上海太和水环境科技发展股份有限公司 上海 200433
摘要：华中丘陵地区人口稀薄、村庄散布，农村生活污水处理存在纳管成本高、污水进水浓度低、设备运营管护难等问题。本文以宜丰县石市镇为例，重点介绍一种分散式、低能耗、易管养、高效率的污水终端处理系统，为华中丘陵地区农村生活污水的治理提供一种解决思路。
关键词：丘陵地区；农村生活污水；生态治理；长效管护
引言：在我国，农村生活污水年均排放量可达到140亿吨，是不容忽视的污染源。且由于历史、地理、风俗习惯等问题，在规划设计、投资建设、管理运营等方面均存在一定的问题，严重阻碍了我国农村水环境治理的推进进程。在农村生活污水治理的过程中，充分结合村落聚集特点，研究污水主要污染成分及含量，紧抓运维管理的痛点，制定科学的技术路线，对于区域农村生活污水治理的推进具有极为重要的意义。
一、项目介绍
（一）项目概况
宜丰县石市镇地处平原微丘地段，常住人口为5000 人，春节等节假日人口约为6000 人，人口数量大，产生生活污水较多。镇区内采用合流制管网，镇区内部纳管已完成。
（二）污水量确定
石市镇区无工业区，所以无工业废水。根据《城市居民生活用水量标准》（GB50331T-2002）预测居民用水量，并根据居民用水量确定居民污水。
城市居民用水量法，可按下式计算：
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式中：Q——城市居民用水量（m3/d）；
q1——城市居民用水量指标[L／（人·d）]；
P——用水人口（人）；
n——污水排放系数；
Kd——日变化系数。
根据项目单位提供资料镇区最大居住量为6000 人，石市镇属于县城外镇区，居民生活水平处不高，日用水量取值选取低值，即100 L／（人·d），污水排放系数取0.7，日变化系数按按《城市给水工程规划规范》取1.4。石市镇污水量Q=100×6000 / 1000×0.7×1.4=588 m³/d。
宜丰县石市镇最大污水量约为588 m³/d。考虑到污水处理厂建设的合理性，并按污水处理设施规模宜适当超前留有余量的原则，宜丰县石市镇污水处理规模为600 m³/d，该水量为雨污分流收集管网来水量。
（三）进水水质
本设计中污水处理设施处理的污水主要为石市镇镇区的生活污水，主要以有机污染物为主，同时含有一定的氮、磷等营养物质，相关数据见下表：
表 1 进水水质
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（四）治理难点
在现场走访和调研过程中发现，石市镇区在污水治理过程中存在一些发展的瓶颈问题，主要为以下两点：
（1）污水收集管网采用合流制，排水设施落后，导致处理水量变化大，进水水质不稳定，可生化性偏低；
（2）具县污水处理厂距离较远，且地形复杂，集中纳管难度大，成本高。
二、农村生活污水处理技术应用
根据现场地形及周边可利用闲置用地或坑塘条件，本项目采用组合生化池-植物碎石床-漂浮植物湿地-沉水植物氧化塘的四级治理模式，对前端收集的农村生活污水进行强化、深度处理，以满足排水标准。
（一）组合生化池
组合生化池为该工艺的第一道工序，其组合了格栅、调沉池、厌氧池三种功能。去除进水中携带的垃圾、杂物，调节水质水量，同时提高进水可生化性。
本设计参照《给水排水设计手册（第5册）－城镇排水》（第二版，中国建筑工业出版社，2003年）和《三废处理工程技术手册（废水卷）》（化学工业出版社，2000年）的相关技术规范，结合该技术实际应用的工程经验确定，具体如下表所示。
表 2 组合生化池设计参数
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（二）植物碎石床
本设计采用平流湿地床形式，为使湿地床水流均匀，减少死角，可视湿地床总面积，分多组并排多级分床串联。该单元作为生态处理系统反硝化的主体，按冬季最不利条件确定主要设计参数，通过筛选、培育、种植适宜的湿地植物，遴选特性填料，构建多基质组合，丰富湿地微生物体系，营造系统生态多样性，从而提高对目标污染物的削减量，充分发挥水平潜流人工湿地的处理效能。沿配水方向等分为若干单元，并联运行，各单元前端设置砖砌配水花墙和碎石布水区，出水采用穿孔管收集后进入后续单元。
参照《人工湿地污水处理工程技术规范》相关标准进行设计，南方地区水平潜流湿地常规设计参数水力负荷为0.2~0.5，本设计根据该技术实际应用的工程经验以及实际地形条件，在上述取值范围内有所调整。
水力停留时间需要利用湿地土壤孔隙度，床深一般须根据所栽种植物的种类及根系的生长深度确定，以保证湿地床中必要的好氧条件。结合该技术实际应用的工程经验，植物碎石过滤床内污水径流时间一般不小于24小时，可作为参数校核有效面积。
本方案利用水力负荷计算植物碎石过滤床面积：
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式中：F——湿地床有效面积（m2）；
W——污水排放量，m3/d；
HLR——潜流湿地床水力负荷，m3/（m2·d）。
表 3 植物碎石床设计尺寸
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（三）漂浮植物湿地
该单元运用农艺学中无土栽培技术的原理，以浮床为载体，种植根系发达的水生植物，利用植物根系对水体中悬浮物的吸附作用，富集水体中的有害物质，同时通过根系微生物对有机污染物、营养物的进一步分解，使水质得到进一步改善。一般在施工过程中可选取具有经济价值的水生蔬菜栽植于浮床上，便于管养又有一定的经济产出。
结合该技术实际应用的工程经验，漂浮植物湿地内污水停留时间一般不小于24小时，可作为参数校核有效面积。
本方案利用水力负荷计算多功能接触氧化塘面积：
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式中： F——氧化塘有效面积（m2）；
W——污水排放量，m3/d；
HLR——水力负荷，m3/m2•d。
表 4 漂浮植物湿地设计尺寸
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（四）沉水植物氧化塘
该单元以沉水植物为主要建群种，构建肉食性鱼类-底栖类-大型浮游动物水生态系统，提高坑塘自净能力。该沉水植物氧化塘可实现水质及水景观的双重提升，一方面对来水进行涵养净化，另一方面形成透明度较高的水下森林景观。
结合该技术实际应用的工程经验，沉水湖泊涵养净化系统内污水停留时间一般不小于24小时，可作为参数校核有效面积。
本方案利用水力负荷计算沉水湖泊涵养净化塘面积：
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式中：F——氧化塘有效面积（m2）；
W——污水排放量，m3/d；
HLR——水力负荷，m3/m2•d。
根据实际工程经验，水体生态系统构建后，系统每日可承担的污水量约占自身容量的1/10，过高时对水生态系统尤其对沉水植物群落的净化功能带来较大影响，一般建议来水占系统总库容的1/7~1/10，此取值范围可作为参数校核有效面积。
表 5 沉水湖泊涵养净化塘设计参数
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三、处理效果分析
目前，项目与2019年10月31号正式完工，投入运营，经连续采样监测末端沉水植物氧化塘水质情况（表6）可知，主要出水指标基本满足《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅴ类水标准，大大优于《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中一级A标准的要求。
表 6 出水水质
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四、结语
华中丘陵地区以其平原微丘的地势，村落普遍呈现大散居，小聚居的形态，集中纳管成本高，难度大。利用南方地区坑塘资源丰富的特点，开展组合生化池-植物碎石床-漂浮植物湿地-沉水植物氧化塘的四级治理模式，可实现小片区收集净化，常态化便捷管理，既节约纳管成本，又可提升农村水环境风貌，对于分散式村镇的生活污水治理具有积极的借鉴意义。
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［作者简介］王蓉（1988~），女，硕士研究生，主要从事水污染治理与水生态修复相关工作。