我国在水污染防治工作方面资金投入巨大,而水环境质量现状却不容乐观,其主要原因是水环境治理重点过多的关注了污水终端处理,忽视了污水收集系统的完善。如此一方面无法发挥污水处理厂的预期效益,另一方面未收集的污水势必直排水体或污染地下水^[1,2]。工作重点应采取各种手段切实提高污水收集率。目前该方向研究人员仅是宏观分析了污水收集率低的原因并给出了方向性建议,少有实际案例。造成污水收集率低的原因是多方面的^[3,4,5],本文从完善设施覆盖率角度分析如何提高污水收集率。以大理市洱海环湖截污工程(二期)村落污水收集及处理工程为例,在实际工程中针对农村各种污水难以收集的情况总结了不同收集方法,从源头提高污水收集率。该方法对城镇提高污水收集率亦有参考意义。

2015年1月,习近平总书记考察大理时仔细了解洱海保护治理情况,并且“立此存照”以观后效。2015年4月2日,国务院发布了《水污染防治行动计划》,明确提出“强化城镇生活污染治理。按照国家新型城镇化规划要求,到2020年,全国所有县城和重点镇具备污水收集处理能力,县城、城市污水处理率分别达到85%、95%左右”,并强调“加快农村环境综合整治,以县级行政区域为单元,实行农村污水处理统一规划、统一建设、统一管理,有条件的地区积极推进城镇污水处理设施和服务向农村延伸”。

近年来洱海流域社会经济发展迅速,人民生活水平不断提高,产生的污水量逐年增加,已建及在建的村落污水处理设施覆盖率不足,亟需对村落污水治理进行科学地规划,增设污水收集管网,增设污水处理设施,有效控制与削减污染负荷,促进生态环境实现良性循环,达到有效保护洱海的目的。

洱海是云南省九大高原淡水湖泊之一,流域面积2 565km²,入湖河流117条,是大理人民的“母亲湖”,也是大理主要饮用水源地,故对洱海周边镇村污水收集率提出了更高要求。大理市洱海环湖截污工程(二期)村落污水收集及处理工程涉及大理市的挖色镇、海东镇、凤仪镇、下关镇、银桥镇、湾桥镇、喜洲镇、上关镇和大理镇9个乡镇,共56个村委会184个自然村。考虑到设计方案的经济性以及施工的可行性,污水管道埋深以满足80%以上住户化粪池排出口高程为控制重力管埋深的依据,避免因兼顾低洼住宅导致管网全线埋深增大而增加投资或增加开挖安全风险,所以存在部分住户污水无法重力收集的情况是必然的。受地形及村落分布特征限制,经调查难以收集的排水散户数量有一定占比,污染负荷不容忽视,故必须削减该部分污染源,提高污水收集率,更好地保护洱海。

除去管道缺陷原因,一般在农村环境整治项目中影响污水收集率有两大主要原因:一是仅在道路下敷设主管而忽略接户管,由于各种因素“最后一米”问题未有效处理;二是村落房屋建设不如城市地形平坦整齐,很多房屋是依坡而建,重力流可收集的住户有限,该类特殊住户污水收集往往被舍弃,而农村环境治理工程中该类住户一般占比不小。

通过现场对各镇自然村住户污水收集接户情况进行调查,大部分住户已实施接户管并按照重力流接入村落污水干管。但是仍然存在少部分住,未收集污水,原因主要有:高程起伏、村落布局分散部分住户距离主管较远、当地风水习俗、设施管线征地困难、房屋围墙低洼、预留宅基地或地下障碍物阻挡、原有重力管覆盖范围不足、其他在建工程干扰、经济性价比低等。根据统计调查,每个自然村存在未接收污水的住户大概在总户数的10%～25%。

农村污水的全收集是保证洱海环湖截污工程(二期)村落污水高收集率,发挥污水处理厂最大效益的需要;是配合在建化粪池保证排水散户污水有出处的需要,也是保护洱海不受污染,保证自然村村民生活水平提高、经济稳定发展的需要。

项目在实际推进过程中无法收集污水的原因众多,接户收水工作涉及千家万户难以兼顾各方利益。为减少工程投资以及方便后期运维管理,故必须对无法收水的原因加以分析筛选,仅针对技术原因无法正常收集的情况作为本次技术处理措施的对象,其他难以收集的住户应辅以必要的行政管理措施,无法收集的情况总结如下:

(1)考虑到方案的经济性、后期管理维护稳定性,针对由于人为因素协调受阻,无法重力流正常布置管线的类别应由建设单位进行协调沟通予以解决保证正常收水。

(2)针对部分无化粪池的住户暂时待定,由于部分房屋未建设化粪池也没有集中污水排放没有污水收集的需求,根据化粪池建设工程进度动态的进行排水散户的判别,因地制宜实事求是地进行污水收集设施建设,避免资源浪费。

(3)部分房屋处于村落边缘或其他原因可以通过补充重力流管道收集的情况补充重力管道予以收集,最大化减少排水散户的数量,减少后期运营维护成本,减少用电有耗形式的污水收集方式。

(4)户内化粪池排出院墙出口位置隐蔽,排口位于主路房屋背后难以连接或人为因素干扰受阻的情况,建议由业主单位协调住户帮助施工单位完成化粪池的连接工作。

综上,本次排水散户的定义是针对由于实际地形限制、空间距离限制、地下障碍物限制等客观因素导致的污水重力流方式收集困难的排水对象。

由于项目区范围宽、面积广、点位多、隐蔽性强、情况复杂、工期紧张,故设计单位必须联合施工单位共同根据现状村落污水收集工程实施情况,深入现场调查了解归纳造成排水散户的原因,因地制宜的制定解决方案,具体技术路线如下:

(1)初步现场调查造成少量住户污水没有收集的原因及未收集污水住户的情况,即初步调查了解排水散户情况。

(2)对污水未收集的住户初步分析后,排除由于协调原因等非技术原因造成的收水困难,即对未收集污水住户进行筛选。

(3)针对确实由于技术原因导致收水困难的排水散户进行分析、分类。

(4)针对各类排水散户因地制宜的制定对应处置方案措施。

(5)设计单位同施工单位现场复查所有排水散户的地理位置分布,逐一对排水散户进行处置方案确定。

(6)施工单位及监理单位按照设计所提供成果,配合建设单位开展的网格式排查工作,实事求是的进行排水散户的污水收集施工,完善未覆盖排水散户污水收集。

(7)实施过程中如发现新的排水散户或前期错误确定的排水散户按照排水散户的分类及对应处置措施进行处理。

通过现场调查,在排除其他人为困难因素的前提下,按照排水散户定义的范围可将排水散户无法收水的原因分为以下几个类型:

(1)类型一:村内分散、单户高程低。自然村内部排水散户位于主路附近,管道敷设路径良好,但是由于地形限制或老房屋(一般是经济条件较差的住户,老房屋地基低矮)位置低洼高程较低无法满足重力流排水要求的排污对象。

(2)类型二:村内集中、多户高程低。与类型一类似,不同之处是地形原因集中多户(5户以上)高程较低以及学校、村委会、公厕、宾馆、饭店等集中较大流量的排污对象。

(3)类型三:村外独立、单户或多户高程低。由于个别住户坐落位置距离主村落管网较远(300 m以上),且无法以重力流管道收集或建设管道非常不经济的排污对象。

(4)类型四:村内独立、管道敷设困难。住户位于村落内部,由于沟壑、排水住户出水口背离主路以及其他客观障碍存在无良好路径敷设有压或无压管道的排水对象。

该类住户可采用户内设置集水井配备小型潜污泵及水位自控设备将污水通过压力管提升至主路污水检查井内,流程如图1所示。

小型集水井放置潜污泵,其作用有两个:一是可以过滤化粪池污水起到再次沉淀杂物、保护泵体,方便后期维护;二是由于住户化粪池部分为玻璃钢其隔板固定强度较低,当水泵工作后隔板两侧水位差较大时将被压倒。该类型处理设施为了保证后期管理及运维的方便性应当确保一户配备一套,落实户用责任制,无特殊情况下严禁多户合用。建成后的设施及运行效果如图2所示。

采用PVC-U管道将各住户化粪池污水以重力流收集归拢后,采用局部提升设施提升至高位检查井。由于化粪池高程低的排水散户较为集中,可以统一提升以方便后期运营维护。该方案局部提升设施一般布置于主路下或农田,当由于人为因素无位置可布置时应由建设单位予以协调解决。其处置措施流程如图3所示。

供电电源选择应选择三相电源,主要考虑以下两方面原因:(1)运维方便,水泵优先选择三相电动机,一方面水泵设备不容易遗失;另一方面村落主路旁电网均为三相五线制电源,且接口较多方便设备接入、电费计算等;(2)由于水泵扬程较高、功率较大,优先选择三相电动机水泵运行更稳定性方面。局部提升设备形式如图4所示。

由于无法敷设管道或距离主管远敷设连接管及设置水泵不经济、运行不稳定,建议采用户用一体化处理罐原位解决,对处理后的尾水浇洒农田。该设施适用于处置污水量较小的村内或村外独立分散住户,其构想及实施效果如图5所示。农村生活污水可生化性高、进水水质稳定,目前市场上已经有适合农村庭院使用的小规模处理设施,占地少(每户0.6～1m²),出水稳定达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B标准,运维简单,耗电量低。

(1)大理市洱海环湖截污工程(二期)村落污水收集及处理工程针对少数排水散户制定的收集措施对洱海保护的效果明显,意义重大。

(2)农村环境整治项目,少数排水散户的污水收集必须重视,方案措施在技术操作、投资成本、后期运维等方面均比较科学,通过对未收集的排水住户筛选、分类、制定措施可以显著提高污水收集率,对削减污染负荷以及提高污水处理厂进水浓度有显著效果。

(3)排水散户污水收集工作应当技术手段与行政管理措施并重,诸如设备遗失、挪作他用、电费收缴、定期维护等必须妥善考虑,确保设备正常运转,并对村民加强宣传教育工作。