泾河新城农村污水治理方案分析

车东昇

（中交第一公路勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710068）

生活污水是农村水污染的主要污染源之一，是造成我国农村水环境问题的一个重要因素[1]。泾河新城农村污水主要通过明渠及少部分合流管道排入泾河，既污染泾河水质，又严重影响了农村的生活环境。文章通过调研泾河新城项目范围内村庄实际情况，结合建设条件采用不同模式进行处理。

1 泾河新城农村污水治理规模

项目包含泾河新城泾干街道办、永乐镇、崇文镇和高庄镇共215个自然村。其中，集中进厂治理村庄37个，临时纳管治理村庄6个，集中治理村庄6个，污水处理站9个。

2 泾河新城农村供水和排水现状

2.1 供水现状

各个镇区均有集中供水工程，现状供水水源为水库水或地表水，镇区外村庄通过自备井获取水源，水量基本满足用水要求。泾河新城所辖村庄中43%的村庄采用全天集中供水，48%的村庄采用分散式自备井供水，9%的村庄采用分散集中相结合的供水方式。农村供水条件已接近城镇标准。

2.2 排水现状

排水设施尚不完善，除部分村庄敷设有排水管网外，其余村庄基本为排水明渠或明沟形式进行污水收集。生活污水未进行处理，便直接排入村庄周边涝池、农田、河道或渗井，严重影响村庄整体的环境和卫生状况，污染周边环境及地下水水质，无法满足排污要求。主要排放形式有排入市政污水管道、排入村内排水暗渠、排入村内废地或田地三类情况。

3 泾河新城农村污水治理设计规模及治理模式

3.1 污水排放量

泾河新城农村各个村落占地面积较大，集中住户宅基地用地仅占总面积的13%～20%。因此采用人口综合法进行更为准确可行的污水量预测。

在调查村庄居民用水现状、生活习惯、经济水平等情况的基础上，依据《泾河新城农村生活污水治理专项规划（2018—2020年）》《村镇供水工程技术规范》（SL 310—2019），确定农村最高日居民生活用水定额。污水综合排放系数取0.80，其余村庄取0.70；污水截污系数取0.85。

综合考虑泾河新城的现状及未来发展趋势，同时考虑基础设施建设应具有前瞻性，设计水量适保持一定的余量，以适应当地发展。

3.2 治理模式

泾河新城村庄分布非常分散、排放面源污染较大，并且各镇村庄给水及排水设施不同，农村生活污水在水质、水量和排水方式上有其自身的特点。各镇村庄具体情况及总体特点如下：

（1）水质特点。污水中悬浮有机污染物浓度低，富含一定的氮、磷元素，几乎不含重金属和有毒有害物质，水质水量变化较大，可生化性良好。

（2）水量特性。人口分布不均，总人口数少，水量小且时空分布不均匀，变化明显。日变化系数一般在3.0～ 5.0。

综上，泾河新城农村生活污水治理模式的选择应本着集中优先、低投资低能耗、方便运营、资源可利用的原则，根据不同情况采取三种治理模式配合的形式[2]：

（1）进厂治理模式。村庄周边有较为完善的现状或规划市政污水管网，距离较近且具备施工条件。生活污水经管道收集后，排入邻近市政管网，利用城区或镇区的污水处理厂进行统一处理。该模式见效快、投资小、施工周期短且方便统一管理。

（2）集中治理模式。居住相对集中、人口数量多的自然村或集居区，污水经配套管网系统统一收集后由污水处理设施处理。该模式工程总投资低、施工简便、易于维护。

（3）临时纳管模式。由于泾河新城部分村庄位于城市建设核心区，此部分村庄3～5年内即将拆迁，因此现阶段采用临时纳管模式，将纳污坑塘内的污水经提升泵汇集至市政污水厂统一处理。村内暂不建设污水收集管网及集中处理设施。

4 泾河新城农村污水治理方案

4.1 水质标准

根据泾河新城农村调研结果，结合各村庄的实际情况，参考西北地区农村生活污水水质参考值，确定泾河新城农村污水中主要污染物水质浓度。处理后出水排入斗渠，排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准，见表1。

4.2 工艺设计

目前，脱氮除磷工艺选择和工程方案种类繁多，各有优缺点，应用边界条件存在差异。实际应用中根据不同情况合理选择[3]。

表1 主要设计进、出水水质及处理程度表

（1）生物脱氮。原水中氨氮在好氧条件下，在硝化菌的作用下氧化为硝态氮；接着在缺氧条件下，反硝化菌将硝酸盐转化为氮气，完成脱氮过程。

（2）生物除磷。悬浮活性污泥通过内回流系统完成氨氮或硝态氮交替进入好氧段或缺氧段的过程，形成好氧—缺氧不断交替出现的生化条件。通过外回流系统，使内含大量聚磷菌的活性污泥形成厌氧—好氧交替的生化环境。聚磷菌在交替出现的厌氧—好氧条件下，不断地释磷，再超量吸收磷，同时不断增殖。直至超出系统需要的活性污泥被作为剩余污泥排放出去，剩余污泥的含磷量可高达3%～7%。

（3）生物膜法。可通过内回流完成生物脱氮过程，也可通过后置缺氧段实现生物脱氮，但此时通常需要外加碳源。目前，附着生长活性污泥法生物除磷效果不明显，通常需要外加铁盐或铝盐等化学药剂，通过生成磷酸盐沉淀达到除磷的目的。

（4）A2/O工艺、生物接触氧化等。其在国内外的工程实例中已得到大量应用，但该工程单独采用A2/O工艺、生物接触氧化等作为主体处理工艺，很难保证出水稳定达标，需后续增加深度处理。且占地面积增大，投资和运行成本升高，管理技术水平要求也相应提高。

该工程采用一体化污水处理设备作为主体工艺，具有投资低、能耗小、处理效率高、占地面积小、管理方便的优势[4]。

4.3 一体化污水处理设备常用主体工艺比较

目前，国内小型的一体化处理设备非常多，种类繁杂，常用的主体工艺有A/O（厌氧—好氧活性污泥法）工艺、MBR（膜生物反应器）工艺、SBR（序批式活性污泥法）。现就两种常见类型进行比较分析。

（1）A/O主体工艺。污水进入厌氧池后与回流污泥混合，在厌氧—好氧的交替作用下，通过聚磷菌完成磷的生物固化，在二沉池内泥水分离，完成除磷过程。以A/O工艺作为主体工艺的一体化污水处理设备具有降低有机污染物含量和除磷脱氮的功能，且无污泥膨胀的问题，运营管理相对简便。

（2）MBR主体工艺。MBR膜生物反应器技术是活性污泥法与高效膜分离技术相结合的一种工艺。核心工艺为利用生物膜的高效截留作用，截留生化反应池中的活性污泥和大分子有机物，通过生物膜完成固液分离，有效达到了泥水分离的目的，无须设置初沉池和二沉池。该工艺出水水质稳定良好，出水中细菌含量、悬浮物含量及浊度几乎为零，具有投资低、系统占地小、运行控制灵活稳定、系统抗冲击性强、几乎无剩余污泥排放等优点[5]。

综上，A/O工艺技术应用较多，成熟可靠，工程投资和运营维护费用低，但污染物去除率低，需增加深度处理工艺，不适合用于农村污水处理。MBR工艺总体投资和运行费用较高，但运行能耗低，占地面积小，出水水质良好无波动，在农村污水处理应用中表现更优[6]。结合泾河新城农村污水治理实际情况，综合考虑占地面积、运行管理及稳定性及出水水质要求，推荐采用MBR高效膜生物反应器一体化处理设备[7]。

4.4 污水处理工艺流程

各村庄集中治理的生活污水经污水管网自流进入细格栅，筛除水中大的漂浮物，出水进入调节池。经过调节池水质、水量均和后，通过调节池后的提升泵将污水提升至MBR一体化设备中。首先通过生化作用去除污水中的悬浮有机物、氮磷等，再通过MBR膜的深度过滤，使污水中的细微悬浮物得到进一步去除，同时进行污水的紫外消毒，消毒后出水达标计量排放。MBR一体化设备中排出的剩余污泥定期由移动式污泥脱水车抽出后处置[8]。

该项目MBR一体化设备采用“缺氧池+MBR池+紫外消毒”的高效膜生物反应器，脱氮除磷效果好，处理流程短，无须沉淀砂滤等环节，适用于解决集镇、农村污水问题。设备中MBR膜采用平板膜组件，加之农村污水处理站规模都较小，该设计MBR膜无需离线清洗，由管理人员定期进行人工加药清洗[9]。

通过在建项目经验，在进水管处投加30～50mg/L聚合氯化铝（PAC），除磷效果良好，各项出水指标均能达标[10]。

5 结语

文章以泾河新城农村污水处理为例，从农村污水的水质特点入手，综合农村经济、管理水平，选择适宜实际情况的处理工艺完成脱氮除磷的目标。希望研究可以为同类项目提供参考。