丘陵地貌水源保护区污水处置研究

乔岩石 （安徽省城乡规划设计研究院，安徽 合肥 230022）

1 研究背景

含山县长山水库为备用水源地，水库位于含山县仙踪镇境内，区域内丘陵起伏，山丘错杂，山势大部分坡缓谷宽；山脉走向以南西北东向为主，一级保护区水域外200m范围内的陆域，水库陆域以水库防洪堤坝为边界，陆域面积0.13km。

二级保护区水域，将长山水库主要汇水沟渠作为二级保护陆域管理，水域范围面积4.574km。陆域：二级保护区范围是一级保护区以外水平距离不小于2000m区域，水库东侧陆域以水库防洪堤坝为边界，南侧以黄鹰山山脊为边界，北侧以县道X004为边界，西侧二级保护区陆域拓宽至道路等具有永久性的明显标志的标示作为分水线，核定陆域范围面积18.57km。

长山水库二级保护区内涉及6个行政村，水库上游较大集镇为姚庙街道。范围内总户数为3276户，10575人。其中一级水源保护区内现状村庄一座，住户46户，人口168人，已改厕5户。二级水源保护区内现状村庄有住户3276户，人口10575人，已改厕809户。

长山水库东、西侧为农田，南侧约1.8km为黄鹰山，北侧为3.5km为关山。水库汇水面积57km。水库总氮指标不能满足主要由于现有保护区内，生活污水没有得到有效地收集处理，生活污水通过地表沟渠流入水库，从而造成总氮超标的现象。

2 现状污染源分析

2.1 污水管网不完善

由于没有进行系统规划方案，设计范围内污水无法进入污水处理厂，污水直接排放造成周边水体仍在受到污染。

2.2 污水处理设施缺乏

设计范围内的污水无终端处理设施。姚庙镇镇区（人口规模较大）和村庄污水均直排进入附近河流，对河流造成不同程度的污染。

2.3 缺少统一规划方案

由于整个区域缺少统一的污水规划，区内各个村污水的衔接缺少统一的指导，仅进行了部分改厕工程。而区内的污水处理设施的建设也缺少有效的设计指导。

2.4 村民环保意识薄弱

长期以来，农村村庄污水直排习惯成自然，缺乏生活污水有效处理的环保意识。居民生活污水基本是随意泼洒，由于沟渠极不完善，污水多蓄积在房屋前后的低洼处，或沿着路面顺势流入附近沟渠及水库。生活污水排放基本与居民生活习惯一致，多集中在农户做饭、洗衣时间（上午8：00～13：00，下午16：00～19：00），其余时间基本无污水。

2.5 污染源主要为农村生活污水

本饮用水水源地保护区周围及上游区域污染源较少，区域内无显著点源污染，主要污染源是一、二级保护区内农村生活污水直排。

3 基本思路

根据《关于答复全国集中式饮用水水源地环境保护专项行动有关问题的函》对于原住居民住宅予以保留，即对保护区内的原住村庄保留。其生产的生活和垃圾必须收集处理；针对原住居民的非经营性新农村建设、安居工程建设项目，可以在饮用水水源二级保护区内保留，但生产的生活污水和垃圾必须进行收集处理。为上述情形配套的污染治理设施可以在饮用水水源保护区内保留，但处理后的污水原则上引到保护区外排放，不具备外引条件的，可通过农田灌溉、植树、造林等方式回用，或排入湿地进行二次处理。

4 污水量预测及实施方案

通过退田和搬迁，含山县长山水库饮用水水源地一级保护区内目前有部分农田，根据国家规范要求，规划农田，对其进行全面生态修复，恢复为自然湿地。一级保护区内有原居民村庄小杨村一座，根据环办环监函（2018）767号文确定保留该村庄，并对其产生的生活污水必须进行收集处理，处理后的污水引到保护区外排放。

农村用水指标

4.1 生活污水量预测

根据《安徽省农村生活污水治理技术指引（试行）》中对农村居民日用水量提出了参考值，如下表所示。

根据现场踏勘情况，本次涉及农户多为旱厕，洗菜洗衣废水会散排到屋外地面或排水沟，本次考虑过年高峰时的水量，每人每天污水量取50L/cap.d。各村预测总污水量529m/cap.d。

4.2 实施方案

保护区内西高东低，根据地形在一级保护区边缘设置污水处理场站将大部分污水集中收集处置，在西北部污水人口较为集中的区域，设置一座污水处理站。详见如下：

①小杨村位于一级水源保护区内，在小杨村建设一体化污水处理站，铺设污水管道，将小杨村、科陈村以及二级保护区内的生活污水收集后，汇入污水处理站处理，用压力管道排入水源保护区外。

②对长山水库影响较大的上游水域边的村庄污水，集中收集处理后，排入附近水体。

③加快二级水源保护区范围内的住户改厕工作，对尚未完成改厕的住户进行改厕，所有厕所污水均通过污水管网接入污水处理厂。

④沿各个住户院落设置排水沟，收集洗浴废水及厨房废水，就近计入污水管道，最终也进入污水处理站处理后达标引到保护区外排放。

5 工程设计

5.1 污水处理站设计

污水经管网汇集后首先进入污水格栅渠，通过格栅去除污水中较大的漂浮物，然后流至后端沉砂池，去除污水中较重的无机颗粒，最后进入调节池，调节污水的水质、水量。

根据规模和项目区情况，从后期运维、工程投资、施工难度等角度考虑，污水站采用模块化设备。结合区域进水水质和出水标准，考虑到农村污水的特殊性以及后期运维管理的需求，本次采用改良型A/0+MBR工艺，主要包含预脱硝区、厌氧区、缺氧区、好氧区、沉淀区、过滤区和清水区。污水经处理后排放标准达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。

5.2 污水管道工程设计

5.2.1 管道路由

保护区内村庄及道路多在相对较高地域，若管道沿现状道路敷设，高低起伏过于明显，不利于重力管网布置，方案考虑管道敷设时不拘于现状道路周边，而根据村庄周边地势较低处布管，整体排向由西向东排至区域内相对低处，即水库西侧边设置主干管，最终排入污水处理厂。

5.2.2 设计坡度

根据水源保护区地形情况，该工程地形高差较大区，如果设计管道坡度较大，虽然可以减小管径及埋深、方便施工，但坡度过大同样流量下的流速必然增大，流速过大易造成管道损坏，相应增加了管道的日常维护费用，对于这样的地区管道坡度在选择时根据管道的最大流速来确定管道坡度，局部不满足时，考虑采用跌水等措施来解决流速过大问题。

5.2.3 管道设计埋深

本设计管顶最小覆土深度，以保证管道承受一定的外部荷载，并处于冰冻线以下为原则。为了避让部分过境地下设施，考虑农田后期复耕，一般将污水管道的覆土深度至少为1.5m。

管道也不宜埋深太深，因为埋得越深，建设成本相应就越高，同时运行和维护成本也就越高。考虑到保护区内地形地质情况，一般埋深6.0m以内是可以接受的。如果埋深超过了6.0m，建设污水提升泵站。

5.2.4 设计流速

如果污水在长时间内低速流淌，固体杂物就会在管内沉积，这样不仅会减少过流断面，还会对管道造成腐蚀。因此污水管道设计时应使污水流速大于最小不淤流速。设计污水管道坡度是确保在半满流的情况下,最低流速不小于0.6m/s。虽然建设坡度大的管道费用比维护相对坡度缓和的管道费用要高，为便于管理设计中采用稍大的具有自清流速的坡度。为了防止管道不因流速过快而受冲刷造成管道损坏，管道最大平均设计流速控制在2.5m/s～5.0m/s。

6 结语

水源保护区的污水收集处理工作既可以保护城镇饮用水水源地，又改善了保护区及周边的环境污染，具有良好的社会效益、环境效益。