村镇生活污水处理偏大设计问题分析与对策

与城市污水相比，村镇生活污水具有面广分散、水量相对较小、水质水量日变化较大、季节性差异较大等特点。村镇生活污水处理设施的设计多参考国家现行规范或者指南，基于安全和发展等一系列原因往往造成偏大设计，常出现处理水量只占设计规模很小的比例，或者实际处理水质浓度偏低，总体设计偏大的情况。而偏大设计往往导致实际运行时污水处理设施闲置率高，投资运行浪费严重，这又与村镇相对较为落后的经济发展情况不符。本文对一些村镇生活污水处理偏大设计问题进行了分析，并提出了相应的对策，供相关设计人员参考。

一、现状调研

对巢湖流域已建成运行的村镇污水处理厂进水水量和水质进行调研，调研结果如表所示：

巢湖流域现有村镇污水处理厂处理能力调研结果

巢湖流域现有村镇污水处理厂实际进水水质调研结果

二、偏大设计造成的影响

对于污水处理设施，在建成运行之初进水水质和水量低于设计值的现象很常见，这也符合一座污水处理厂建成后运行10-20年的长远发展要求。但对于村镇污水处理系统，由于相对规模较小，实际情况与设计的细微偏差往往会对污水处理系统造成较大影响。对设计规模和设计进水水质的过高估计，导致村镇污水处理设计偏大，造成村镇污水处理厂长期处于低负荷运行状态，出水水质较差，不经济也浪费资源，更不能充分发挥污水处理厂的环境效益，主要体现在以下2个方面：

1.投资方面

偏大设计造成投资成本大，投资成本回收期长。

2.运行方面

偏大设计对运行情况主要存在3个方面的影响：首先，偏大设计造成管道实际流速低于设计值，管网水力条件差，污染物在管道内沉积，不能正常送往污水处理系统进行处理。其次，污水处理生化系统易过度曝气，致使活性污泥老化，系统出水水质较差。再次，污水处理主要设备不能处在高效运行区，造成能源浪费，运行费用偏高。

三、偏大设计原因分析

1.水量偏大原因

设计规模比实际处理水量偏大存在多方面原因，主要受以下几点影响：

(1)规划设计的影响

与城市污水相比，村镇生活污水具有面广分散、水量相对较小、水质水量日变化较大、季节性差异较强等特点，给实际调研带来很多不便，村镇生活污水处理设施的设计多参考国家现行规范或者指南进行设计。

对于村镇污水处理，生活污水占较大部分，因此影响尤其严重。对于农村生活污水处理规模的计算，通常采用“设计人口数X居民综合生活污水定额X排水系数”的方法。此方法较为简便，但多数情况下，推算数值偏大。另外，我国现有规范通常对“居民综合生活污水定额”和“排水系数”2个指标进行了规定;现有的村镇生活污水处理的规范体系主要有：CJJ/T 246-2016《镇(乡)村给水工程规划规范》、CJJ 123-2008《镇(乡)村给水工程技术规程》、CJJ 124-2008以及《分地区农村生活污水处理技术指南(试行)》，通过对比发现，规范给出的参数选择范围较大，而设计一般遵循安全可靠的基本原则，设计人员极易在设计时取较大值进行计算，尤其是在缺乏同地区类比资料的情况下。

CJJ/T 246-2016、CJJ 123-2008和CJJ 124-2008这两大体系的规范是针对村镇的具体规范，具有一定的指导意义。其中，CJJ 124-2008根据室内卫生设施的设置情况和社区类型等给出了生活用水定额规定，具有一定的针对性。而CJJ123-2008对于排水系数的取值为0.6-0.9，并没有针对室内卫生实施情况给出具体参考数值，此参考范围仍然较大。《分地区农村生活污水处理技术指南(试行)把我国划分为6个区，针对村镇室内卫生设施设置情况对用水定额和排水系数都给出了具体参考数值，此指南比上述3条中的规范体系，更具有参考意义;但由于是试行指南，目前设计时却很少作为设计依据进行参考。

(2)投资模式的影响

村镇污水处理越来越倾向于企业投资，利用PPP模式进行投资建设，其中涉及政府投资的商业模式，如DBO的商业模式，由政府投资，企业进行设计、建造、运营。由于是政府投资，某些情况下为了获得更多的投资资金，倾向于较大规模。

另外，对于企业来说，设计规模越大意味着投资越大，可获得的利润就越大。同时，由于企业的特许经营时间较长，一般而临10-30年的长远发展历时。从长远角度考虑，企业为了控制发展带来的风险，污水处理设施能一次建造到位的尽量一次建造到位，从而造成设计规模远远大于实际情况。

(3)污水收集管网建设滞后

我国现有的部分规划和已建管网通常主要为干管。由于乡镇一级污染源分散，集镇老管网以雨、污合流为主，加之道路狭窄，管道建设施工难度大，投资高，乡镇财力有限等原因，生活污水接入率低，造成实际处理水量与建设规模相比偏低。

2.水质偏大原因

(1)规划设计的影响

当缺乏现状资料调查条件时，村镇污水处理厂设计水质的确定有2种方法：

第一，参考以上现有国家规范体系，根据规范给出的参考数值进行确定。采用此方法的主要缺陷是，规范给出的参考范围较大，设计时基于安全可靠的基本原则，易取大值。

第二，采用保证率确定设计进水水质的方法。此方法是类比同地区现有污水处理厂进水水质.利用频率统计方法对这些数据进行处理，绘制水质浓度频率曲线，并计算出进水中一定积累频率下各项污染物浓度，为拟建污水处理厂提供设计水质浓度参考值。采用此种方法时，设计数值较为接近实际情况。但若类比村镇污水处理厂选择不当(工业废水或者养殖废水占比过多)，或者进水保证率取值较大，易造成设计偏大。

(2)项目建成后污水管网渗漏

由于地下水位较高，污水管网的渗漏现象较为普遍。因施工质量原因和基础下陷而造成的检查井处漏水，因施工质量原因而造成的过河管道处河水倒灌;因接管前污水直排就近河道，接管后原排水口没有封堵而造成的河水倒灌等，往往会稀释水质。

另外，对于相同的管道施工质量，由于农村路而渗透系数高于城市，暴雨时造成的雨水下渗稀释对农村污水水质的稀释强度要高于城市。

(3)项目建成后污水管网水力特性的影响

村镇污水量相对较低，排水管管径相对较大，造成污水在排水管内的流速偏低。排水管道的水力特性不好，致使悬浮物在排水管道的沉积，由于一些污染物在污水中呈悬浮状态，悬浮物的沉积造成实际水质偏低。

四、对策和建议

针对村镇生活污水处理偏大设计的问题，提出以下建议：

1.设计方面

第一，对于设计规模和设计水质，应尽可能地进行实地调研确定;针对我国城镇化的进程，对于村镇污水处理易优先考虑近远期分期建设。

第二，村镇污水处理厂的选址易就近。尽量避免长距离输水造成的污染物沉积问题。

第三，针对低浓度进水情况，村镇污水处理工艺应选择对低浓度污水处理适应性较好的生物膜工艺。

第四，污水处理关键设备诸如水泵和风机等，易设置变频器。当实际处理流量较低时，通过调节电机转速调节流量，从而减小功率。防比系统的设备长期处于低效区运行造成能源的浪费。

2.运行方面

已建成村镇污水处理项目尽量避免低负荷运行。运行时要根据实际进水情况调整污泥负荷。