序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們?yōu)槟x了1篇的農村生活污水收集系統(tǒng)設計實踐樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發(fā)，請盡情閱讀。

以順義區(qū)農村污水處理工程(東部片區(qū))管網(wǎng)收集系統(tǒng)設計為例,闡述了污水主管線系統(tǒng)收集模式0引言農村生活污水治理是進一步提升北京市污水處理能力和水資源循環(huán)利用水平,緩解水資源短缺,有效保障首都水環(huán)境安全的重要內容,而污水管網(wǎng)收集系統(tǒng)作為農村生活污水治理的重要組成部分,其設計情況是關乎污水治理效果的重中之重。本文結合順義區(qū)農村污水治理工程(東部片區(qū)),主要從污水主管線和接戶支管線兩個系統(tǒng)的設計情況進行分析、探討,為其他農村污水收集系統(tǒng)設計提供寶貴經(jīng)驗。

1工程概況

順義區(qū)農村污水處理工程(東部片區(qū))包括北務鎮(zhèn)、龍灣屯鎮(zhèn)、張鎮(zhèn)、大孫各莊鎮(zhèn)、楊鎮(zhèn)等5個鎮(zhèn)97個行政村生活污水收集、處理系統(tǒng)的建設。主要建設內容為:①新建村內主管線602km,用于輸送村內各農戶及村內集體設施的生活污水至污水處理場站內;②每戶新建化糞池用于處理各農戶廁所污水;新建接戶支管596km,用于收集農戶的廚房、廁所、化糞池、洗衣間、浴室等污水,并輸送至就近主管線系統(tǒng)的檢查井內;③新建處理規(guī)模30~250m3/d的污水處理場站55座,對收集后的生活污水進行處理后,達標排放至就近水體。本項目采用PPP模式,總投資約15.6億元,于2018年開工建設。

2村莊排水現(xiàn)狀

順義區(qū)東部97個村均無完善的污水收集及處理設施。根據(jù)村莊調研結果(如圖1所示,均有雨水管溝指村內80%及以上街道均有雨水管溝。),79.34%村莊布設有雨水管溝,其中49.48%的村莊為村內主要街道有雨水管溝,胡同內并無雨水收集設施,僅有29.90%的村莊村內布設了基本完善的雨水收集設施。同時,村莊布設的雨水管溝實際為合流制溝渠,以收集雨水為主,同時也收集戶內灰水,并排至村內的坑塘或河道內。廁所黑水收集處理主要采用化糞池,約80%農戶為統(tǒng)一改造的三格式混凝土圓筒化糞池(無混凝土底板),15%農戶為自建磚砌化糞池,5%農戶無化糞池,仍為旱廁。農戶生活污水處理與排放方式多采用以下四種型式:①村內有雨水管或雨水溝槽的,多將院內未處理的灰水直接接入雨水管溝內;②距雨水管溝較遠的農戶,多采用院內挖滲井,通過下滲作用消納灰水;③部分洗衣水、洗菜水通過自家雨水溝(管)直接流入戶外大街或洼地內;④村民每戶設有統(tǒng)一改造的三格式化糞池,廁所水直接接入化糞池,采用化糞池下滲消納廁所污水,每年抽取一次化糞池糞便。村內目前的排水情況,①村莊生活污水直接污染周圍環(huán)境,造成坑塘、河道污染;②雨水溝長期存污水造成蚊蠅滋生、臭味彌漫,嚴重影響村民正常生活;③村民部分灰水直接流至村內道路上,影響人居環(huán)境,且冬天道路上污水結冰,產生安全隱患。同時,采用化糞池下滲的方式處理廁所污水,會嚴重影響地下水的衛(wèi)生與安全。因此,農村污水治理需完善主管線收集系統(tǒng)及接戶管線系統(tǒng),全方面收集各農戶的污水,才可從根本上解決農村污水橫流及環(huán)境污染等問題。

3污水主管線系統(tǒng)

污水收集系統(tǒng)按“完全雨污分流制”排水體制設計,主要為收集村內各戶污水(包括廁所黑水及廚房、洗浴、洗衣等灰水),雨水仍通過原有雨水管溝或地表徑流等形式排放。污水主管線系統(tǒng)包括污水主管線、檢查井及提升泵站等,用于將各戶收集到的污水輸送至污水處理站或市政管線內。

3.1污水收集處理模式選擇

農村地區(qū)人口居住密度低,住宅較為分散,導致污水排放面廣而分散,單面面積污水量較小,因此不宜采用傳統(tǒng)的城市污水收集及處理模式,應根據(jù)當?shù)剞r村經(jīng)濟水平、自然條件及環(huán)境目標等因素,綜合分析選擇污水收集處理模式[1-2]。根據(jù)農村的特點,當前主要有3種污水收集處理模式,分別為集中布置模式、分散布置模式、管網(wǎng)截污模式。其中管網(wǎng)截污模式及集中布置模式較適合在本工程中應用,而分散布置模式即單戶或聯(lián)戶凈化處理方式,因北京地區(qū)農村居住較密集,村內較難有合適的位置放置處理設備;且處理后的尾水仍需大量管線輸送至排水地點,因此不適宜在北京地區(qū)應用。同時,參考北京地區(qū)其他農村污水處理工程的經(jīng)驗[1-3],本工程采用3種污水治理模式:分別為管網(wǎng)截污模式(“鎮(zhèn)帶村”)、聯(lián)村集中處理模式及單村集中處理模式。管網(wǎng)截污模式是指距離鎮(zhèn)規(guī)劃污水管線較近的村莊,可考慮鋪設污水管線收集全村污水后,接入到附近的市政管網(wǎng)內。卜全民[4]村莊距離市政管網(wǎng)距離不超過5km時,污水接入市政管網(wǎng)投資省、施工周期短;于法穩(wěn)等[5]調研發(fā)現(xiàn),城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)延伸的半徑5km范圍內的村莊污水,依靠重力匯入管網(wǎng)進行集中處理經(jīng)濟性較優(yōu);胡明等[6]通過對農村污水治理模式的經(jīng)濟性評價后,建議戶間臨界距離選用190m,村間臨界距離選用4.5km。然而污水收集模式不因僅考慮經(jīng)濟性問題,同時應符合各鎮(zhèn)污水管線規(guī)劃情況及鎮(zhèn)污水處理廠處理水量情況,并應考慮地形高差及管線布設線路障礙等問題。因此,本工程將鎮(zhèn)污水處理廠收水范圍內的村莊及鎮(zhèn)規(guī)劃污水管線1.4km以內的村莊優(yōu)先考慮利用重力收集污水匯入鎮(zhèn)污水管網(wǎng),共17個村采用該模式收集處理污水。集中布置模式是平原地區(qū)的農村污水治理的主要模式,它是將污水通過收集管網(wǎng)輸送至污水處理站進行集中處理。按新建污水處理站收集處理的村莊個數(shù),可分為聯(lián)村集中處理和單村集中處理。為降低工程總體投資,減少后期污水處理場站運維工作量的角度,各村莊優(yōu)先考慮采用聯(lián)村集中處理方式,本工程優(yōu)先考慮將1.4km以內的村莊利用重力收集污水聯(lián)村建站,考慮將2.4km以內的村莊利用泵站及壓力管線收集污水聯(lián)村建站,同時避免管線穿越鐵路、市級公路、高速公路及重要河道等位置,共49個村聯(lián)村建站集中處理,其余31個村單村集中處理。

3.2污水管網(wǎng)管材

目前,農村污水工程中較常用的管材有承插式鋼筋混凝土管、高密度聚乙烯(HDPE)雙壁波紋管、硬聚氯乙烯(PVC-U)實壁管、聚乙烯(PE)平壁管、玻璃鋼夾砂管等,各管材特點及指標特征如表2所示。以“保證項目整體污水收集率,控制建設投入,減少后期運營維護,降低施工難度”為原則,通過對上述五種管材綜合對比,并結合本項目實際特點,確定本工程:主管線系統(tǒng)管材主要埋設與村內各街道以下,選擇DN200及以上HDPE雙壁波紋管,環(huán)剛度≥8kN/m2;接戶支管線管材選擇DN110PVC-U實壁管,環(huán)剛度≥4kN/m2;承插式鋼筋混凝土管因剛度較大,在穿越主要道路、橋涵和河流處仍采用該管材;玻璃鋼夾砂管及PE平壁管因價格較高,本次設計暫不選用。

3.3污水管網(wǎng)設計管徑

污水管網(wǎng)管徑選擇依據(jù)規(guī)范設計,村民最高日污水定額取80L/P,污水總變化系數(shù)取2.3,管道最大設計充滿度依照規(guī)范[7]執(zhí)行。同時,參考其他項目管徑設計經(jīng)驗(見表3)。因此,本工程設計1~25戶采用DN200管徑,26~350戶采用DN300管徑,大于351戶采用DN400管徑。管道坡度依照規(guī)范選擇,DN200管徑最小坡度選擇0.004,DN300管徑最小坡度選擇0.002,DN400管徑最小坡度選擇0.0012。

3.4污水主管線布置

農村污水管網(wǎng)布置應根據(jù)村內地形特征、場站位置、道路情況、水系分布、街道寬度及附近建筑物情況等多方面因素,綜合分析布設。管線布置應盡量布設于村內公共位置(如道路、綠化地、林地等),減少村民矛盾;同時管線布置應盡量避免或減少穿越河道、縣級以上公路等重要節(jié)點。本工程根據(jù)前期調查,大部分村民現(xiàn)狀化糞池位于房屋西南側位置,且約90%村民建議化糞池原位改造,因此,管網(wǎng)布置應盡量經(jīng)過村民住宅西南側,便于后期化糞池接入。管網(wǎng)設計高程與工程造價、施工難度直接相關,同時影響后期運營管道的清理,因此應重點控制管網(wǎng)設計深度。根據(jù)順義區(qū)凍土層厚度(0.8m)及各村現(xiàn)狀自來水管線情況(埋深0.8~1m),同時考慮為村民接戶管接入預留條件,管道起點段管頂覆土不小于1m。管網(wǎng)主管線距離較長時,會因管道坡度導致管網(wǎng)末端埋深較深,可采用增加管徑的方式,降低管道坡度,從而減少管網(wǎng)末端埋深。本工程管網(wǎng)布置采用“以重力流為主和壓力流相結合的輸送方式”,設計盡量以較短的管線和較小的管道埋深實現(xiàn)污水收集,采用重力流,合理設置加壓泵井。本工程設計在以下條件時,可在合適位置增加提升泵站:①管網(wǎng)埋設深度≥4m采用頂管施工,在頂管施工因街道狹窄(寬度<5m)無法施工或頂管深度超過5m施工困難時;②局部區(qū)域較低,正常接入會增加全線管道埋深;③部分管段布設于濕流沙地段,且大段管道埋深大于2.5m時。

4接戶支管線系統(tǒng)

接戶支管線系統(tǒng)主要為收集各農戶生活污水,主要包括接戶管、化糞池等內容的施工及安裝。農村各戶接戶支管布置方式受建筑位置、地形情況、村民要求等問題的影響,本工程對接戶支管線的布置進行設計如下:(1)廚房、洗浴、洗衣等污水應直接接入主管網(wǎng)內,廁所污水需先接入化糞池后再接入主管網(wǎng)內。(2)房屋雨水及雨污合流水不能接入管網(wǎng)內。(3)接戶支管線因管徑較小且直接接入村民廁所污水,為防止后期堵塞等問題,需接戶支管線保證最小坡度為0.008,且盡量減少彎頭的使用。(4)各接戶管線及化糞池同樣應埋設于凍土層以下,保證0.8m及以上的埋深,針對部分無法保證埋深的情況,應采取保溫措施。4.1接戶支管線施工邊界確定根據(jù)現(xiàn)場調研,部分農村居民化糞池位于院內(如圖2所示),若想在原位改造化糞池且接入至污水主管網(wǎng)內,需入戶施工。通過分析對比接戶管入戶施工與不入戶施工優(yōu)缺點(如表4所示),入戶施工阻力較大,實施較為困難,確定本工程以各戶建筑圍墻為界,不進行戶內施工及改造,戶內部分由村民自行施工并將污水管線接出圍墻外。4.2化糞池設計為避免污水管網(wǎng)發(fā)生堵塞并有效減低污水處理站進水負荷,每戶均需設置化糞池?；S池采用一戶一座方式設置,該方式可減少鄰里矛盾,方便工程實施[8]。化糞池容積選擇參考化糞池選型的相關規(guī)定,設計化糞池使用人口5人,污水在化糞池停留時間12h,并取清掏周期為1年,計算出化糞池容積應為0.51m3?；S池選擇較大時,理論上可使清掏周期變長,降低清掏運營成本,但實際上會使糞便在化糞池中過分發(fā)酵,使后端污水處理設施進水可生化性降低,因此,本工程選取1m3容積的化糞池。

5結論

(1)順義農村污水治理工程(東部片區(qū))包含5個鎮(zhèn)97個村污水治理,應完善主管線收集系統(tǒng)及接戶管線系統(tǒng),全方面收集各農戶的污水。(2)本工程采用3種污水治理模式,其中17個村采用管網(wǎng)截污模式,49個村采用聯(lián)村集中處理模式,31個村采用單村集中處理模式。(3)本工程污水主管線系統(tǒng),采用DN200~DN400HDPE雙壁波紋管,接戶支管線采用DN110PVC-U實壁管,在穿越道路、河道處采用承插口鋼筋混凝土管;主管線布置以重力流為主,可在合理情況下增設提升泵站。(4)本工程接戶支管系統(tǒng),為后期運維角度考慮,選取1m3容積的化糞池;為施工實施角度考慮,以各戶建筑圍墻為界,不進行戶內施工及改造。、管道參數(shù)及布置方式等內容,同時開展了對接戶支管線系統(tǒng)的布置方案、施工邊界等問題的探討。

作者:楊敬亭 韓亞超 王剛 單位:北京水匯生態(tài)環(huán)境治理有限公司 北京首創(chuàng)生態(tài)環(huán)保集團股份有限公司 泛華建設集團有限公司