村镇污水治理设计存在的问题及解决措施
随着村镇饮用水安全工程的实施，农村居民的饮用水条件得到极大的改善，随之而来的是生活污水的排放量日益增加。村镇环境问题还没有得到普遍的重视，缺少充足的污水处理设施和污水收集管网，生活污水治理任务非常艰巨。村镇生活污水的处理模式不同于城市污水处理，不可机械地照搬和复制。随着农村厕所革命的进行，村镇污水的收集和处理亟待解决。
一、村镇生活污水治理现状
1.污水特性
村镇的排放污水，主要包含居民的洗涤沐浴废水、厨房排放废水、冲厕产生的污水等，部分区域存在畜禽养殖废水、村镇家庭小作坊废水、农产品加工产生的废水以及农业面源污染。污水的水质成分单一，有机物和氮磷含量较高，浓度较城市污水低，可生化性较好，不含有毒难降解物质。水量排放不均匀，日变化系数一般取3.0～ 5.0，具有早中晚集中排放的特点。目前大部分农村缺少污水收集管网，随着厕改工作的推进，污水无处排放，只能就近排入屋后的农田或者河道，导致农村的河流污染日益加重。
2.水质水量特点
村镇排放的生活污水一般与当地的经济发展程度和生活习惯相关。经济水平高的区域采用完善的卫生器具，用水量较多，主要包括淋浴洗涤、厨房和卫生间排水。经济水平低的区域基本采用旱厕，水冲厕的使用较少，排放的生活污水主要是淋浴洗涤和厨房排水，基本以散排为主，此类污水的收集涉及户内改造。
卫生间排放的粪便污水一般有机物和氮磷含量较高，淋浴洗涤废水主要含合成洗涤剂等有机物，一般不含有毒难降解的有机物，可生化性较好。不同时段的水质和水量波动大，一般早中晚存在高峰时段，夜晚用水较少，有的地方夜间基本无污水产生，污水排放呈现不连续状态。日变化系数一般在 3～5之间，有的变化较大的区域系数可以取到 10 以上。若该村镇存在旅游业务，水质和水量随着季节变化有较大的差异，设计时应综合考虑。
3.污水处理的难点
长期以来，我国农村生活污水处理的重视度不高，水处理资金缺乏，农村居民对环境保护的意识较为薄弱。大部分区域的农村生活污水是不经处理直接排放的，缺少污水收集管网和污水处理设施。村镇住户分散、地形落差大、区域分布广、施工难度较大，使得生活污水的收集和处理更加艰巨。村镇污水的治理主要存在以下难点:
( 1) 污水处理工艺和设备的布置，与当地的经济和自然生态条件相关，与当地的人文因素和社会经济发展水平有关。
( 2) 生活污水的污染物浓度含量低，日变化系数大，不同季节的运行参数存在差异，影响污水处理工艺和技术参数的选择。
( 3) 农村经济发展相对缓慢，资金和技术力量相对薄弱，需要采取成本和运行费用较低的工艺，运行和维护力求简单。
( 4) 施工难度大，部分区域地形落差大，需要多次穿越河道和道路，住户较为分散，房屋间距较大，施工过程中住户配合度较低，不愿意在住户附近设置检查井，不允许破坏建筑物附近的道路和农田等。
( 5) 站点和泵站等特殊节点的选址困难，涉及农田侵占，或者允许用地的面积非常有限。村镇的用地一般是几户共用的，协调工作难度大。村民思想较为保守，不允许站点、泵站、检查井等设置在自己的所属土地范围内，需要设计人员多次现场踏勘进行协调或变更图纸，给设计工作带来一定的障碍，同时影响施工工期。
( 6) 观念仍需转变。例如，尽管厕改工作有序展开，部分村镇住户仍然习惯使用旱厕，将粪便污水视作庄稼的营养肥料，污水处理的整体效率大大降低。
( 7) 我国污水处理多集中于城市污水处理的研究，对于村镇污水处理的技术储备较低，缺少相应的工程设计和建设运行规范，缺少成功经验案例的参考。城市污水的收集和处理模式不完全适用于村镇污水的处理。已建成的村镇污水收集和处理设施，与当地的村镇特点息息相关，不能进行完全复制照搬，大部分处理设施的效率偏低，运行不稳定，缺少成熟的运行和验收规范。
( 8) 村镇污水处理多头管理、权责不明，一般涉及环保、建设、农办、市政等多部门。部分污水处理站点建设和运行的主体不一致，导致管理责任不明确。设计、管理和资金的使用过于分散，污水处理工艺的选择复杂多样、处理效果参差不齐、治理效果不明显，建设、运行和管理脱节，已建设的设施使用率较低，使用效果没有达到设计的预期。配套污水收集管网建设质量不到位，处理设备无法正常运行和有效维护。
( 9) 处理模式难选择，单一的处理模式或者技术方案并不能解决所有村庄的问题。村镇的地理位置分布特点造成污水的收集相对分散，不能采取统一集中的污水收集处理模式。不同村镇之间，甚至同一村镇的不同住户之间存在地势较大的差异，住户的分散集中程度不一致，因此需要因地制宜地采取不同的污水收集和处理模式。村镇污水的收集管网一般采用重力流方式，但是南方存在较多的水系，需要经常穿越河道，设置较多的倒虹吸对以后的运维产生难度，容易产生污泥淤堵，需要经常清通，管理复杂，可因地制宜地采取压力提升和真空排水系统。
二、村镇生活污水处理技术分析
1.处理模式
村镇污水处理模式主要推荐三种: 直接纳管模式、相对集中处理模式、分散处理模式。
直接纳管模式主要适用靠近城镇的村镇或者靠近城镇已建污水管网的村庄，污水量一般大于 20m3 /d，服务人口大于 200 人，服务户数 50 户以上。提升泵布置在村镇中，将各户的污水收集后提升至污水主管网中，压力输送至污水处理厂。
相对集中处理模式主要用于远离城市污水厂或者污水主干管网的村镇，需要在村镇内建设集中污水处理设施处理以达标排放。该处理模式一般具有占地较小、工艺集成、运行安装简单、出水水质好等特点。污水量一般为 5～20 m3 /d，服务家庭 20 户以上，人口 30～200 人。
分散处理模式适用于住户分布较散的村镇，村镇中存在较为偏僻的村庄，或者较为偏僻的单户和零星的散户。适合以单户或相邻几户为单元设置就地污水处理设施，不需要单独敷设较长的管网连接到污水主管网中。在单户收集的基础上，将相邻住户的生活污水通过管道收集至分散式污水处理设施内。污水量一般为≤2 m3 /d，服务家庭 1 ～ 5 户，人口 5～20 人。
各村镇可根据其居住形式和地形条件特点，因地制宜地采取污水收集处理模式。对于村庄内个别偏远的农户，敷设管线长度较长，成本较高，可采用就地处理模式，埋设专门的一体化污水处理设施，净化污水并可回用灌溉。
2.处理技术
污水处理设施工艺路线一般为: 预处理+提升泵+生化处理设施+消毒排放。
现有成熟、效果显著的村镇污水处理技术主要有: 改良 AAO 生化处理、膜生物反应池( MBR) 、低负荷生物滤池、生物接触氧化池、生物转盘、功能型精准湿地类生态技术等，应根据村镇污水实际水量水质选择合适的处理工艺。
3.设计过程的建议
( 1) 现状合流管建议用作雨水管，新建污水管网。因为现状合流管一般管径较大，或是不完善的盖板渠系统，没有做防水，因此建议用作雨水管。若局部地区近期新修的管网，管网较完善、管径较小、没有雨水汇入或者很少的雨水汇入，该套管网可以在标高流向满足的前提下利用，该处可以不重复新建污水管网，减少投资以及保护当地居民正常的生活。
( 2) 新建管网，建议采用完全分流制，下列特殊情况，可适当考虑采取截留系统:①居住较集中，路面宽度小于 3 m 的繁华居住区; ②新建小区或美丽乡村，路面建设规格高，政府居民均不愿意重复建设的地区，设计时污水厂规模应考虑这部分水量。
( 3) 村镇每户的污水排放口较多，主要有洗涤、沐浴、厨房、卫生间等生活污水，一些地区还存在旱厕的情况，建议政府先进行户内改造，统一建设化粪池，尽量将每户的污水统一排放至一处，最终汇入市政污水管网，避免后期运行时收不到水或收集水量较少的情况。
( 4) 在设计主管网时应统筹考虑倒虹井和泵站的设置，一般倒虹井和泵站埋深较深，尺寸较大，应远离繁华街道和居住区，避免出现后期施工时选址困难、影响居民正常生活等情况发生。
( 5) 科学预测水量。应考虑村镇的实际情况，实地考察旱厕比例，据实选取用水定额，避免设计误差太大。村镇外出打工人数较多，平常村镇中仅老人和儿童，而节假日人数较多，因此设计时应考虑水量变化。
( 6) 设计时统筹考虑路线，尽量减少穿越河道、沟渠、铁路、高速公路等。
( 7) 管网设计时，应干管、主管、支管统一设计和施工，避免因投资等因素分头设计，导致设计的不连贯，重复施工破坏路面，影响实际效果。
三、商达公用村镇生活污水处理实例
1.北方模式：山东济宁
对于分散式农污处理设备而言，气温低于12摄氏度，就可以算是低温状态下运营了。为保证气温急剧降低之后，FBR发酵槽还能正常地发挥作用，商达公用研究院技术人员来不懈努力和锐意创新下，已经成功地研制出可以在低温条件下净化水质的微生物菌剂。
图片山东济宁农村污水治理项目东仲都站点
技术人员从全国采集了多个市镇污泥和河道底泥样品，采用高通量自动化微生物分离培养技术平台，筛选出了性能优异的脱氮菌、低 C/N 脱氮菌、油脂降解菌、有机物降解菌、聚磷菌以及同步硝化反硝化等功能微生物。然后选择其性能优异者，进行低温定向驯化和低温迭代培养，经过多周期的循环、复筛后，终于获得具有实际工程应用价值的低温功能菌，并很快就应用于公司北方一线农污治理工程中。
根据在山东济宁进行的原位对比试验，在投加低温功能菌之前，由于收到低温的影响氨氮和总氮去除率仅在8-20%之间徘徊；而在投加低温功能菌之后，总氮去除率在20天后就跃升至70%，而氨氮的去除率更是攀升至90%左右，出水达到一级A标准。
2.南方模式：浙江临安
农村污水传统治理模式成本高，资金问题成为行业发展的瓶颈。农村具备独特的资源禀赋，基于此，浙江农林大学农村环境研究所和商达院士工作站通过产学研，将农村污水治理与星级生态农场建设相融合，在临安指南村建立了"碳循环、水循环、产业循环”的5.0生态价值化治理模式，变废为宝，探索绿水青山就是金山银山生态路径。
临安区太湖源镇指南村观云站点
（一）水循环
污水用于排放是污染，用于灌溉就是资源。临安指南村通过水肥一体化的做法，将治污、灌溉、施肥融为一体，按照生态农场国家标准“污染不出边界”的原则，以资源化利用的方式实现水的氮磷循环。每年回用节水约15万吨，相当于回收了8吨优质有机氮磷肥。
（二）碳循环
农村污水传统治理模式能耗高，碳排放量大。临安指南村通过绿色、循环、低碳的生态化治理模式，大幅减少了能耗与药耗，每年可降低60吨碳排放。此外，项目将化粪池残渣、餐厨垃圾以及有机废弃物资源化利用，通过发酵工艺制成土壤调理剂用于碳汇林抚育，就地实现资源化，每年减少碳排放200余吨。
同时，临安指南村依托浙江农林大学周国模教授团队碳汇学科的优势，将2000多亩的竹林开发成为碳汇林，每年碳增汇1000吨。通过以上方式，每年降碳增汇1260吨，实现了碳的循环。
（三）产业循环
指南村生态农场
乡村振兴，产业振兴是重点、也是难点。临安指南村将农村污水治理生态农场经营相结合，在农场中将污水进行水肥一体化、有机固废资源化利用，自身也实现了有机生态种植，提升了农产品附加值。通过生态化治理模式，指南一个村每年就节省了18万农污运维费用；生态农场的经营，每年可增收200余万元；而碳汇林的开发，则让村民进一步实现了“卖空气”赚钱，每年可产生经济效益5万元，预计远期可达50万元。通过三产融合助力产业振兴，实现农村污水免费运维，最终实现产业循环。
