乡村振兴背景下南四湖流域生...治理模式探讨：以微山县为例_王娟.pdf

净水技术，（）：王娟，张通通，王淑雅，等 乡村振兴背景下南四湖流域生活污水治理模式探讨：以微山县为例 净水技术，（）：，：，（）：乡村振兴背景下南四湖流域生活污水治理模式探讨：以微山县为例王 娟，张通通，王淑雅，黄天媛，张德祥，成小翔，（济南城建集团有限公司，山东济南；山东省建筑设计研究院有限公司，山东济南；山东建筑大学市政与环境工程学院，山东济南）摘 要 文章以微山县为例，探讨乡村振兴背景下南四湖流域农村生活污水的治理模式。根据山东省环保厅的指导方案，本着节省投资、方便运行管理的原则，提出了适合微山县农村污水治理的 种模式：一是市政纳管处理模式；二是村级污水处理站集中处理模式；三是分散收集集中拉运模式；四是生态治理模式。通过调研和大量数据分析，总结了 种处理模式的使用条件及优缺点，并且重点针对拉运和纳管模式进行了经济分析比较。微山县农村污水的治理经验，可以为南四湖流域地区的农村污水治理项目提供一定的借鉴。关键词 乡村振兴 农村污水 治理模式 处理设施 因地制宜中图分类号：文献标识码：文章编号：（）：收稿日期 基金项目 山 东 省 重 点 研 发 计 划（重 大 科 技 创 新 工 程）（）作者简介 王娟（），女，硕士，高级工程师，主要从事市政工程的设计和研究工作，：。通信作者 成小翔，教授，：。：，（，；，；，），：，；，；，；，由于生活习惯、经济条件等存在一定的差异性，较于城镇污水处理来说，农村生活污水存在收集率低、污水量较小、水量波动性大的问题，加之农村地区水处理意识相对薄弱，农村生活污水的收集和处理变得十分困难。近年来，随着农村生活水平的提高，污水排放量不断增加，随意排放的现象愈发严重，农村生活污水的治理已不容忽视，农村人居环境已成为制约乡村振兴战略实施的主要因素之一。实现生态振兴、坚持绿色发展、全面改善农村水环境，是全面落实乡村振兴战略的支撑点。微山县所辖行政村全部位于南水北调东线核心、重点或一般保护区域，环境质量要求较高，因此，微山县农村污水的治理问题迫在眉睫。微山县大部分农村缺少污水处理设施，农村污水通过沟渠不经处理直接进入自然水体，如坑塘、封闭沟渠。水中污染物主要通过水体自净能力将其分解，但污水排放量较大，超出环境承载能力。同时，污水的长期贮存致使村庄周边水域环境较差，尤其夏季，会散发出难闻的气味。经调研，大部分农村使用砖砌排水沟、土沟或管道来排除雨污水，也有一部分村庄没有任何排水收集设施，农村排水呈现雨污混流的状态。微山县目前常见的污水收集方式有管道收集、沟渠收集、管渠混收和地表漫流。管道收集通过混凝土管收集污水至污水处理厂（站）处理；沟渠收集利用明沟或盖板渠收集污水，排入自然水体或污水站；地表漫流由于缺乏污水收集系统，用户将污水随意排放，最终进入自然水体中。微山县沿着南四湖流域，地域比较狭长，靠湖的村庄都有大量坑塘或鱼塘。由于长期生活习惯的影响和环保意识的淡薄，村民随便倾倒污水和垃圾的现象比较明显，很多坑塘形成黑臭水体。微山县所处地理位置特殊，对环境质量要求较高，解决农村生活污水的问题迫在眉睫，但目前农村生活污水处理方面存在一些问题：（）村民环保意识薄弱，认知和意识不到位；（）污水管网铺设难度大，厂站选址难；（）缺乏长效的污水处理设施管理机制；（）治理资金需求较大，资金保障机制不健全。近年来，微山县大力开展农村污水的治理工作，于 年启动实施了“微山县农村环境连片整治示范项目”。截至 年，全县共建有 座污水处理厂和 座村级污水处理站，县城区污水处理厂处理规模为.万 ，南阳镇和微山岛镇分别建有一座污水处理厂。村级污水处理站设计工艺为缺氧好氧（）工艺，设计出水标准为一级。经调研发现，原有站点的村庄配套管网建设不完善，导致有些污水处理站无法正常运行，目前 座污水处理站正在进行升级改造工作。年 月，山东省生态环境厅连续两年下发了山东省农村生活污水治理行动方案。济宁市政府也积极响应省政府的号召，出台了南四湖流域生态保护“三年行动计划”（年）实施方案，方案规定 年微山县完成所有村庄的污水治理任务。截至 年底，微山县已经完成约 个村庄的治理任务。本文就微山县农村污水治理模式的确定及施工过程中遇到的相关问题展开论述。项目概况微山县位于山东省南四湖流域，地理位置特殊，地域狭长，村庄较为分散，还有很多湖内村庄，需要结合每个类型的村庄特点制定适宜的处理模式。根据调研，微山县农村污水的来源主要包括洗涤污水、厨房用水和冲厕废水。农村冷凝空调的使用较普遍，冷凝水应尽可能地避免进入污水管网。个别村庄有养殖废水、屠宰废水、豆制品等小作坊废水等，需要单独处理。.用水量分析微山县地下水比较丰富，城乡一体化供水工程已基本实施完毕，但村民利用自备井的现象依旧比较普遍，造成了用水量普遍较高的现象。经调研，湖西村（主要包括高楼乡、赵庙镇、西平镇、南阳镇、张楼镇等）的人均用水量高于其他村庄。参考山东省农村生活污水处理技术规范（）中农村居民日用水量表（表），通过对统计的水表数据分析，考虑自备井用量的不确定因素，最终确定社区居民用水量为 （人），湖西村用水量为 （人），其他地区农村用水量为 （人 ）。表 农村居民日用水量参考值 村庄类型用水量（人）户内有给水排水卫生设备和淋浴设备户内有给水排水卫生设备，无淋浴设备户内有给水龙头，无卫生设备.污水量分析生活污水排放量应结合卫生设施水平、排水系统完善程度等因素确定。根据目前已运行站点的统计资料，推算人均污水量也具有一定的指导意义，已有站点的数据统计如表 所示。结合微山县实际情净 水 技 术 ，况，暂定社区污水排放系数取，收集率取；农村污水排放系数，收集率取。根据污水量预测及实际站点的运行数据，最终确定社区污水产生量按 （人）考虑，湖西农村污水产生量按 （人 ）考虑，其他地区农村污水产生量按 （人 ）考虑。表 微山县现有污水处理站处理水量统计 序号村名建设规模（）实际运行水量（）实际服务人口人实际污水定额（人）备注张楼村.一般村庄三村、四村.一般村庄小三河口村.社区，二期扩建十字河村.一般村庄仲浅社区.社区三中社区.社区麦仁店.一般村庄西平村.湖西村庄小闸村.湖西村庄赵庙村.湖西村庄.水质分析微山县厕改完成的村庄污水管网只收集灰水，有公厕的村庄黑水也一并收集，因此，农村污水的水质差异较大。山东省农村生活污水处理技术规范（）中对农村居民生活污水水质有规定，如表 所示。目前，微山县已运行的处理站的实际进水水质 表 农村居民生活污水水质 指标取值指标取值（）氨氮（）（）值.（）（）也是确定污水水质的重要依据，如表 所示。表 已运行污水处理站进水水质检测结果 序号村庄名称（）（）氨氮（）（）备注西平站.一般村庄薛河村.一般村庄，附近有公厕仲浅村.社区张楼村.连片村庄小三河口.社区下辛庄.一般村庄赵庙村.社区卜寨社区.一般村庄赵庙镇.一般村庄高楼镇.一般村庄 由表 可知，农村的污水污染物浓度相对较低，社区的各水质指标相对较高。结合农村生活污水处理工程技术标准（）的规范要求，最终确定微山县农村污水的设计进水水质标准如下：、氨氮 、；社区以及有公厕接入的村庄设计进水水质标准如下：、王 娟，张通通，王淑雅，等乡村振兴背景下南四湖流域生活污水治理模式探讨：以微山县为例，、氨氮 、。农村生活污水收集模式的选择农村生活污水的收集和处理，应结合农村当地的污水排放情况、现有污水收集设施概况、经济基础、风俗文化、村庄地形、庭院布局、交通状况等，因地制宜，探索适宜的农村生活污水收集模式。近几年，农村污水治理工作本着优先治理生态敏感村庄的原则逐步开展。对相对集中的村庄进行连片整治，节省投资，方便管理。在处理设备的选取上尽可能选择操作简单、运行稳定、易于推广和应用的设备。考虑到农村的生活习惯，提倡尾水资源化利用，回灌农田或林木，避免对农村水环境造成二次污染，走乡村绿色发展之路，将良好生态作为农村生活污水治理的支撑点。.模式分类和适用条件.模式的分类充分考虑微山县行政村周边自然条件、农村住户聚集程度、生活污水产生量等因素，采用集中治理、分散治理与资源利用相结合的方式，充分发挥本地环境消纳能力，科学合理选择收集和治理方式。结合山东省环保厅农污治理的指导思想，通过大量的考察和论证，微山县农村污水主要推荐 种处理模式：一是市政纳管处理模式，位于乡镇周边的行政村，对具备纳入市政污水管网条件的，将农村生活污水接入市政管网，由城镇污水处理厂统一处理，或者附近村庄有污水处理站的，就近接入污水处理站进行处理；二是村级污水处理站集中处理模式，独村或者连片治理的几个村庄建设一体化污水处理设施及配套工程；三是分散收集集中拉运模式，村内设污水收集池，然后不定期将污水拉至附近的污水处理站进行集中处理；四是生态治理模式，为了积极地探索生态治理模式，有些村庄因地制宜地利用人工湿地、氧化塘和无动力生态净化槽等多种生态处理模式。.各类模式的适用条件每个村庄处理模式的确定要结合当地的地理位置、地形条件、周边基础设施配套情况及经济分析等多方面综合对比后确定。各类处理模式的适用条件如下。（）市政纳管：一般位于乡镇周边的行政村具备纳管的条件。此处理模式适用于周边有可以接入的市政污水管网，或村庄地势起伏不大、周边 以内有村级污水处理站的村庄，也是村庄连片治理的一种模式。（）建村级污水处理站：适用于不具备纳管条件、居住相对集中且排放要求较高的大中型单村或联村，建议连片村庄或村内常住人口在 人以上，尤其是村庄内污水径流较大、坑塘有黑臭现象的村庄。湖心村庄四面被湖水包围，拉运成本过高，可考虑采用建规模较小的污水处理站。（）分散收集集中拉运：适用于居住人口较少、污水量较少的村庄，且附近 内有污水处理设施的村庄。考虑拉运的村庄要跟其他模式进行经济分析最终确定，拉运要考虑污水量、运距、周边交通条件等因素。（）生态治理模式：主要适用于村庄污水量较少、不具备铺设管网的可能性、村庄内又有较多的坑塘的村庄。可以对现有坑塘进行改造，建设湿地或氧化塘。对于不具备管网收集可能性的村庄，可采用无动力生态净化槽。生态治理后的水可用作浇灌小花园、菜园或补给地下水。通过总结近两年的工作经验，现对各类处理模式进行了综合对比及优缺点的分析，如表 所示。.拉运和纳管的成本对比村庄处理模式，要通过经济分析、地形条件、周边交通条件等因素综合对比后确定。以某村为例，考虑拉运或纳管至附近村庄污水处理站，现对两种处理模式进行成本分析。.拉运模式某村常住人口数量为 人，污水量按 （人 ）测算，为 。收集池按容积为 设计，拉运车每天拉运 次。根据拉运车吨位、运距、频次等计算拉运成本。每个拉运车配备 个司机，工资为 万元，每个司机服务 个村庄。拉运车（）单价为 万元，净残值率为（用净残值率粗略预计折旧费），维修费按原值的 计。拉运距离为.，每天往返拉运一次，油耗为 （），柴油单价按.元 计。土建费用主要是污水收集池，一次性投资约为 万元。成本粗略计算如表 所示。.纳管模式采用一体化泵站将污水提升至邻村的污水处理站进行处理，每 个村配备一名定期巡检人员，工净 水 技 术 ，表 各类处理模式的综合对比 处理模式综合对比优缺点技术方面经济方面环境、安全方面优点缺点市政纳管（）管网或沟渠的施工困难；（）需确认周边市政污水管线的标高，确保村庄的污水能顺利接入（）只有污水收集系统的基础设施投资；（）后期管网的运维费用后期需完善管网的运行维护管理机制投资最省，管理比较简单村庄内可能会遇到管 线 铺 设 的困难建村级污水处理站（）管网或沟渠的施工困难；（）一体化污水处理站要求进水水质不能太高，因自身处理能力的问题，出水水质有限（）污水收集系统和污水处理系统两部分的基础设施投资；（）后期管网的运维费用；（）污水处理站的运行管理费用（）后期需完善管网的运行维护管理机制；（）厂址的选择要考虑周边环境，方便机械进出；（）如果站点进水水质恶化或运行不正常，存在排水不达标的风险独立成系统，与其他村庄处理系统互不干扰站点选址困难，污水处理站运行管理比较复杂，耗费大量人力和财力分散收集集中拉运（）管网或沟渠的施工困难；（）收集池不适宜建设太大，否则增加拉运频次，不经济（）污水收集系统和收集池的基础设施投资；（）后期管网的运维费用；（）拉运的距离和频次决定了拉运费用（）后期需完善管网的运行维护管理机制；（）收集池建设位置需考虑拉运车的型号、进场道路宽度、道路承载力能否满足拉运的要求可根据地形和管网布置，就近选择建设收集池，管网收集系统 相 对 节 省投资收集 池 选 址 困难，拉 运 费 用较高生态治理模式（）管网或沟渠的施工困难；（）占地较大，受地理位置限制，有水域的村庄才可以考虑；（）受进出水水质的影响，进水水质不能太高，因处理能力有限，出水水质不能直接排湖排河，只能考虑资源化利用（）污水收集系统和生态处理系统的基础设施投资；（）后期管网和生态系统的运维费用进水水质恶化或冬季运行存在出水水质不达标的现象充分结合现有资源，投资相对较省，可实现资源化利用适用范围受限，系统抗冲击负荷能力差表 单个村庄拉运模式成本 费用名称费用固定资产折旧费 （元）维修费（元）工资福利费 （元）燃油费.（元）管理费用及其他费用（）（元）年总成本 （元）单位运行成本.（元）资为 万元。一体化泵站配备 台.的潜污泵，用 备，一体化泵站设备费用为 万元，其中水泵费用约为 万元，净残值率为（用净残值率粗略预计折旧费），维修费按原值的 计算。泵站按每年运行 、电费为.元（）计。土建费用主要包含一体化泵站费用和泵站至污水处理站的压力管道的工程费用，一次性投资约为 万元。成本粗略计算如表 所示。表 单个村庄纳管模式成本 费用名称费用固定资产折旧费 （元）维修费 （元）动力费.（元）工资福利费 （元）管理费用及其他费用（）（元）年总成本 （元）单位运行成本.（元）.两种处理模式的对比分析拉运模式：一次性土建投资约为 万元，单位运行成本约为.元；纳管模式：一次性土建投资约为 万元，单位运行成本约为.元。综合一次性投资和运行成本分析，该村拉运模式比纳管模式更经济可行，因此，建议采用拉运的处理模式。王 娟，张通通，王淑雅，等乡村振兴背景下南四湖流域生活污水治理模式探讨：以微山县为例，农村生活污水收集和处理设计.纳管模式某村庄位于县城东部，户籍人口数量为 人，常住人口数量为 人，污水排放量按 （人 ）计算，污水排放量为.。村西.处有市政污水管网接入微山县污水处理厂，因此，该村采用纳管的处理模式。该村庄地势东高西低、南高北低，整体布局呈矩形，主干道上有现状盖板沟，胡同里无排水收集设施。对原盖板沟进行清淤修缮作为雨水排泄主通道。主路铺设 的污水管，胡同里铺设 的污水管，管网布置情况如图 所示。污水和雨水有两套排水系统，但由于居民户内未实现雨污分流，雨季户内一部分雨水会进入污水管。因此，污水主干管末端、提升泵站前要设计截污溢流井，确保雨季污水提升泵站正常运行。图 村庄污水收集管网 .建站模式某镇桥上村、沙堤村和蒋坑村这 个村庄居住相对比较集中，两村最大距离为 ，符合连片治理的条件。个村庄的户籍人口数量约为 人，常住人口数量约为 人，污水排放量按 （人 ）计算，污水排放量为 。个村庄村内有部分现状沟渠可以利用，污水治理任务主要包含现状渠道的清淤修缮、更换破损盖板、新建污水管道及部分渠道，同时在管网末端新建污水处理站。结合每个村可利用的土地性质和地势，最终确定在桥上村新建一座规模为 的污水处理站，同时需要在蒋坑村和沙堤村分别建一座污水提升泵站，将污水就近打入重力污水管网中，最终排入桥上村的污水处理站进行处理。由于村内巷道较窄，胡同里铺设 的污水管，主路铺设 的污水管，污水主干管末端、污水提升泵站和污水处理站前设计截污溢流井，确保雨季污水处理站正常运行。管网布置情况如图 所示。图 污水管及污水处理站区位 该站点距离微山湖大约 ，受地理位置和一体化污水处理站处理能力的影响，该站点出水水质执行“准四类”标准除、氨氮、外，其他指标执行城镇污水处理厂污染物排放表标准（）中一级 标准，出水不能直排入湖，出水排入村庄的灌溉渠。污水处理工艺采用多段 移动床生物膜反应器（）深度处理，该工艺将改性悬浮填料投加至 工艺的好氧池，是活性污泥法与生物膜法相结合的工艺，生化阶段设置了厌氧区、两段缺氧区、两段氧区，各功能分区明确，提高了除磷脱氮效率。同时，在好氧区投加改性悬浮填料，增加好氧区污泥浓度和污泥负荷等，降低好氧区容积，该工艺投加的改性悬浮填料具有同步硝化反硝化功能，也可根据需要在缺氧池投入专用悬浮填料。该工艺具有出水效果好、运行成本低、占地面积较小、投资省、工艺性价比高、耐受冲击负荷强等优势。工艺流程和站点平面布置如图 所示。净 水 技 术 ，图 污水站工艺流程和平面布置 .拉运模式某村位于县城东北部，户籍人口数量为 人，常住人口数量为 人，污水排放量按 （人 ）计算，污水排放量为 。村庄南.有一村级污水处理站，站点规模为 ，因此，该村采用拉运的处理方式，建设收集池定期拉运至邻村污水处理站。村庄主干道和胡同都有比较完善的排水沟渠，最终排入村庄南侧河流，对水环境造成严重危害。该村庄地势北高南低，本着充分利旧的原则，采用截流式合流制。对原有排水沟渠进行清淤修缮，排水沟渠末端新建截污截流井和截污干管，截污干管末端新建 的污水收集池，拉运至邻村污水处理站。管网布置情况如图 所示。本设计除了新建小部分截污干管以外，其余全部由原有排水沟改造而成，这样不仅节省了投资，也加快了施工速度。图 村庄污水收集管网 .生态处理模式某村位于县城北部，户籍人口数量为 人，常住人口数量为 人，污水排放量按 （人）计算，污水排放量为 。经调研，该村庄水量较小，化验水质显示除氨氮略高于山东省农村生活污水处理处置设施水污染物排放标准（）二级标准，其他指标都能达到该标准的出水水质要求，和 基本能达到一级 的排放标准。村庄北侧有一块滩地，综合考虑最终确定该村采用生态处理的模式。该村以坑塘和表流人工湿地作为工艺单元。生活污水进入坑塘前先进行预处理，根据坑塘深度形成兼氧环境，通过种植挺水植物、布置浮岛、曝气设备等形式，起到助凝沉淀、去除 和 等作用，然后出水进入湿地，表流湿地主要在现有的滩地的基础上布置，这种处理方式能形成良好的自然生态景观环境。对于丘陵地区，农户比较分散，人口又比较少，主要采用单户处理的原位生态净化槽（图）。一般是在房前屋后设置一套小型的处理装置，单户水量为.，处理后的水主要用于浇洒。该小型装置为无动力装置，分 层设置，最上面是土壤覆盖层，污水从下往上依次经过中碎石、细碎石、生物陶粒、沸石、细砂，最后出水。原位生态净化槽不需要外加动力，运维费用只有沉淀池的清掏费用，根据进水水质的情况确定清掏周期。结论与建议以微山县为例，通过对南四湖流域农村生活污水收集和处理模式的探讨，得出以下结论和建议。（）根据微山县地形地貌、道路交通、经济条件及农村住宅建设布局等具体情况，因地制宜地选择村庄市政纳管、村级污水处理站、集中拉运、生态治理等治理模式。（）距离已建污水站或拟建污水站较近（一般不超过 ），现场地势条件较平坦，具备纳管条件 王 娟，张通通，王淑雅，等乡村振兴背景下南四湖流域生活污水治理模式探讨：以微山县为例，图 原位生态净化槽 的村庄，采用纳管模式。（）连片村庄或村内常住人口数量在 人以上，污水量在 以上，考虑建设污水处理站；位于湖心的村庄，出水水质要求较高的村庄，不满足拉运模式和纳管模式，需建设小型污水处理站。（）村内污水量较少，地势复杂，或可直接利用原有管渠排水口的村庄，距离附近已建或拟建污水站距离较近（微山地势复杂，河流湖泊众多）的村庄，采用收集池拉运模式还是泵站提升纳管的模式，要通过经济分析，结合交通条件等因素最终确定。（）农村基础设施薄弱，财力有限，既要充分考虑雨污分流的前瞻性，也要充分利用原有的排水设施，可以采用分流制或截流式合流制的排水体制。（）在乡村振兴的总体要求下，由于农村污水处理设施存在面广点多，技术人员配置有限的条件下，治理模式要求做到技术简洁、操作简单、方便后期运维管理。另外，也建议后期污水管网、收集池、一体化泵站和污水处理站等污水设施建立一体化数字智慧管理平台，方便运维管理，节省人力财力。参考文献 胡明，李其军，孟庆义，等 基于长效管理机制的乡村生活污水治理研究 中国给水排水，（）：，（）：李佳 乡村振兴背景下农村生活污水治理的问题分析与对策 中国资源综合利用，（）：，（）：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 中国给水排水，（）：，（）：许光眉，刘云南，周长胜，等 农村生活污水生态治理探索 资源节约与环保，（）：，（）：曹海林 农村水环境保护：监管困境及新行动策略建构社会科学研究，（）：，（）：苏东辉，郑正，王勇，等 农村生活污水处理技术探讨环境科学与技术，（）：，（）：，陈娟，王超，王沛芳，等 基于人口分散度的农村生活污水处理模式选择 中国给水排水，（）：，（）：徐慧娟 徒骇河、马颊河流域农村生活污水处理技术及设施运营管理模式研究 青岛：青岛理工大学，：，张辰，谭学军 上海市农村生活污水处理技术指南介绍 中国给水排水，（）：，（）：谭学军，张惠锋，张辰，等 农村生活污水收集与处理技术现状及进展 净水技术，（）：，（）：净 水 技 术 ，