农村生活污水治理设计实践与思考_李永球.pdf

近年来，随着农村居民生活水平的不断提高，农村生活污水排放量逐渐增多，加上农村污水管道收集系统和集中式污水处理设施建设滞后，造成了农村生活污水无序排放，农村环境污染日益严重。截至2017年末，河南省共有933个建制镇和595个乡，全省933个建制镇的污水处理率仅为28.93%，其中收稿日期：2022-12-15作者简介：李永球，男，工程师，硕士，主要研究方向为水环境污染治理。引文格式：李永球，王利群.农村生活污水治理设计实践与思考 J.市政技术，2023，41（3）：191-194.（LI Y Q，WANG L Q.Design practiceand thinking of rural domestic sewage treatment J.Journal of municipal technology，2023，41（3）：191-194.）文章编号：1009-7767（2023）03-0191-04第41卷第3期2023年3月Vol.41，No.3Mar.2023DOI:10.19922/j.1009-7767.2023.03.191Journal of Municipal Technology农村生活污水治理设计实践与思考李永球1*，王利群2（1.湖南大学设计研究院有限公司，湖南 长沙 410082；2.力合科技（湖南）股份有限公司，湖南 长沙 410205）摘要：以新郑市农村生活污水治理项目为例，针对项目设计实践过程中遇到的出户管设计方案的选择、厂站设计进水水质的确定和厂站的选址等重难点设计问题，从设计层面提出了“一户一管”的出户管设计方案、建设试点探索厂站设计进水水质以及采取增加提升泵、提高地面标高、管网输送 3 个方面的手段解决厂站选址困难等问题的技术方案。这些技术方案解决了项目实施过程中遇到的重难点设计问题。并基于该项目的设计实践，从应考虑非技术因素对设计方案的影响、应以科学合理的污水处理工艺作为设计依据以及应重视厂站选址的重要性 3 个方面进行了总结，以期为其他地区农村生活污水治理项目的设计提供一定的借鉴。关键词：农村生活污水治理；“一户一管”设计方案；厂站选址；设计实践与思考中图分类号：X 703文献标志码：BDesign Practice and Thinking of Rural Domestic Sewage TreatmentLi Yongqiu1*，Wang Liqun2（1.Hunan University Design and Research Institute Co.，Ltd.，Changsha 410082，China；2.Lihe Technology（Hunan）Limited Company，Changsha 410205，China）Abstract：Taking the rural domestic sewage treatment project of Xinzheng City as an example，aiming at the majorand difficult design problems in the process of project design practice，such as the selection of outdoor pipe designscheme，the determination of the design of inlet water quality and the site selection of plant，the design scheme of“one household one pipe”outdoor pipe are proposed，the technical scheme of water inlet quality and the difficulty ofsite selection of plants are explored by three ways of increasing the lifting pump，raising the ground elevation andpipe network transportation.These technical solutions solved the important and difficult design problems encoun-tered during the construction.Based on the design，those three aspects of the impacts of non-technical factors on thedesign scheme，reasonable sewage treatment process and the importance of plant site selection on the design schemeshould be considered are concluded to provide some reference for the design of rural domestic sewage treatment pro-jects in other areas.Key words：rural domestic sewage treatment；design scheme of“one household one pipe”；plant site selection；de-sign practice and thinkingJournal of Municipal Technology第41卷污水集中处理率仅为12.27%，河南乡村数量多，污水处理设施建设存在巨大缺口1。党的十九大做出了实施乡村振兴的重大战略决策部署，“改善农村人居环境、建设美丽宜居乡村”是实施乡村振兴战略的一项重要任务2，农村人居环境整治工作的核心是垃圾和污水治理3。2017年，新郑市以极高的政治站位积极响应党中央的战略决策部署，决定在全市分批实施全域全覆盖的农村生活污水治理项目，走在了全省的前列。笔者以新郑市农村生活污水治理项目为研究对象，探讨了设计实践过程中遇到的重难点问题以及在设计层面的技术方案，并基于此进行了总结，旨在为其他农村地区的生活污水治理设计工作提供借鉴。1项目概况新郑市农村生活污水治理项目是郑州市2017年十大民生实事之一。新郑市农村生活污水治理项目包含新郑市下辖的10个乡镇和1个管委会，涵盖138个行政村，覆盖农户约7万户。该项目采用“EPC+O”建设模式，自2017年开工建设至2021年11月底已经完成全部建设内容，并经调试运行验收合格后转入运营服务期。该项目共设计集中式污水处理设施225座，提升泵站121座，污水处理规模共计17 077 t/d，污水管网总长度1 330.11 km。2项目重难点分析及解决思路2.1出户管设计方案的选择该项目污水管网设计范围共计138个行政村，点多面广，尤其是出户管的设计方案涉及群众利益多，矛盾协调难度大。设计过程中通过实地调研新郑市农村房屋普遍的布局形式，总结以往项目设计中共用支管网敷设在农户私人场地通常会引发巨量的邻里矛盾而迟滞施工进度或被迫调整设计方案的经验，该项目根据新郑市农村房屋普遍布局紧凑规整、厨卫普遍布置于房屋前端的特点，因地制宜地采取“一户一管”的设计方案，即将农户自家的污水通过单独的出户管从自家房屋前面直接汇入主管网。杨敬亭等4在北京市顺义区农村生活污水处理工程设计中考虑建筑位置、地形情况和村民要求等因素，也采取了厨房、洗浴等污水出户管直接接入主管网的设计方案。2.2厂站设计进水水质的确定该项目于2017年启动前期设计工作，项目启动之初，我国对农村生活污水水质的研究主要集中在某流域或省内的重点市（县），重点研究对象多是农户厨房、厕所、浴室等位置排放的污水，但农户排放的污水经化粪池预处理、污水收集管网运输后，水质已发生较大变化，仅从源头上掌握农村生活污水水质无法真实反映处理设施实际进水水质及处理设施对污染物的去除情况5。同时，河南省农村生活污水处理尚处于起步阶段1，全省没有规模化的农村生活污水处理设施进水水质可以参考。该项目通过先期在王刘庄村等15个村庄进行试点建设，探索新郑市农村生活污水管网终端的实际污水水质指标，通过分析15个试点村庄建成后近一年的实测水质数据，得到厂站进水平均水质见表1。根据试点村庄实测水质数据，结合河南省住房和城乡建设厅于2018年8月发布的河南省农村生活污水治理技术导则（试行），最终确定该项目厂站设计进水水质见表2。2.3厂站选址的困难以及解决方案该项目厂站选址的基本原则为：1）选址须为非基本农田，宜选用荒地，尽可能少占农田；2）选址应位于主要取水口的下游，且地势较低便于污水自流收集处；3）选址不应受洪涝灾害影响，有良好的排水条件；4）选址应设置在居民集中处；5）选址应位于夏季主导风向下方；6）选址应满足厂站施工作业条件6。该项目共需对225座集中式污水处理设施进行选址。在进行初次踏勘选址，分析初选厂址情况后（见图1），发现同时满足选址基本原则的厂址比例仅为21%，因此厂站选址是该项目设计面临的最困难工作之一。表1厂站进水平均水质Tab.1 Average inlet water quality of the plant水质指标CODCrSSTNNH3-NTP质量浓度/（mg/L）339.27246.5698.7185.3812.76表2厂站设计进水水质Tab.2 Designed inlet water quality of the plant水质指标CODCrBOD5SSTN质量浓度/（mg/L）350200250100NH3-NTP7010192第3期针对厂站选址过程中存在的问题，主要采取以下技术方案解决：1）于高处选址时，通过污水管网将污水汇集于低处后，再通过泵站将污水压力提升至选定厂站；2）于低处选址时，加高选定厂站地面标高，尽量避免洪涝灾害影响；3）于远离居民集中处选址时，通过污水管网将污水输送至选定厂站。3设计思考1）应考虑非技术因素对设计方案的影响。污水收集管网对于农村生活污水治理工作有着非常重要的意义7，也是设计工作实际开展中面临的重难点之一。根据设计实践经验，虽然将多户的污水先汇集于支管，再通过支管接入主干管的传统设计方案比“一户一管”的设计方案能减少60%70%的支管工程量，但是该项目前期因邻里矛盾、用地纠纷等非技术因素而导致阻工、被迫调整设计方案甚至返工的情况非常普遍。笔者将2017年采用传统设计方案实施的39个村庄和2018、2019年采用“一户一管”设计方案实施的99个村庄在实施过程中对设计方案调整的次数进行了对比（见图2），结果表明：2017年采用的传统设计方案在实施过程中需调整2次及以上的比例为72%，不需调整的比例仅为11%；而2018、2019年采用的“一户一管”设计方案在实施过程中需调整2次及以上的比例分别仅为29%和25%，不需调整的比例分别为38%和40%。项目竣工结果也表明：基于农村房屋布局紧凑规整的原因，与传统设计方案相比，“一户一管”的设计方案不仅没有显著增加整体投资，还减少了海量的纠纷矛盾，实际施工周期比计划施工周期缩短了约4个月，降低了施工管理成本。因此，该项目中“一户一管”的设计方案可以为房屋布局紧凑的农村生活污水治理项目提供设计参考。需要指出的是，在房屋布局分散的村庄中，出户管设计方案不再是迟滞施工进度的主要原因，同时，“一户一管”的设计方案会显著增加出户管的工程量，因此，“一户一管”的设计方案在房屋布局分散的村庄应用具有一定的局限性。2）应以科学合理的污水处理工艺作为设计依据。周凯等8对河南省农村生活污水治理现状的研究表明：70%以上已建成的污水处理设施由于各种原因导致实际未运行或运行不正常，造成相当一部分已建成的污水处理设施成了摆设，已建成污水处理设施存在“晒太阳”和“建得起、用不起”现象。浙江、江苏等省份的农村生活污水治理经验表明：在设计层面上，设计标准过高、工艺设计复杂，导致缺乏能满足运营需求的专业管理人员、运营费用过高，污水处理设施的长期稳定运营缺少持续的财力支持和必要的专业人员；但若设计标准过低，处理效果欠佳，难以达到环境治理的目标，又会导致巨额建设资金的浪费，而且影响生态文明建设的战略大局9。因此，因地制宜地探索农村生活污水的水质，科学合理地设计污水处理工艺，对农村生活污水处理设施的长期健康稳定运营具有重大意义。该项目设计过程中，通过试点村庄建设试验污水处理设施获取可靠的污水水质数据，为该项目选择合理的污水处理工艺奠定了坚实的基础，为该项目的污水处理设施长期稳定运营提供了有力的技术支撑，更为邻近地区类似农村生活污水治理项目的设计提供了可靠的数据参考。3）应重视厂站选址的重要性。2021年7月，郑州市遭遇罕见暴雨天气，该项目中的梅山、小司等7个厂站因地势偏低被淹或被冲垮。除了极端天气原因以外，对农村小河流水系的图1初选厂址情况比例图Fig.1 Scale map of the primary plant site图2各年度设计方案不同调整次数的村庄比例图Fig.2 Village scale map with different adjustment times of designschemes in each year李永球等：农村生活污水治理设计实践与思考193Journal of Municipal Technology第41卷水文监测数据不足导致设计时未能科学合理地进行厂站选址和厂站标高设计也是这次厂站被淹事故发生的最主要原因之一。这次事故体现了科学进行厂站选址的重要性，给予设计工作者以下经验借鉴：1）根据村庄的实际情况，按“一村一策”的原则制定选址方案，应杜绝生搬硬套、机械式地选址；2）农村小河流水系的水文监测数据不足是目前设计工作遇到的普遍现象，当缺乏水文数据时，设计者可通过询问农村老者，根据其描述的往年洪水位情况，按“适当富余、就高不就低”的原则合理设计；3）地势应低便于污水收集和不应受洪涝灾害影响是选址工作时的一个矛盾体，农村生活污水治理项目设计选址时往往很难选到地势低且不受洪涝灾害影响的理想厂址，因此，将厂址选在高处，污水先汇集于低处收集后，再经压力提升至高处厂址，是值得类似农村生活污水治理借鉴的设计方案。4结语以新郑市农村生活污水治理项目为例，针对在设计实践过程中遇到的重难点问题，提出了设计层面的技术方案，同时还对项目实施中应注意的重难点问题进行了分析和总结，可供其他地区农村生活污水治理项目的设计参考借鉴。参考文献1孙清娟.河南省农村生活污水治理的现状与对策探析J.经济师，2021（3）：24-26.（SUN Q J.Current situation and counter-measures of rural domestic sewage treatment in Henan ProvinceJ.China economist，2021（3）：24-26.）2程庆松，徐骄阳，葛军，等.对农村污水收集处理设计中几个问题的探讨J.中国给水排水，2022，38（6）：29-32.（CHENGQ S，XU J Y，GE J，et al.Discussion on several problems in thedesign of rural sewage collection and treatmentJ.China water&wastewater，2022，38（6）：29-32.）3胡明，王培京，邱彦昭，等.基于经济性评价的北京市平原区农村污水治理模式优化研究J.环境科学学报，2021，41（1）：133-142.（HU M，WANG P J，QIU Y Z，et al.Research on theoptimal selection of domestic sewage treatment modes based oneconomic evaluation in rural plain areas of BeijingJ.Acta sci-entiae circumstantiae，2021，41（1）：133-142.）4杨敬亭，韩亚超，王刚.顺义区农村生活污水收集系统设计实践J.给水排水，2022，58（Sup1）：105-109.（YANG J T，HAN YC，WANG G.Design of rural domestic sewage collection systemin Shunyi DistrictJ.Water&wastewater engineering，2022，58（Sup1）：105-109.）5周晓莉，俞锋，朱光灿，等.江苏农村生活污水处理设施进水水质调查分析J.环境工程学报，2017，11（3）：1445-1449.（ZHOU X L，YU F，ZHU G C，et al.Investigation and analysisof influent quality of wastewater treatment facilities in rural areasof Jiangsu Province，ChinaJ.Chinese journal of environmentalengineering，2017，11（3）：1445-1449.）6张莉萍.农村污水治理设计注意事项：以南雄县项目为例J.资源节约与环保，2021（7）：96-97.（ZHANG LP.Considerationsfor rural sewage treatment design：taking Nanxiong County projectas an exampleJ.Resources economization&environmentalprotection，2021（7）：96-97.）7张英红.农村污水处理中的主要难点与对策分析J.清洗世界，2022，38（10）：160-162.（ZHANG Y H.Analysis of the maindifficulties and countermeasures in rural sewage treatmentJ.Cleaning world，2022，38（10）：160-162.）8周凯，郭林，郜国玉，等.河南省农村生活污水治理现状及政策建议J.农业现代化研究，2019，40（3）：387-394.（ZHOU K，GUO L，GAO G Y，et al.Current situation and policy suggestionsofruraldomesticsewagetreatmentinHenanProvinceJ.Researchof agricultural modernization，2019，40（3）：387-394.）9周晟.农村生活污水治理模式研究：以长沙县为例D.长沙：湖南农业大学，2021.（ZHOU S.Study on rural domestic sewagetreatment mode：taking Changsha County as an exampleD.Changsha：Hunan Agricultural University，2021.）其他作者：王利群，女，工程师，硕士，主要研究方向为水环境污染监测。无锡锡澄S1线实现首个区间双向长轨通近日，由中国中车承建的锡澄S1线工程又传来好消息，堰桥站至徐霞客站最后一对钢轨焊接完成，实现了锡澄S1线首个区间双向长轨通。本次区间长轨焊接采用了国内最领先的闪光焊接设备，由专业人员对每根短轨进行精准焊接，平均2 min即可完成一个焊接头。同时，用探伤监测仪对每个焊头逐个进行检测，使焊缝合格率达100%。焊接完成后，首先由作业人员对每个焊头表面进行粗打磨，然后采用仿型打磨机，对焊头进行精打磨，打磨完成后由检测人员用水平靠尺进行精细测量，平直度达到了规范要求（不大于0.2 mm）。为确保徐堰区间长轨通节点，锡澄S1线多方筹备，有效确保了焊轨作业安全优质、平稳推进，平均单日单班完成焊轨15对，最高焊轨单日单班完成焊轨20对。（转载自轨道交通网）194