天津农村生活污水项目工程设计实例

王 洋

(天锋环保(天津)有限公司，天津 300220)

水资源短缺和水体污染制约着我国经济的健康持续发展。农村基础设施的建设和管理水平的落后严重制约了农村居民生活质量，农村水环境治理已成为我国环境综合治理的重要组成部分。近年来，天津市辖周边农村城镇化进程不断加快，而水体污染严重限制了农村城市化进程，制约了社会可持续发展。本文结合城市可持续发展战略，和“水十条”的要求，介绍天津市相关农村生活污水处理项目，介绍项目的水质水量的确定、工艺流程，主要构筑物和设备设计、投资运行成本等，为农村污水处理项目的设计、工程实施提供参考。

1 项目简介

项目位于天津市宝坻区内， 6月底至8月下旬为雨季，降水集中,11月下旬至3月下旬为冻土期，一般冻土深度50～70 cm。宝坻区地下水丰富，区内河流水网水系发达，有一二级河道14条，干渠支渠520余条。项目所在赵家庄村共有居民770户，常住人口2651人，村内为自来水供水。

2 管网设计

2.1 设计原则

根据国家标准及行业规范进行设计；充分考虑现有排水现状，结合村庄实际地理情况进行设计；选用材料及配套设施要结实耐用、价格合理、运维方便、节省投资；应采取雨污分流制设计；管道要尽量减少埋深，以降低施工难度和工程投资。

2.2 排水量的确定

前期进行了入户调查工作，宝坻区多数村庄供水为自来水供水方式，定时供水时段一般为早中晚三个时段，每时段供水时长通常2～3小时，也有村庄全天不限时供水。赵家庄村为全天不限时供水。根据《村镇供水工程设计规范》SL687-2014[1]和《室外排水设计规范》 GB50014-2006(2016版)[2]中生活用水定额相关规定(表1)，天津宝坻所在地区属于第三类区域，参数选取如下：

(1)水龙头入户，基本全天供水，有洗涤池和少量卫生设施，用水定额取 50～80 L/(人·d)，见表1。本项目用水定额取80 L/(人·d)；

(2)根据《村镇供水工程设计规范》规定，日变化系数取1.3；

(3)根据《室外排水设计规范》规定，居民生活污水定额按相关用水定额的80%～90%确定，折污系数取90%，管网收集率取90%，地下水渗入系数取1.1；

(4)根据选取的参数，确定本项目日均污水量为55 L/(人·d)，由此确定项目总处理规模为150 m3/d。

表1 最高日居民生活用水定额 单位：L/人·d

2.3 户外管网

污水管网为重力流形式，考虑管道施工周期、难度、管材经济性、材料耐腐等因素，确定户外主管、支管选用HDPE双壁波纹管，接口形式为承插式，环刚度为SN8。

管道最小坡度的确定：根据《室外排水设计规范》规定，管径为300 mm，最小坡度≥0.002；管径为200 mm，最小坡度≥0.004。管顶最小覆土深度：在车行道下≥0.7 m；人行道下≥0.6 m，覆土深度不满足要求时，采取加固处理。

管道交接处、转弯处、管径或坡度变化处、跌水处和直线管段每隔一定距离处，根据规范要求设置检查井。本项目选择塑料检查井，相邻检查井之间距离设置≤30 m，检查井规格根据井深度、管径等因素确定。

2.4 入户管网

接入住户的管道采用UPVC管, 厨房废水、洗涤废水、洗浴废水的接出管径为DN75，化粪池(玻璃钢成品三格式化粪池)进、出水管为DN110，最小坡度分别为DN110≥0.010、DN75≥0.020。

3 进、出水水质

本项目的污水来自居民的日常生活污水，包括厕所废水、洗涤废水、洗浴废水、厨房废水等，属于典型生活污水。本项目污水进水水质参照相关规范，同时根据已有本地同类项目水质数据来确定。出水水质依据要求需达到天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》DB12/599-2015中C类标准限值要求。水质各项指标见表2。

表2 项目设计进、出水水质 单位：mg/L

4 处理工艺

4.1 农村生活污水与城市生活污水区别

农村生活污水与城市污水区别，一是污水量小，变化系数大，准确计量困难；二是农村污水来源广泛且分散，集中处理困难，以就地分散处理为主；三是农村污水处理时段集中，处理规模小；四是农村污水处理技术以小型化设备和侧重生态治理的工艺技术为佳。

4.2 工艺的选择

农村居民生活污水普遍具有悬浮物和有机物较高、可生化性好的特点，农村生活污水适宜采用生化处理及生化+生态处理工艺技术。考虑水质情况、工艺处理效果、建设费用、运行维护管理等因素，本项目工艺技术确定为：“AAO[3]+人工快渗[4-5]”。

4.3 工艺流程说明

村庄生活污水经管网收集进入污水站。首先进入格栅调节池，在调节池中进行污水水质水量的调节，经调节暂存后，由提升泵送至AAO单元(地埋形式)。在AAO单元中，通过厌氧、缺氧、好氧的生化作用去除污水中部分COD、氨氮、总氮、总磷和SS等。AAO单元出水经沉淀后，出水由提升泵送至反应沉淀单元，污水经絮凝沉淀反应，进一步去除SS、总磷。反应沉淀出水经配水池分配到人工快渗池，利用人工快渗池内填料中微生物产生的一系列物理化学生化反应，降解污水中的污染物。经人工快渗单元处理的出水进入出水井，出水经提升后流经观测池，实现达标外排，见图1。

图1 工艺流程图

5 工艺构筑物参数

5.1 格栅调节池

尺寸：7.0 m×3.8 m×2.0 m，有效容积为49.5 m3，停留时间为7.9 h，地下式钢混结构。潜水提升泵1台，提篮格栅1套。

5.2 AAO池

AAO池为组合式池体，地下式钢混结构，包括厌氧段、缺氧段、好氧段、沉淀段、沉泥井和出水井。池体尺寸：8.4 m×3.8 m×5.5 m。各段停留时间为：厌氧段2.0 h、缺氧段4.8 h、好氧段10.5 h；污泥回流比100%，混合液回流比100%～200%；二沉池表面负荷1.2 m3/(m2·d)，沉淀时间2.0 h。其中，污泥回流泵和出水泵各1台，混合液回流泵2台。

5.3 反应沉淀出水池

沉淀出水池为组合式池体，半地上式钢混结构，包括反应池、竖流沉淀池、出水池。池体尺寸：4.6 m×3.4 m×4.3 m。反应池停留时间15 min，出水池有效容积20 m3；竖流沉淀池表面负荷1.29 m3/(m2·d)，沉淀时间2.6 h。其中管道混合器1台，沉淀池中心筒1套。

5.4 人工快渗池

人工快渗池为地下式钢混结构。池体尺寸：12.2 m×8.0 m×2.2 m，分2格。其中填料183 m3。

5.5 消毒池污泥池

消毒池和污泥池，为组合式池体，地下式钢混结构，与调节池合建。消毒池有效容积3.7 m3，污泥池有效容积13.0 m3。

6 结论与建议

(1)本项目设计进水水质CODCr≤400 mg/L，BOD5≤200 mg/L，SS≤220 mg/L，NH3-N≤35 mg/L，TN≤40 mg/L，TP≤7 mg/L，pH=6～9，村庄生活污水经“AAO+人工快渗”工艺处理后，运行效果好，出水水质稳定达到天津市《城镇污水处理厂污染物排放标准》DB12/599-2015中C类标准限值要求。

(2)本项目将AAO+人工快渗工艺运用到北方地区农村生活污水处理中，出水水质稳定达标；采用生物生态结合的处理工艺，适合小规模、分散式农村生活污水处理；工艺操作运行简便、易于维护管理；为农村生活污水治理提供了实际案例参考。

(3)建议：项目建设前期要进行充分的现场调研勘查工作，包括人口数、村庄供水情况、地形情况、出水排放去处等。掌握的项目基础资料充分，对后期方案设计工作的开展是十分有利的。