成部分，关系到农村地区的可持续发展和人民生活水平的提高。该项目通过分析南方某村镇污水处理的现状、难点，提出了解决方案，为农村污水处理提供了一定的实践参考。然而，农村污水处理仍然是一个长期、复杂的任务，需要政府、企业和社会各界的共同努力，后期还需做好以下几方面的工作。

1）加大投资力度：政府可以通过出台扶持政策等措施，鼓励企业和个人参与农村污水处理设施的建设和运营。同时，也可以引导社会资本进入农村污水处理领域，推动农村污水处理行业的快速发展。

2）建立有效的监管和管理机制：政府应加强对农村污水处理设施的监管和管理，建立完善的运营管理机制，确保污水处理设施的正常运行和处理效果的稳定性。同时，也可以通过培训和宣传等方式，增强农民的环保意识和责任感，推动农村环境治理的可持续发展。

3）加强规划管理：制定统一的农村污水管网建设规划，确保设施布局合理、运行高效。同时，加强与相关部门之间的协调合作，确保规划的顺利实施。

5 结论

农村污水收集及处理工程是建设美丽农村至关重要的一部分，不同地区的处理方式各有不同。本文以南方某村镇的污水处理为例，根据前期资料及现场调研，发现该村镇存在地形高差较大、现状污水管道未有效利用、现状化粪池下渗污染地下水等问题，通过技术比较，提出了一套适用于该村镇的处理模式。

1）出于经济性、适用性、合理性考虑，排水管材选用了HDPE 管、硬聚氯乙烯PVC-U 管。依据道路坡度布置管道，同时要满足管道流速在0.6~5 m/s，合理布置跌水井。为了尽可能少影响村民日常生活，管道开挖断面尽可能减少，必要时直槽支护开挖。

2）根据该村镇现状情况，采用分散式和集中式相结合的处理方式。其中分散式采用三格化粪池的处理形式，集中式采用占地较小、施工方便的一体化处理设备。