西安临潼新农村污水处理方案探讨

赵群英，田芝瑞

(西安工业大学 建筑工程学院，西安 710021)

新农村建设是指在社会主义制度下，按照新时代的要求，对农村进行经济、政治、文化和社会等方面的建设，最终实现把农村建设成为经济繁荣、设施完善、环境优美及文明和谐的社会主义新农村的目标。为了实现这一目标，“十三五”全国村镇污水治理规划中提出：为了建设社会主义新农村,力求在“十三五”期间，全国村镇生活污水处理率≥60%。对农村污水进行处理,将有效解决 “污水靠蒸发，垃圾靠风刮”的农村环境现状问题。社会主义新农村的用水方式及污水排放方式与以往相比,发生了较大的变化。目前，新农村污水治理通常面临以下困难:居民居住分布情况不同;农村供水用水方式差异较大;农村外出务工人数较多，污水排放量不稳定[1];多重经济的发展,污水水质变得越来越复杂等。再者，农村污水处理工艺与城市污水处理工艺有较大的差别，当地地形、气候及经济条件等因素均会对其产生影响[2]。文献[3]以固原市生态移民聚居地的原州区为例，该区由政府统一规划，房屋庭院坐落有序，适合集中式处理模式，采用水解酸化池+人工湿地处理工艺，可实现缺水地区水资源的合理利用； 文献[4]研究对象豫南地区地势落差较大，且废弃坑塘较多，经过简单改造可形成跌水曝气接触氧化池+人工湿地工艺来处理当地污水。可见，农村污水处理工艺应根据不同地区的特点来综合考虑。因此，如何因地制宜的选择农村污水处理技术是解决农村生活污水处理问题的关键。本研究对陕西省临潼区新农村污水水质、处理模式、水量及处理工艺等方面进行了调研与分析论证，力求找出适宜于该地区污水处理的方案，为新农村污水处理提供新思路。

1 研究对象与方法

临潼地处关中平原中部，境内河流有临河、五里河、三里河、沙河、新丰河、戏河、零河、韩峪河、清河和石川河，共计10条河流，最终均流入渭河。由于各条河流的环境功能分区不同，故参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)及《渭河水系(陕西段)污水综合排放标准》(DB61-224-2006)排放要求有关规定，将不同河流沿线村庄的污水排放标准水项目值分别按一级 A 标准、一级 B标准和二级标准执行。本次研究采用入户走访和随机访谈两种形式对陕西省西安市临潼区农村用水及排水情况进行调研，以街道办处所管辖区的，且目前无污水处理设施的行政村为单元，从各村的常住人口，各户卫生器具设置情况，各村污水收集方式，各村市政污水管网的距离及各村的污水排放量等方面展开。其中污水排放量为人口数、每人每天用水量和污水排放系数的乘积。该调研历时4个月，共涉及 19个镇(街道) 的 53个行政村，见表1。

表1 调研的街办及行政村

续表1

序 号街道办行政村常住人口/人42何寨街办何寨村3 00043庙底村5 16844交口街办交口村2 43045南阳村3 46146油槐街办昌寨村2 25047南张村2 57048北田街办滩王村5 00049南屯村1 94050任留街办三王村3 08051西口村1 70052穆寨街办西王坡村86053石湾村860

2 结果及分析

2.1 污水的水质分析

临潼区村镇居民以种植业为主[5]，极少部分村庄有小型工厂和养殖场，因此，居民生活用水为主要用水，所产生的污水主要为生活污水。通过入户调研和随机访谈两种形式进行数据的收集，结果见表2。由表2可知，90%以上的居民家中用自来水并使用洗衣机，有自来水并使用水冲厕所、洗衣机和淋浴间等齐全用水设施的家庭占84%以上，说明村民生活用水习惯已接近城市居民的用水水平。

表2 农村居民卫生器具设置情况

表3 西北地区农村生活污水水质参考值

2.2 污水处理模式分析

表1所列行政村农户居住较集中，村落之间呈连片或独立分散分布，且地势平坦。各村中污、废水的收集方式不尽相同，如图1所示。

图1 各行政村污废水的收集形式

由图1可见，这些村中污、废水的收集方式包括村中铺设有市政管网、明渠与暗渠、明暗渠与管道及无任何收集设施4种方式。仅有不到10%的村中铺设有市政排水管网，这部分村庄产生的污水可直接流入市政城市污水厂进行处理。约70%的村中铺设有明渠和暗渠，约20%的行政村中既有明渠、暗渠和管网，极少数村落中无任何收集设施，这三部分村落产生的污水待处理。

农村污水需汇入城市市政管网由城市污水厂进行处理，受村镇距市政排水管的距离、当地地形和经济条件等因素的影响。临潼地区地势平坦，经过专家论证，本文将距市政污水管网的距离小于5 km行政村的污水并入城市污水系统进行处理。各行政村与市政管网的关系如图2所示。

由图2可见，铺设明暗渠与既有明暗渠又有管道的行政村中，距离市政污水管网小于5 km的行政村占总统计村数量的15%，大于5 km的行政村占总统计村数量的75%。距离市政污水管网小于5 km的行政村，可以把污废水引入市政管网后，再由市政污水处理厂进行处理，因此本文方案设计不考虑这部分村落。对于距离市政污水管网大于5 km的行政村，可通过在村庄附近建设一处农村生活污水处理设施，将村内全部污水集中收集输送至此就地处理，污水处理模式如图3所示。

图2 各行政村与市政管网的关系

图3 污水的收集模式

由图3可知，村庄 D 独立分布，可单独建造一座污水处理站；村庄 E和村庄F 连片分布，可合建一座污水处理站。这种处理模式投资小，处理站占地面积小，易于管理。对于极少数无任何收集设施的村落，可以先在村内铺设明渠或暗渠，然后再考虑建设污水处理设施。

2.3 污水处理站规模分析

2.3.1 人均用水量

临潼区农村五口之家用水量为 300～400 L·d-1，即 60～80 L·(人·d)-1，对照表4的西北地区村镇生活用水情况[6]，考虑农村污水收集及处理系统建成后，农村用水设施进一步完善，预测用水量会小幅增加，因此，临潼区人均用水量约为75～140 L·d-1。

2.3.2 污水排放系数

临潼区村镇污水收集情况如图4所示。由图4可见，由于经济条件、管理制度和环保意识等因素的影响，临潼区村镇污水并未做到全部收集。约60%的用户只收集黑水和部分灰水；全部收集的只约占30%，还有约10%的用户无收集设备。根据《西北地区农村生活污水处理技术指南》[6]中不同村镇生活污水排放情况(见表5)，结合临潼区农村排水现状调查结果，排放系数取0.7。

表4 西北地区村镇生活用水情况

图4 临潼区村镇污水收集情况

表5 不同村镇生活污水排放情况

2.3.3 污水站规模

通过对19个街办，53个行政村常住人口的调查，以行政村人口为计算基数，计算出临潼区农村污水的排放量如图5所示。

由图5可见，53个行政村的污水量大多介于50～270 m3·d-1，考虑到人们生活水平提高，用水量增大，排污量也会相应增大，因此，污水量小于100 m3的村落可建设日处理量为100 m3的处理站；污水量大于100 m3，且小于150 m3的村落建立日处理量为150 m3的处理站；污水量大于150 m3，且小于270 m3的村落建立日处理量为270 m3的处理站。通过统一污水处理站的规模，使后续管理变得更简单。

图5 行政村污水排放量

2.4 污水处理工艺

由于临潼地区冬季温度较低，各村污水量少，各收纳水体的环境功能分区不同，维护管理技术人员及运行管理经验严重缺乏，因此，应选择简易，易于维护管理，可靠程度高及维修工作量少的处理工艺。

目前，常用的农村污水处理工艺有沼气池[7]、化粪池[8-9]、滴滤池[10-11]、稳定塘[12]、人工湿地[13-14]、净化槽[15]及基于膜生物反应器(Membrane Bio-Reactor，MBR)、序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Proces，SBR)和“厌氧-缺氧-好氧”的污水处理工艺(Anaerobic-Anoxic-Oxic，A2O)为主体的一体化污水处理装置[16]等。沼气池和化粪池出水水质较差，一般作为污水的初级处理，故不作为最佳处理方案考虑。滴滤池滤料易于堵塞，给管理造成了一定麻烦，不适宜用于管理水平低的临潼区农村。表6为备选工艺的技术可行性、工程实施和经济性等因素的比较情况。

由表6可看出，在技术可行性、温度适应性、出水水质、工程实施和运转操作方面，各个工艺差别不大；虽然净化槽的占地面积较小，但基建总投资和经营成本较高，而且维修管理较难，故不宜作为本次的最佳工艺；一体化出水处理装置除占地面积占优势外，经营成本、剩余污泥及维修管理方面均略逊于稳定塘和人工湿地。农村土地较为充裕，所以处理构筑物的占地面积对工艺的选择影响较小，因此，适宜于临潼区的污水处理工艺为稳定塘和人工湿地。

表6 污水处理方案技术、工程实施和经济性等因素的比较情况

3 结 论

2) 临潼区村庄农户居住较集中，在铺设明暗渠与既有明暗渠又有管道的行政村中，大于5 km的行政村占总统计村数量的75%。对于这部分村庄，可通过在村庄附近建设一处农村生活污水处理设施，将村内全部污水集中收集输送至此就地处理。

3) 污水处理站的规模宜为100 m3·d-1、150 m3·d-1和270 m3·d-1三种类型。

4) 通过从技术可行性、工程实施和经济性等方面对农村常用污水处理工艺的稳定塘、人工湿地、净化槽和一体化污水处理装置进行对比，结果表明，临潼区污水处理站宜采用稳定塘/人工湿地的处理工艺。