农村生活污水非重力收集 与处理技术应用 文／侍韶华宋容华 一、农村污水收集处理现状 解决了农村污水治理的难题。 及的新技术，用于替代传统的重 随着我国经济社会的快速发 力式排污系统。在此领域中，世 展，居民的生活也发生了巨大变 二、非重力污水收集与处理 界领先者为德国Ｒｏｅｄｉｇｅｒ公司、 化。人饮工程的完善让自来水通 技术 美国ＡＩＲＶＡＣ公司和瑞典Ｅｖａｃ １．技术发展 人家家户户，卫生洁具、洗衣 公司。此外，澳大利亚、日本、 机、淋浴设施等也走常家 非重力污水收集与处理技术 南非、以色列等世界上多个国家 庭。人均日用水量和生活污水排 是利用真空与大气的压力差，将 也安装了不同规模的非重力系 放量急增，产生了大量生活污 服务区域内各处的污水逐步输 统。其中，日本、以色列对非重 水。但是大部分村庄暂没有污水 送、收集至终端的真空站及处理 力污水收集及治理系统进行了扩 管网及污水处理设施，使近年来 站后处理并排放的。 展，将真空排污和中水回用系统 Ｃｈａｒｌｅｓ Ｔ．Ｌｉｅｒｎｕｒ（荷兰工程 配套使用，在节约水资源方面取 农村生活污水的无序排放成为农 村环境的重要污染源。未经处理 师）于１８６７年首次提出了真空 得了惊人的成绩。 近年来，国内的非重力污水 的污水，不但本身不能使用，而 排水系统。１８７０年，建立了世 且会产生连带效应，无论它流到 界上首套真空排水系统。尽管该 收集与处理市场呈上升趋势，现 哪里，都会对那里的水、泥土和 系统仅从２０世纪６０年代才在美 已成功应用于上海Ｆｌ国际赛车 物体造成污染，严重影响村庄卫 国开始使用，却在欧洲有着１００ 场、广州白云国际会议中心、上 生、当地生态和人居环境。 多年的历时。世界上最早的真空 海铁路南站等。在交通领域，国 现今社会也逐渐重视起这个 污水收集系统专利由美国在 内以ｚ、Ｄ开头的高速铁路列车 问题，开始着重研究农村污水治 １８８８年申请，第一个商业应用 上均安装有真空厕所系统。但是 理方式。尽管处理农村生活污水 由瑞士Ｌｉｌｊｅｎｄａｈｌ公司于１９５９年 目前国内做真空排水的公司多为 的理论技术已经很成熟，但在实 完成。践方面基本上还处在试验阶段， 国外专业公司的代理，少有自主 非重力污水收集与处理系统 知识产权和研发实力，系统价格 没有积极推广。现行的治理方式 在美国的发展最为迅速，在整个 昂贵。 黄山拓达科技有限公司集非 大都套用城市污水的处理模式， 美国有多于５００套的不同规模的 未能结合农村的实际情况，治理 非重力污水收集及处理系统在运 重力污水收集技术研发和真空设 效果也不理想。在这个情况下， 行或建设之中。在欧洲及其他国 备生产制造为一体，降低了进口 非重力污水收集与处理技术应运 家还有上千套。目前这一系统已 技术和设备购买的造价，有效地 而生，一改传统污水治理技术， 被美国国家环保局指定为推广普 解决了农村污水治理的难题。水工业市场２０１８年１－２月刊 ３５ ＴＥＣＨ＆ＣＡＳＥ技术与案例 ２．系统组成及其功能 非重力污水收集 ｊ处理系统 南西力接户管、碧真”、非重力 污水管网、终端动力源站、污水 处理站、互联网＋ｆ｛控系统等组 成 （１）重力接户管 重力管的作用足将用户排出 的污水自流至碧真外内，管材常 用ＨＤＰＥ双壁波纹管不１】ＰＶＣ管， 管径｝１］各段实际接入污水流量合 理确定。 （２）碧真井 碧真￣ｔ：ｔｔｔ于收集各处经重力 汇流的污水，并在污水达到一·定 量ｆｔ、『开启其Ｊ：的碧真阀，利用负 压抽Ｉ及１作用将污水高速吸入非重 力锊路． 碧真井主要包括升身、碧真 阀、碧真阀控制器、液位传感 器、污水收集槽、通气设施等。 碧真外井身采川一体式复合 材，４；ｔｉ０成，并附承重型复合材料 井盖、、 碧真阀利 动力方式开启。 碧真阀控制器Ｉ１Ｊ于控制碧真 阀歼闭，它通过液化传感器检测 液位，利用非重力管路上的动力 源源 大气的压力差，实现碧真 阀开扁或关闭。 液位传感器检测碧真井的液 位，心以提供碧真阀控制器Ｔ作 的倍Ｕ－ 污水收集槽州了：承接来自用 户端重力汇聚的污水、 Ｊｔ－内可设格栅网，重力管 道输送过来的污水被格栅网拦 截住．安排Ｔ作人员定期清理 ３６ 水Ｉ 、ｌ ｆｆ】场２０１ ８年Ｉ一２ 栅渣 及将非重力管网收集来的ｆ亏水输 根据具体情况ｒ】ｒ以选做碧真 送到污水处理站 外远程监控系统。 本站主要包含动力泵组、污 （３）非重力污水管网 水收集罐、污水输送采组、电气 非重力污水输送管线管径、 控制等设备。 材质可随具体情况ｌ耳进行确定， 动力泵组用于提供负压系统 考虑到防腐性等 素建议采川 的动力。设备要求运行稳定、噪 ＰＥ管材。 音低。 为使污水 输送管路内顺畅 污水收集罐用于收集来自碧 流动，ＰＥ管材应采用热熔焊接 真井的污水，并可根据液位自动 连接方式。 启动污水输送泵，以便将污水排 非重力管路配件的承压能力 ｆＨ。 大于等于管材。支管与主管的连 污水输送泵组用于排放污水 接方式采用４５。斜ｉ通或４５。 收集罐内的污水。 异径斜 通的方式。 电气控制设备用于控制系统 管路需设分 阀，当非重力 的工作，控制对象液位侦测传讯 污水输送管路系统发生损害必须 系统、动力侦测传讯系统、动力 进行检查维修时，订ｒ以尽可能减 泵组控制系统、污水输送泵组控 少系统停用的Ｉ 域，并方便检 制系统等。 修。 本站应具有备用能力，其最 （４）终端动力源站 小额定能力应保证当其中一台设 本站为系统提供动力源，以 备故障检修时，系统仍有维持非 重力管路正常工作的能力。 入附近的碧真井，井内设有碧真 区）；古村落、古城镇、风景区、 真空污水收集罐底部连通管 阀和液位传感器，当井内污水液 采用ＰＥ管材。 位达到预定高度时，碧真阀自动 老城改造等地上空间有限地区；（５）污水处理站 污水处理站是将非重力污水 管网收集来的污水经过有效的处 理，最终达到国家排放标准。 污水处理站处理工艺主要采 用“碧清”——生化＋ＭＢＲ膜污 水处理器； “碧水”——Ａ Ｏ工 艺污水处理器等。 污水处理站动力主要采用供 电，如果当地光照充足，可以采 用太阳能供电方式，更有利于环 保。 处理后污水可以达到国家一 级排放标准，根据用户需求，可 以选择出水直接排放，也可选择 中水回用，如灌溉、洗车、消防 等。 （６）互联网＋自控系统 控制服务区域所有碧真井的 运行及故障报警。 控制动力源站的自动运行。 自动控制系统采用ＰＬＣ触 摸屏形式，具备自动／手动切换 功能。 故障信息可以自行反馈，具 有远程监控功能。 有条件的情况下，可以加装 远程监测和反控系统。 远程监控可直接将系统运行 信息反馈至收集ＡＰＰ。 ３．工作原理 非重力收集系统中的动力源 站为整个系统提供负压。用户端 污水通过短距离的重力管自流 开启，污水被高速吸人非重力管 网。非重力管网将污水逐级输 送，输送至终端动力源站的污水 收集罐，污水收集罐设有高液位 和低液位，当污水到达高液位 式，排污泵会将污水污水打至污 水处理站或ｌ晦近的市政污水管网 内。 ４．技术特点 （１）适用范围 非重力污水收集与处理系统 适用于生活污水、废水排水系 统，尤其适用于生活污废水排放 点分散、排水距离较长、地势平 坦或起伏、排水管道需要跨越障 碍物（如：小河、管沟、供水 管等）、地下水位高、人口密度 低、水源保护区、临时排污点 （营地、度假村）和由于地下管 道施工可能影响交通等区域。 在某些特定区域与环境条件 下，非重力排水系统在经济、环 境两方面都更优于传统重力系 统，如下： 生态敏感区域（人文景观与 自然保护区）； 平坦或微起伏地形的地区； 开挖深掘困难或重力排水施 工困难的区域； 地下水位高的地区； 不稳定土壤区域（土壤承载 力较低）； 目前已存在或新建的布置分 散的社区（农村、别墅、高档小 难开挖的卵砾石地区； 其他大尺寸沟渠开挖困难的 地区； 地下构筑物多、管网密集、 施工难度高、赔偿费用多的地 区： 穿越山谷、河川的地区。 （２）技术优势 管径小，仅为同等条件下重 力管线的１／３； 流速快，可达４ｒｒｄｓ，迅速排 污，不易堵塞； 管线埋设深度浅，一般在 ０．６—０．９ｍ范围内； 对地面及地上建筑破坏程度 极小，复原迅速； 施工工期短，工程量大大降 低； 管线配置弹性高，不受现有 地下管线影响； 管线灵活，可以穿越河流、 桥； 密闭系统，无臭气、污水泄 漏问题，不会影响地下水和土 壤； 系统具有一定污水提升功 能，免设提升设备，节省了动力 消耗。 三、应用案例 黄山拓达科技有限公司已将 自主研发的非重力污水收集与处 理技术现成功应用于安徽省黄山 市休宁县祖源村、奕棋镇瑶干 水工业市场２０１８年１－２月刊 ３７ ￣ＴＥＣＨ＆ＣＡＳＥ ｌ技术与案例 村、万安古镇、新潭镇汗山桥村 空站。终端污水处理工程包括一 损失，减少水污染造成的水净 等。下面以祖源村为例进行详细 座调节池、１套日处理量为 化费用，减少水污染带来的旅 阐述。 ３０ｍ３／ｄ的ＭＢＲ膜处理器。 游损失等。 １．工程概况 ３．运行情况 据专家预计到２０２０年，中 祖源村位于黄山市休宁县溪 祖源村非重力污水收集与 国农村污水排放量会达到２７０ 口镇境内，据休宁县城２９公里， 依偎在海拔６８５米的插角尖山 腰。村庄始建于宋代，生态绝 佳，流泉飞瀑，粉墙黛瓦，徽风 古韵，村内拥有水口、古桥、古 民居、古树、思贤岭等历史文化 景观，尤以千年红豆杉而闻名， 有百余亩梯田景观。据村委统 计，祖源村山上组共１３３户。考 虑游客及服务人员等情况，预估 人口为４５０人。现有污水主要是 居民生活污水，设计污水收集量 为３０ｍ３／ｄ。 ２．设计方案 本次设计结合祖源村现状特 点情况，采用重力和非重力结合 的方式进行污水收集。其中非重 力收集方式开挖量小，对地上建 筑破坏不大，同时管网不受地形 、管径小、管线灵活，大大 减少工程量。用户通过重力管将 污水排至附近的碧真井，碧真井 内污水达到预定液位时，碧真阀 打开，由非重力管网逐级输送至 终端动力源站站，最后污水进入 污水处理站，经有效处理后被达 标排放进人环境里面。 此项工程分前端污水收集及 终端污水处理两部分。前端污水 收集包括１６座真空井、４５２０余 米污水管网（非重力管线长 １５２９米、重力接户管长２９９９ 米）及一座占地２４ｍ 的终端真 ３８ 水工业市场２０１８年１－２月刊 处理系统属于２０１４年度省级美 丽乡村建设项目。该项目于 ２０１６年１１月８日竣工，至今已 运行近１Ｏ个月，期间系统运行 稳定，未出严重故障。 四、应用前景 经非重力污水收集与处理 系统处理后的出水，水质可达 国家一级Ａ标准，可做中水回 用水源，如消防用水、灌溉用 水、冲厕用水等，可以大大节 约我国淡水资源，且不受气候 影响、水源可靠、保证率高、 成本低，距离用户较近。中水 回用一方面补充了水资源的短 缺，降低了用水成本，创造了 客观的用水效益；另一方面实 现了水资源的可持续化循环利 用，对社会经济发展和人民生 活水平的提高起着重要的作用。 非重力污水收集与处理系 统所产生的效益，大部分表现 为难以用货币量化的间接经济 效益。如改善人民生活条件， 提高居民健康水平，减少国家 和个人医疗费用支出，使其他 部门生产效益提高、损失减少 等等。其次产生的效益体现在 保证生产、方便生活和防止水 污染，减少或消除水污染损失 方面。另外还产生一些其他效 益，如减少水污染造成的地价 亿吨／年。如果我们不重视农 村生活污水的收集处理，其对 生态环境的污染不容小觑。尤 其是在北方缺水地区，不重视 水资源的合理利用等，总有一 天会面临这个污水收集处理的 问题。 近年，随着国家环保 的深人发展，国家排水系统的 设计正逐年扩大。重力排水系 统作为主流设计方案，并不是 放之四海皆通的，它存在很多 的局限性，非重力污水收集与 处理系统作为一项新兴技术， 可以利用其自身优势解决很多 重力系统难以解决甚至无法解 决的问题，它的发展前景可见 非比寻常。 （作者单位：黄山 拓达科技有限公司）
