海岛的农村生活污水处理方案比选
谭晶晶，徐 明
（1.中铁建安工程设计院有限公司，陕西 西安 710032；
2.西安市政设计研究院有限公司，陕西 西安 710068）
2017 年11 月15 日海南省人民政府办公厅下发《关于印发海南省农村环境综合整治全域覆盖工作方案的通知》（琼府办〔2017〕186 号），要求加快推进农村生活污水治理，建立散居户、自然集中村落生活污水处理体系和后续服务体系。污水处理设施建设应坚持科学规划、因地制宜、分散处理、生态循环、就近回用原则。到2022 年，全省行政村农村环境综合整治基本实现全覆盖，行政村辖区生活污水基本得到处理、达标排放[1]。
海南省定安县人民政府高度重视农村生活污水治理工作，全面推进农村生活污水治理。根据农村人口规模、经济发展水平和工作难易程度，逐步完成辖区内全覆盖农村环境综合整治任务，不断提升人民群众的幸福感、获得感和安全感。
定安县位于海南岛中部偏东北，全县面积1 189 km2，全县人口约34.14 万人。定安县地貌呈南北长、东西窄的不规则形状。南北长68 km，东西宽45.50 km，疆界长251.50 km。地势由南向北缓度倾斜，形成南高北低的态势，从海拔最高点512.70 m递降至最低点15.20 m。全县既有浅海沉积物和河流冲积物形成的平坦阶地地貌，也有砂页岩、玄武岩、火山灰岩、花岗岩等所构成的台地、残丘地貌。大部分为砂壤土和砖红壤土、石子红壤土和石子白壤土[2]。
定安县属于热带季风海洋性气候，夏长冬暖，最热7 月平均气温为27.4 ℃，最冷1 月平均气温为17.1 ℃，年平均温度25 ℃以上；
年降雨量1 500～2 500 mm，光照充足，土地肥沃。
2.1 农村生活污水现状
各自然村均无污水管网及处理设施，村民自建无底化粪池，化粪池内污水全部下渗土层中，未见污水漫流出地面；
洗漱及厨房用水散排至路边排水沟，如图1 所示。
图1 定安县农村污水现状
根据定安县住房和城乡建设局《关于确认厕所革命实施情况的复函》（2019 年11 月1 日），定安县正在实施农村“厕所革命”工程，户厕改造包含户厕和化粪池建设，资金来源为专项补贴资金。目前大部分自然村已完成改厕，小部分自然村正在实施改厕。定安县农村卫生厕所覆盖率达到95%。
2.2 污水特征
2.2.1 污水量
农村生活污水的来源主要是村民的日常生活用水，污水种类主要包括沐浴废水、洗涤废水、厨房排水、冲厕污水等。
设计农村生活污水量（m3/d）=污水收集率×污水排放系数×平均日生活用水定额（L（/人·d））×常住人口×供水日变化系数/1 000。式中各参数分别为：
（1）本项目确定经济条件一般的村庄人均平均日生活用水定额为80 L（/人·d），经济条件较好的村庄人均平均日生活用水定额为100 L（/人·d）[1]。
（2）本项目农村供水服务区域较大，且定安县供水规模较小，根据现状实际情况，本项目确定供水日变化系数为1.6。
（3）服务人口按常驻人口数量进行计算。
（4）结合项目区的现状条件、建筑内部排水设施水平，本项目确定污水排放系数为0.85。
（5）根据规划目标，本项目确定污水收集率为1。
2.2.2 污水浓度
农村生活污水主要污染物包括有机物、氨氮、磷酸盐等[3]。根据《海南省农村生活污水处理技术指引》，设计进水水质指标参考定安县农村污水治理工程（一期）的进水水质，如表1[4]所示。
表1 设计进水水质指标 单位：mg/L
遵循“科学研究、因地制宜、分步实施、长效管理”的思路，推进定安县人居环境质量改善，防止生活污水直接排放引起农村环境污染，切实改善居民生活条件，改善村容村貌，规范农村生活污水处理设施建设和运行管理，实现村庄的环境优美和生态和谐。本项目污水治理后出水主要用于农田灌溉及排入附近水塘。结合项目实际情况及《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB 46/483—2019），本项目集中污水处理后出水水质标准按二级标准，分散污水处理后出水水质标准按三级标准，如表2 所示。
表2 海南省农村生活污水处理设施水污染排放限值表（DB 46/483—2019）
污水处理站收集的污水包括冲厕、洗涤、洗浴和厨厕等家庭用水。同时，结合工程实际情况，为协调统一，便于管理，规模较大的集中养殖场的养殖废水禁止接入本项目污水收集系统；
个体散养户的养殖废水经预处理出水达到《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB 18596—2001）的要求后再接至本项目污水收集系统。
定安县辖10 个镇，108 个村，3 个农场，行政区域面积1 189 km2[2]。定安县按照全县农村生活污水产生区域特征，将全县农村划分为污水处理厂辐射区和分散处理片区。依托本地实际，遵循规划，因地制宜，总结出“接市政管网、集中式设施、分散式设施、大集中+小分散模式”4 种农村污水治理模式，推行差异化、针对性治理。
（1）接市政管网：对于靠近市政管网的自然村，定安县采用接驳城镇污水处理系统方式进行处理。
（2）集中式设施：对于村庄分布密集、人口密度较大、有尾水排放水体、污水排放量较大的村庄，将1个村庄或是相连的多个村庄的农村四水（厕所、洗衣、洗浴、厨房污水）经过污水管网集中收集之后，建设统一的污水处理设施进行统一处理，尾水就近排放至周边水体或回用。污水处理站产生的污泥定期抽吸后送至就近污水处理厂进行处理，户内化粪池污泥以农户为单元，采用自然干化并就地处置，回用农田为宜。
（3）分散式设施：村庄分布分散、人口密度较低、地形较为复杂，管网建设难度大的地区，将每个片区1 户或附近几户的生活污水分片收集之后，进行单独处理，尾水就近排放至周边水体或回用。污水处理规模在1～5 m3/d 的采用分散式污水处理设备，如小型净化槽、“桶中通A/O 工艺”等。污泥以农户为单元，采用自然干化并就地处置，回用农田为宜。
（4）大集中+小分散模式：村庄分布既有密集区，又有距离集中村庄较远、不利于集中收集的分散区，集中部分住户污水统一收集之后，建设污水处理设施进行统一处理；
分散部分单户或联户分片收集后单独处理。尾水就近排放至周边水体或回用。污水处理站产生的污泥定期抽吸后送至就近污水处理厂进行处理，户内化粪池污泥以农户为单元，采用自然干化并就地处置，回用农田为宜。
农村集中污水处理是无害化处理系统，由一级处理和二级处理组成。集中式处理站工艺流程图见图2。
图2 集中式处理站工艺流程图（单位：m）
污水一级处理设格栅井，主要去除污水中呈悬浮或漂浮状态的固体污染物质。格栅井中设粗、细人工格栅各1 套。农村污水水量和水质随时间变化较大，为保证后续二级处理的正常运行，降低运行负荷，需要对污水的水量和水质进行调节，在进入二级处理系统前设置调节池。调节池采用成品玻璃钢结构，调节池内设置潜污泵，以额定流量将污水提升至后续二级处理系统。调节池内的污水水力停留时间为6～8 h。
二级处理采用生物方法，总结起来，适用于农村生活污水处理，且有代表性的工艺主要有A/O 生物接触氧化工艺、A/O 工艺、SBR 工艺、人工湿地等。这些技术各有长短，比选见表3。
表3 污水处理工艺比选
污水处理工艺的选择应根据进站污水水质、出水水质要求、处理站规模、污泥处置方案以及当地气温、工程地质、排放环境等条件来慎重选择。定安县农村生活污水中有机成分比较高，可生化性好，农村集中污水处理推荐采用占地少、运行费用低、运行稳定的A/O 生物接触氧化工艺[5]。
地上式A/O 生物接触氧化工艺污水处理系统是集永久性、无噪音、微电脑全自动控制技术等处理技术为一体的高新技术产品。其技术原理为：生化反应段分为厌/缺氧段+曝气接触氧化反应，其中的厌/缺氧段将污水中难降解的污染物分解，回流污泥在厌氧条件下实现释磷过程，同时回流液中硝酸盐被反硝化成氮气、从系统逸出，实现脱氮过程；
在接触氧化反应时，悬浮立体填料可以实现复杂微生物菌群的聚集，很长的食物链便于实现污染物的全程降解，大幅提高系统的脱氮效率，降低吨水处理能耗，剩余污泥产量远小于常规的曝气工艺。针对农村污水排放的阶段性，通过现场/远程对控制器参数进行调整，可实现间歇曝气运行，序批式的处理过程更加切合农村特点，可提高脱氮效率，降低运行成本，也保证了出水水质的稳定性。
一体化污水处理设备采用碳钢材料，设备内设有厌氧池、好氧池、沉淀池、深度接触氧化池、储泥池、设备房等7 个分区。处理系统总水力停留时间为16～22 h，风量0.20～2.29 m3/min，接触氧化池悬浮填料填充率为20%～40%，以每kg MLSS(混合液悬浮固体浓度) 计算的污泥负荷为0.25～0.50 kg（BOD）/d，污泥浓度为1 500～3 000 mg/L，污泥回流比为20%～75%，沉淀池表面负荷为0.6～1.0 m3（/m2·h）。定安县农村集中污水处理规模5～50 m3/d 的水力停留时间如下：厌氧区2.5～3.5 h；
缺氧区2.5～3.5 h；
好氧区7.0～10.0 h；
沉淀区3.5～5.0 h；
深度接触氧化区4.0～5.0 h。
（1）定安县政府机构应大力实施美丽乡村建设和乡村旅游开发，以“百里百村、红色文化、富硒美食”等为引导，以全域旅游带动乡村振兴，畅通由绿水青山走向金山银山的转化“通道”。
（2）有关部门应对排入污水处理系统的有毒有害废水加强监测和控制，以保证污水处理系统的正常运行。
（3）要强化技术指导，做好示范引导，稳步推进农村生活污水治理项目建设，加快完善运维体系。建立长效管理机制，制定定安县农村生活污水治理设施运营维护的监督管理办法。
（4）加强农村环境保护宣传与科普教育力度。
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