王 洋

(天鋒環(huán)保(天津)有限公司，天津 300220)

水資源短缺和水體污染制約著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的健康持續(xù)發(fā)展。農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和管理水平的落后嚴(yán)重制約了農(nóng)村居民生活質(zhì)量，農(nóng)村水環(huán)境治理已成為我國(guó)環(huán)境綜合治理的重要組成部分。近年來(lái)，天津市轄周邊農(nóng)村城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，而水體污染嚴(yán)重限制了農(nóng)村城市化進(jìn)程，制約了社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。本文結(jié)合城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，和“水十條”的要求，介紹天津市相關(guān)農(nóng)村生活污水處理項(xiàng)目，介紹項(xiàng)目的水質(zhì)水量的確定、工藝流程，主要構(gòu)筑物和設(shè)備設(shè)計(jì)、投資運(yùn)行成本等，為農(nóng)村污水處理項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、工程實(shí)施提供參考。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

項(xiàng)目位于天津市寶坻區(qū)內(nèi)， 6月底至8月下旬為雨季，降水集中,11月下旬至3月下旬為凍土期，一般凍土深度50～70 cm。寶坻區(qū)地下水豐富，區(qū)內(nèi)河流水網(wǎng)水系發(fā)達(dá)，有一二級(jí)河道14條，干渠支渠520余條。項(xiàng)目所在趙家莊村共有居民770戶，常住人口2651人，村內(nèi)為自來(lái)水供水。

2 管網(wǎng)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)原則

根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)；充分考慮現(xiàn)有排水現(xiàn)狀，結(jié)合村莊實(shí)際地理情況進(jìn)行設(shè)計(jì)；選用材料及配套設(shè)施要結(jié)實(shí)耐用、價(jià)格合理、運(yùn)維方便、節(jié)省投資；應(yīng)采取雨污分流制設(shè)計(jì)；管道要盡量減少埋深，以降低施工難度和工程投資。

2.2 排水量的確定

前期進(jìn)行了入戶調(diào)查工作，寶坻區(qū)多數(shù)村莊供水為自來(lái)水供水方式，定時(shí)供水時(shí)段一般為早中晚三個(gè)時(shí)段，每時(shí)段供水時(shí)長(zhǎng)通常2～3小時(shí)，也有村莊全天不限時(shí)供水。趙家莊村為全天不限時(shí)供水。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》SL687-2014[1]和《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》 GB50014-2006(2016版)[2]中生活用水定額相關(guān)規(guī)定(表1)，天津?qū)氎嫠诘貐^(qū)屬于第三類區(qū)域，參數(shù)選取如下：

(1)水龍頭入戶，基本全天供水，有洗滌池和少量衛(wèi)生設(shè)施，用水定額取 50～80 L/(人·d)，見(jiàn)表1。本項(xiàng)目用水定額取80 L/(人·d)；

(2)根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，日變化系數(shù)取1.3；

(3)根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，居民生活污水定額按相關(guān)用水定額的80%～90%確定，折污系數(shù)取90%，管網(wǎng)收集率取90%，地下水滲入系數(shù)取1.1；

(4)根據(jù)選取的參數(shù)，確定本項(xiàng)目日均污水量為55 L/(人·d)，由此確定項(xiàng)目總處理規(guī)模為150 m3/d。

表1 最高日居民生活用水定額 單位：L/人·d

2.3 戶外管網(wǎng)

污水管網(wǎng)為重力流形式，考慮管道施工周期、難度、管材經(jīng)濟(jì)性、材料耐腐等因素，確定戶外主管、支管選用HDPE雙壁波紋管，接口形式為承插式，環(huán)剛度為SN8。

管道最小坡度的確定：根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，管徑為300 mm，最小坡度≥0.002；管徑為200 mm，最小坡度≥0.004。管頂最小覆土深度：在車行道下≥0.7 m；人行道下≥0.6 m，覆土深度不滿足要求時(shí)，采取加固處理。

管道交接處、轉(zhuǎn)彎處、管徑或坡度變化處、跌水處和直線管段每隔一定距離處，根據(jù)規(guī)范要求設(shè)置檢查井。本項(xiàng)目選擇塑料檢查井，相鄰檢查井之間距離設(shè)置≤30 m，檢查井規(guī)格根據(jù)井深度、管徑等因素確定。

2.4 入戶管網(wǎng)

接入住戶的管道采用UPVC管, 廚房廢水、洗滌廢水、洗浴廢水的接出管徑為DN75，化糞池(玻璃鋼成品三格式化糞池)進(jìn)、出水管為DN110，最小坡度分別為DN110≥0.010、DN75≥0.020。

3 進(jìn)、出水水質(zhì)

本項(xiàng)目的污水來(lái)自居民的日常生活污水，包括廁所廢水、洗滌廢水、洗浴廢水、廚房廢水等，屬于典型生活污水。本項(xiàng)目污水進(jìn)水水質(zhì)參照相關(guān)規(guī)范，同時(shí)根據(jù)已有本地同類項(xiàng)目水質(zhì)數(shù)據(jù)來(lái)確定。出水水質(zhì)依據(jù)要求需達(dá)到天津市《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》DB12/599-2015中C類標(biāo)準(zhǔn)限值要求。水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì) 單位：mg/L

4 處理工藝

4.1 農(nóng)村生活污水與城市生活污水區(qū)別

農(nóng)村生活污水與城市污水區(qū)別，一是污水量小，變化系數(shù)大，準(zhǔn)確計(jì)量困難；二是農(nóng)村污水來(lái)源廣泛且分散，集中處理困難，以就地分散處理為主；三是農(nóng)村污水處理時(shí)段集中，處理規(guī)模?。凰氖寝r(nóng)村污水處理技術(shù)以小型化設(shè)備和側(cè)重生態(tài)治理的工藝技術(shù)為佳。

4.2 工藝的選擇

農(nóng)村居民生活污水普遍具有懸浮物和有機(jī)物較高、可生化性好的特點(diǎn)，農(nóng)村生活污水適宜采用生化處理及生化+生態(tài)處理工藝技術(shù)。考慮水質(zhì)情況、工藝處理效果、建設(shè)費(fèi)用、運(yùn)行維護(hù)管理等因素，本項(xiàng)目工藝技術(shù)確定為：“AAO[3]+人工快滲[4-5]”。

4.3 工藝流程說(shuō)明

村莊生活污水經(jīng)管網(wǎng)收集進(jìn)入污水站。首先進(jìn)入格柵調(diào)節(jié)池，在調(diào)節(jié)池中進(jìn)行污水水質(zhì)水量的調(diào)節(jié)，經(jīng)調(diào)節(jié)暫存后，由提升泵送至AAO單元(地埋形式)。在AAO單元中，通過(guò)厭氧、缺氧、好氧的生化作用去除污水中部分COD、氨氮、總氮、總磷和SS等。AAO單元出水經(jīng)沉淀后，出水由提升泵送至反應(yīng)沉淀單元，污水經(jīng)絮凝沉淀反應(yīng)，進(jìn)一步去除SS、總磷。反應(yīng)沉淀出水經(jīng)配水池分配到人工快滲池，利用人工快滲池內(nèi)填料中微生物產(chǎn)生的一系列物理化學(xué)生化反應(yīng)，降解污水中的污染物。經(jīng)人工快滲單元處理的出水進(jìn)入出水井，出水經(jīng)提升后流經(jīng)觀測(cè)池，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)外排，見(jiàn)圖1。

圖1 工藝流程圖

5 工藝構(gòu)筑物參數(shù)

5.1 格柵調(diào)節(jié)池

尺寸：7.0 m×3.8 m×2.0 m，有效容積為49.5 m3，停留時(shí)間為7.9 h，地下式鋼混結(jié)構(gòu)。潛水提升泵1臺(tái)，提籃格柵1套。

5.2 AAO池

AAO池為組合式池體，地下式鋼混結(jié)構(gòu)，包括厭氧段、缺氧段、好氧段、沉淀段、沉泥井和出水井。池體尺寸：8.4 m×3.8 m×5.5 m。各段停留時(shí)間為：厭氧段2.0 h、缺氧段4.8 h、好氧段10.5 h；污泥回流比100%，混合液回流比100%～200%；二沉池表面負(fù)荷1.2 m3/(m2·d)，沉淀時(shí)間2.0 h。其中，污泥回流泵和出水泵各1臺(tái)，混合液回流泵2臺(tái)。

5.3 反應(yīng)沉淀出水池

沉淀出水池為組合式池體，半地上式鋼混結(jié)構(gòu)，包括反應(yīng)池、豎流沉淀池、出水池。池體尺寸：4.6 m×3.4 m×4.3 m。反應(yīng)池停留時(shí)間15 min，出水池有效容積20 m3；豎流沉淀池表面負(fù)荷1.29 m3/(m2·d)，沉淀時(shí)間2.6 h。其中管道混合器1臺(tái)，沉淀池中心筒1套。

5.4 人工快滲池

人工快滲池為地下式鋼混結(jié)構(gòu)。池體尺寸：12.2 m×8.0 m×2.2 m，分2格。其中填料183 m3。

5.5 消毒池污泥池

消毒池和污泥池，為組合式池體，地下式鋼混結(jié)構(gòu)，與調(diào)節(jié)池合建。消毒池有效容積3.7 m3，污泥池有效容積13.0 m3。

6 結(jié)論與建議

(1)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)CODCr≤400 mg/L，BOD5≤200 mg/L，SS≤220 mg/L，NH3-N≤35 mg/L，TN≤40 mg/L，TP≤7 mg/L，pH=6～9，村莊生活污水經(jīng)“AAO+人工快滲”工藝處理后，運(yùn)行效果好，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到天津市《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》DB12/599-2015中C類標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

(2)本項(xiàng)目將AAO+人工快滲工藝運(yùn)用到北方地區(qū)農(nóng)村生活污水處理中，出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)；采用生物生態(tài)結(jié)合的處理工藝，適合小規(guī)模、分散式農(nóng)村生活污水處理；工藝操作運(yùn)行簡(jiǎn)便、易于維護(hù)管理；為農(nóng)村生活污水治理提供了實(shí)際案例參考。

(3)建議：項(xiàng)目建設(shè)前期要進(jìn)行充分的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研勘查工作，包括人口數(shù)、村莊供水情況、地形情況、出水排放去處等。掌握的項(xiàng)目基礎(chǔ)資料充分，對(duì)后期方案設(shè)計(jì)工作的開(kāi)展是十分有利的。