村鎮(zhèn)生活污水處理偏大設計問題分析與對策
發(fā)布日期：2018-06-04 點擊：864
與城市污水相比，村鎮(zhèn)生活污水具有面廣分散、水量相對較小、水質水量日變化較大、季節(jié)性差異較大等特點。村鎮(zhèn)生活污水處理設施的設計多參考國家現(xiàn)行規(guī)范或者指南，基于安全和發(fā)展等一系列原因往往造成偏大設計，常出現(xiàn)處理水量只占設計規(guī)模很小的比例，或者實際處理水質濃度偏低，總體設計偏大的情況。而偏大設計往往導致實際運行時污水處理設施閑置率高，投資運行浪費嚴重，這又與村鎮(zhèn)相對較為落后的經(jīng)濟發(fā)展情況不符。本文對一些村鎮(zhèn)生活污水處理偏大設計問題進行了分析，并提出了相應的對策，供相關設計人員參考。
一、現(xiàn)狀調研
對巢湖流域已建成運行的村鎮(zhèn)污水處理廠進水水量和水質進行調研，調研結果如表所示：
巢湖流域現(xiàn)有村鎮(zhèn)污水處理廠處理能力調研結果
巢湖流域現(xiàn)有村鎮(zhèn)污水處理廠實際進水水質調研結果
二、偏大設計造成的影響
對于污水處理設施，在建成運行之初進水水質和水量低于設計值的現(xiàn)象很常見，這也符合一座污水處理廠建成后運行10-20年的長遠發(fā)展要求。但對于村鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)，由于相對規(guī)模較小，實際情況與設計的細微偏差往往會對污水處理系統(tǒng)造成較大影響。對設計規(guī)模和設計進水水質的過高估計，導致村鎮(zhèn)污水處理設計偏大，造成村鎮(zhèn)污水處理廠長期處于低負荷運行狀態(tài)，出水水質較差，不經(jīng)濟也浪費資源，更不能充分發(fā)揮污水處理廠的環(huán)境效益，主要體現(xiàn)在以下2個方面：
1.投資方面
偏大設計造成投資成本大，投資成本回收期長。
2.運行方面
偏大設計對運行情況主要存在3個方面的影響：首先，偏大設計造成管道實際流速低于設計值，管網(wǎng)水力條件差，污染物在管道內沉積，不能正常送往污水處理系統(tǒng)進行處理。其次，污水處理生化系統(tǒng)易過度曝氣，致使活性污泥老化，系統(tǒng)出水水質較差。再次，污水處理主要設備不能處在高效運行區(qū)，造成能源浪費，運行費用偏高。
三、偏大設計原因分析
1.水量偏大原因
設計規(guī)模比實際處理水量偏大存在多方面原因，主要受以下幾點影響：
(1)規(guī)劃設計的影響
與城市污水相比，村鎮(zhèn)生活污水具有面廣分散、水量相對較小、水質水量日變化較大、季節(jié)性差異較強等特點，給實際調研帶來很多不便，村鎮(zhèn)生活污水處理設施的設計多參考國家現(xiàn)行規(guī)范或者指南進行設計。
對于村鎮(zhèn)污水處理，生活污水占較大部分，因此影響尤其嚴重。對于農(nóng)村生活污水處理規(guī)模的計算，通常采用“設計人口數(shù)X居民綜合生活污水定額X排水系數(shù)”的方法。此方法較為簡便，但多數(shù)情況下，推算數(shù)值偏大。另外，我國現(xiàn)有規(guī)范通常對“居民綜合生活污水定額”和“排水系數(shù)”2個指標進行了規(guī)定;現(xiàn)有的村鎮(zhèn)生活污水處理的規(guī)范體系主要有：CJJ/T 246-2016《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村給水工程規(guī)劃規(guī)范》、CJJ 123-2008《鎮(zhèn)(鄉(xiāng))村給水工程技術規(guī)程》、CJJ 124-2008以及《分地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術指南(試行)》，通過對比發(fā)現(xiàn)，規(guī)范給出的參數(shù)選擇范圍較大，而設計一般遵循安全可靠的基本原則，設計人員極易在設計時取較大值進行計算，尤其是在缺乏同地區(qū)類比資料的情況下。
CJJ/T 246-2016、CJJ 123-2008和CJJ 124-2008這兩大體系的規(guī)范是針對村鎮(zhèn)的具體規(guī)范，具有一定的指導意義。其中，CJJ 124-2008根據(jù)室內衛(wèi)生設施的設置情況和社區(qū)類型等給出了生活用水定額規(guī)定，具有一定的針對性。而CJJ123-2008對于排水系數(shù)的取值為0.6-0.9，并沒有針對室內衛(wèi)生實施情況給出具體參考數(shù)值，此參考范圍仍然較大�！斗值貐^(qū)農(nóng)村生活污水處理技術指南(試行)把我國劃分為6個區(qū)，針對村鎮(zhèn)室內衛(wèi)生設施設置情況對用水定額和排水系數(shù)都給出了具體參考數(shù)值，此指南比上述3條中的規(guī)范體系，更具有參考意義;但由于是試行指南，目前設計時卻很少作為設計依據(jù)進行參考。
(2)投資模式的影響
村鎮(zhèn)污水處理越來越傾向于企業(yè)投資，利用PPP模式進行投資建設，其中涉及政府投資的商業(yè)模式，如DBO的商業(yè)模式，由政府投資，企業(yè)進行設計、建造、運營。由于是政府投資，某些情況下為了獲得更多的投資資金，傾向于較大規(guī)模。
另外，對于企業(yè)來說，設計規(guī)模越大意味著投資越大，可獲得的利潤就越大。同時，由于企業(yè)的特許經(jīng)營時間較長，一般而臨10-30年的長遠發(fā)展歷時。從長遠角度考慮，企業(yè)為了控制發(fā)展帶來的風險，污水處理設施能一次建造到位的盡量一次建造到位，從而造成設計規(guī)模遠遠大于實際情況。
(3)污水收集管網(wǎng)建設滯后
我國現(xiàn)有的部分規(guī)劃和已建管網(wǎng)通常主要為干管。由于鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級污染源分散，集鎮(zhèn)老管網(wǎng)以雨、污合流為主，加之道路狹窄，管道建設施工難度大，投資高，鄉(xiāng)鎮(zhèn)財力有限等原因，生活污水接入率低，造成實際處理水量與建設規(guī)模相比偏低。
2.水質偏大原因
(1)規(guī)劃設計的影響
當缺乏現(xiàn)狀資料調查條件時，村鎮(zhèn)污水處理廠設計水質的確定有2種方法：
第一，參考以上現(xiàn)有國家規(guī)范體系，根據(jù)規(guī)范給出的參考數(shù)值進行確定。采用此方法的主要缺陷是，規(guī)范給出的參考范圍較大，設計時基于安全可靠的基本原則，易取大值。
第二，采用保證率確定設計進水水質的方法。此方法是類比同地區(qū)現(xiàn)有污水處理廠進水水質.利用頻率統(tǒng)計方法對這些數(shù)據(jù)進行處理，繪制水質濃度頻率曲線，并計算出進水中一定積累頻率下各項污染物濃度，為擬建污水處理廠提供設計水質濃度參考值。采用此種方法時，設計數(shù)值較為接近實際情況。但若類比村鎮(zhèn)污水處理廠選擇不當(工業(yè)廢水或者養(yǎng)殖廢水占比過多)，或者進水保證率取值較大，易造成設計偏大。
(2)項目建成后污水管網(wǎng)滲漏
由于地下水位較高，污水管網(wǎng)的滲漏現(xiàn)象較為普遍。因施工質量原因和基礎下陷而造成的檢查井處漏水，因施工質量原因而造成的過河管道處河水倒灌;因接管前污水直排就近河道，接管后原排水口沒有封堵而造成的河水倒灌等，往往會稀釋水質。
另外，對于相同的管道施工質量，由于農(nóng)村路而滲透系數(shù)高于城市，暴雨時造成的雨水下滲稀釋對農(nóng)村污水水質的稀釋強度要高于城市。
(3)項目建成后污水管網(wǎng)水力特性的影響
村鎮(zhèn)污水量相對較低，排水管管徑相對較大，造成污水在排水管內的流速偏低。排水管道的水力特性不好，致使懸浮物在排水管道的沉積，由于一些污染物在污水中呈懸浮狀態(tài)，懸浮物的沉積造成實際水質偏低。
四、對策和建議
針對村鎮(zhèn)生活污水處理偏大設計的問題，提出以下建議：
1.設計方面
第一，對于設計規(guī)模和設計水質，應盡可能地進行實地調研確定;針對我國城鎮(zhèn)化的進程，對于村鎮(zhèn)污水處理易優(yōu)先考慮近遠期分期建設。
第二，村鎮(zhèn)污水處理廠的選址易就近。盡量避免長距離輸水造成的污染物沉積問題。
第三，針對低濃度進水情況，村鎮(zhèn)污水處理工藝應選擇對低濃度污水處理適應性較好的生物膜工藝。
第四，污水處理關鍵設備諸如水泵和風機等，易設置變頻器。當實際處理流量較低時，通過調節(jié)電機轉速調節(jié)流量，從而減小功率。防比系統(tǒng)的設備長期處于低效區(qū)運行造成能源的浪費。
2.運行方面
已建成村鎮(zhèn)污水處理項目盡量避免低負荷運行。運行時要根據(jù)實際進水情況調整污泥負荷。
