反思&變革——農村污水負壓收集及源分離排污系統

時間：2017-02-24 來源：水世界訂閱號 作者：

水世界導語

環境形勢的惡化，使得環保從國家層面上被給予更多重視，環保壓力亦在增大，改善環境質量，提升人居舒適度成為一種需求。復制西方早期城鎮化而形成的常規排污排廢模式出現的高能耗、資源流失等弊端開始顯現，因此探索低碳、循環、資源回收的可持續的發展對策是現實要求。本期微水會很榮幸邀請到萬若環境農村事業部總經理侯艷峰為大家分享污水負壓收集及源分離排污系統的相關知識。

重要提醒，以下核心內容有：

1、侯總就源分離理念出現的背景，源分離系統組成，系統技術構成，技術特點及優勢，應用領域等五方面分別闡述，并輔以室內項目、新農村建設項目、公共排污、無管網收集等相關領域案例進一步說明這一系統的應用。

2、侯總就負壓臭氣和沼氣如何解決，管徑、成本、運行周期、投資，管道堵塞及檢修如何解決等十余個問題給予了具體詳盡的解答。

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第46期主要內容綱要

主題：農村污水負壓收集及源分離排污系統

提綱：

1、公司介紹

2、技術背景

3、源分離系統

4、系統組成

5、系統創新點

6、典型案例

分享嘉賓：侯艷峰 萬若環境 總經理助理 農村事業部總經理

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內容分享

在闡述主要內容前，小編先就嘉賓分享中涉及的一點農村黑水、灰水、黃水做簡要介紹，方便大家更深入了解源分離理念及負壓收集系統。

黃水：即指尿液及含有少量沖洗水的尿液。

黑水：即指糞尿水；特點是水量小，污染物、營養物含量高。

灰水：即指不含糞尿的生活污水，包括廚房水、洗澡及洗衣污水；特點是水量大，污染物含量低，是水回用技術的優質水源。

【初衷】“常規模式”弊端現 反思之下概念生

19世紀中葉歐洲由于城市供水改善，沖水馬桶大量普及，對原來糞尿收集清潤系統造成沖擊，并發展成廁所廢水與其他城市廢水、雨水混合排放

然而人類糞尿中含有生活污水中絕大部分營養鹽和大部分有機物，最后生活污水中的氮、磷、鉀等營養鹽一部分隨出水流失，另一部分被降解成為污泥組成部分。由于混合污水污泥成分復雜很難作為農業營養源。因此，這一模式違背了自然界循環規律。

對于這一高耗水、高耗能、不可持續的排水模式，歐洲于上世紀開始反思并研究新的替代方案，但只能悔不當初，因此，新興發展中國家在新的理念下探索新的替代模式儼然已成為現代科學界的共識。在一系列探索中，生態排水、源分離等新概念出現。我國專家和學者對源分離技術也是支持和肯定的。

就我國來看，人口數量龐大，城市化規模亦在擴大，因此構建低碳、微循環、資源回收的水管理模式已不再是戰略追求，現實問題正逼迫我們尋求低碳、節水、資源回收的新理念和新技術。

【探索】農村處理模式不完善 可持續方案探索中

集中式排水模式大規模興建浪潮下，我國農村也出現了對集中處理模式的不適應，如污水處理投資90%在收集上，因農村面積廣泛，管網建設存在分散投資問題；管網建設滯后致使污水處理設施閑置，導致農村污水處理發展遲緩。

在我國農村快速發展的時期，農村不能也不應拷貝西方或我國早期城市化中固有處理模式。

針對我國農村已有但不完善的傳統合流管網和新建區域，通過源分離系統改變傳統處理模式，探索我國農村排水可持續發展方案。

1、源分離理念

排泄物雖然僅占污水的1%，但含有污水中絕大部分氮磷和大部分有機物。源分離是將高濃度的人類糞尿和其他雜排水分離，從糞尿中收集能量和資源。不含人糞尿的雜排水和混合污水排放相比，由于不含沖廁水總量可減少1/3到1/2，污染負荷大大降低；可以用遠低于傳統污水的能量及資金投入得到凈化和分散再利用的效果。

源分離系統突出的特點是構建一個微循環系統，最大限度的實現資源回收利用。該系統以源分離、微循環、資源回收為導向的排水系統，在模式上最大程度的降低耗水和調水，構成微循環和微降解。同時修復廢物、肥料、農業食品這一物質循環，從遠距離輸送末端處理改成源頭管理模式。

2、源分離系統組成

源分離系統是以負壓收集為支撐，將黑水、黃水、灰水分質收集的系統。其由不同收集終端組成的收集系統，運輸、暫存污水的負壓管網和負壓泵站，后期處理和資源化系統三個重要部分組成。

整個系統可以綜合不同的源頭分離形式、物料特點、重力、流體運輸特點、客戶要求具體出不同的系統構架。系統內的黑水、黃水、灰水應用負壓收集系統單獨收集實現源頭減量，同時獲得高濃度的黑水和黃水便于處理和利用�；宜衫弥亓α骰蜇搲号潘占蛛x，分離后的灰水污染物濃度非常低是優質的中水水源。

源頭收集—負壓收集潔具

源分離系統源頭收集部分由負壓便器完成。負壓便器由幾種形式構成，可根據不同需求選擇。如混排式坐便器、蹲便器、小便器，分離式便器可將糞便和尿液分別分離。

原理是利用少量的尿液或沖便水流動性和潤滑作用的特點，用環境空氣將糞尿沖入密封的負壓收集系統。這種便器兼具傳統旱廁節水的優點和常規水沖便器舒適衛生性能，同時通過技術和結構上的創新使能耗低于常規沖水便器的供水能耗。

收集中部—運輸及儲存部分

運輸管網為負壓收集，通常采用50到160之間的PE管或PVC管，整個系統是處于密封負壓狀態，不會有外泄或積存現象發生，能夠有效預防臭氣的外溢。

管網安裝相對簡單，可以與供水等其他管網同層鋪設，鋪設時對道路的破壞也非常小，因其管徑小可以適合我國農村比較復雜的地形地貌。

收集終端—收集器

這類收集終端可滿足用戶灰水或者室內重力流廁所產生的黑水收集要求。收集器可根據不同需求分室內設計和室外設計等不同類型。戶內收集可直接連接到用戶的衛浴器具，如地漏、馬桶；室外收集器可與用戶的重力流接口連接，如化糞池或滲坑。

動力源——負壓泵站

負壓泵站是源分離系統的動力源，產生系統運行所需要的負壓，暫存污水并壓力排放至后續的污水處理設施。

其原理是收集終端啟動后，通過空氣壓力差將糞便沖入管網，空氣沖洗導致負壓系統壓力增加；當壓力增加到設定高限時負壓泵開啟，保證負壓狀態；當負壓達到設定的低限時，負壓泵關閉。污水經過負壓排污管網排入罐內到達設定的排污液位后污水泵自動排污，到達設定的低限時，污水泵停止排污。

處理及資源化部分

通過源分離系統最終排放的是黑水、黃水或灰水。相對于傳統污水管網的污染物較為單一，分類處理能夠達到較好效果。比如黃水可通過簡單腐熟方式達到無害化要求后，作為較好的液體肥料還田，也可通過技術手段進行濃縮或提取氮磷等營養元素進行深加工處理；黑水厭氧發酵后的沼渣沼液可肥料化就近還田；分離的灰水由于氮磷含量低，處理難度降低，通過生物處理出水可滿足污水處理排放標準或農田灌溉水標準。

【創新】實現源頭分離 打造資源型排水系統

源分離系統的技術特點可總結為以下幾點。

1、節水、無臭。

常規水沖廁的廢水量及耗水量非常大，旱廁在保潔和廢物輸出、處理方面也存在一些局限。源分離系統利用環境空氣將糞便沖入負壓收集系統，兼具水沖廁使用便捷和旱廁節水性能。

2、源頭分離。

該系統可實現原位減量化和穩定化，改革傳統管道排污，將排泄物及大量其他廢水只進行源頭剝離，避免排泄物經稀釋后難以進行足夠凈化成為重要污染源。

源分離系統實現了高濃度排泄物在原位的減量化和穩定化，并能夠達到在原位或異地資源化使用的目的，減少了由于中轉或運輸給水體或陸地造成二次污染的隱患。

3、靈活、適應性強。

糞尿可分別收集、混合收集，也可根據不同的地理環境條件實現更有利于業主的不同形式，資源化處理模式也可相互組合。

【實踐】典型案例涵蓋多領域

1、室內負壓排水案例

該項目為當時國內最大的室內排水項目，廢水最高排放量達到400m3/h。應用負壓排水收集管道解決了特型建筑常規管網較難做的問題。

該項目如果采用傳統的集水坑+提升泵模式，空間分布較為分散，需建立多處集水坑，存在多處動力源維護問題。

下一個上海崇明島項目，因地制宜的選擇了重力流+負壓排水收集相結合模式。廁所污水選擇負壓收集；灰水的進端選擇重力流收集，遠端選擇負壓收集。這種模式盡可能做到節水，也充分做到了節能。

2、公共環境排污案例

3、無管網污水收集案例

該項目地形較為復雜，常規排水模式實施困難，負壓排水優勢得到良好體現。

4、新農村改造和建設案例

小結：誠然，這一系統在推廣和應用中也遇到了一些困難和問題，如用戶的使用習慣、環保意識、行業和政府主管部門還是習慣于移植城市模式等，目前正在進行積極的改進和調整。

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答疑環節

問題1：農村污水負壓收集系統是否存在污水腐化產生可燃氣體并發生爆炸的隱患？是如何預防的？

答：農村污水負壓收集系統的污水最終收集到負壓站儲存罐，儲存罐在設計時設有通氣管道，管道通往排氣筒，故不存在爆炸隱患。

問題2：對農村人員培訓他們的接受程度能否做到保障系統正常運行？

答：以邯鄲項目為例闡述以上問題，我們是對該村村委會進行了培訓，他們自行完成日常維護管理。

問題3：收集管網是什么材質的？負壓對標高要求嚴格，最多也就抽6米左右，所以對管道的密封要求很高。

答：收集管網有PVC和PE兩類，都是可以承壓的管道。對于管道密封通常的負壓要求是-0.04Mpa。

問題4：管徑太大對負壓的罐子或者泵也會有影響很大�？傮w能介紹一下管道設計方面的概況不？

答：管徑大小確定需要經驗和有一套嚴格的設計標準，根據終端客戶量計算系統內負壓氣量；終端管徑一般為50mm，支路管徑一般選用75mm，主路管徑一般在110-160mm。

問題5：有負壓就有臭氣，發酵還有沼氣，這兩塊怎么處理的？

答：臭氣設有除臭方案，如在后端接除臭塔。農村的畜禽秸稈黑水共發酵產生沼氣如果能夠再利用（比如供電或供燃氣）相結合就更理想了。

問題6：黑黃灰都要靠吸糞車抽走吧？目前這個產業鏈還沒生成，這個很頭大吧，城管局之類的吸糞車估計也拉不過來，他們本來就特別忙。

答：黃水、黑水和灰水處理完成后于農村不應該作為廢棄物，應該是一種資源。就我國農村來說，目前的城市市政運營管理范圍很難覆蓋到，所以我們農村處理后一般就近還田。還田利用只要符合相關國家和地方標準（做到無害化并符合土地消納利用需求），則不會導致污染。

問題7：真空設備是真空泵？此外，臭氣處理、負壓站占地面積和高度、罐體尺寸、噪聲、造價、改造成本與周期，侯總方便透露下嗎？

答：因為每個用戶的需求不盡相同，因此在設計時尺寸、設備等不相同，費用上會有變化。

問題8：想問侯總，糞便利用產沼氣，沼氣資源化有嗎？投資如何？

答：就目前來看，每個村落的用戶在幾百戶到上千戶，人口在1000-5000人之間。所以收集到的糞便相對于集中養殖的沼氣量少的多，產氣量也較少，處理量還達不到進行沼氣發電等大型再利用工藝，目前利用較多的是沼液和沼渣。

問題9：這個管道堵了很麻煩，比較難查，維修也麻煩。管道還不能太長。想問萬若在這方面采取了哪些措施呢？

答：我們過去許多年花了很大精力來解決管道堵塞的問題，比如如何讓“野蠻”使用造成的不利影響僅僅局限在被野蠻使用的廁所單元而不影響其他使用者，如何界定哪些干擾物可以進入管道系統，哪些不能？以及如何簡單有效地把不應進入系統的干擾物攔截住等等。截至目前地下管道堵塞的情況還未發生過。

從以往項目看，負壓便器入戶之后，經過培訓后農戶會比較珍惜，負壓便器使用情況良好。

問題10：是否可以在現有水廁基礎上進行改造？改造過程需要考慮哪些？

答：在現有水廁基礎上改造是可以的，現今很多新農村都是改造。改造模式也有很多種，負壓收集系統可以接入原有滲井或化糞池。

問題11：對于比較落后的鄉村，還有部分旱廁存在的，這一系統在推廣和應用時有哪些難點呢？

答：對于比較落后的鄉村如去年在康寶某鎮新農村改造項目中利用負壓便器直接入戶，進行了跨帶提升；對于難以接受這一新技術的農村，旱廁也可先不予變動，在院落中先安裝負壓收集器對量大的灰水進行收集處理。

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結束語

在新農村建設的不斷推進下，改善農村人居環境是發展的題中應有之義，面對我國農村不同于城市的環境特征，照抄照搬我國早期城鎮化形成的排水模式不可行，如何實現農村排水的資源化和可持續探索一直在進行。

本期微水會，候總主要就以下幾點進行了分享：

現今城市存在的常規排水模式源于早期西方城鎮化，其存在高能耗、高排水、資源流失的弊端。針對于此業界反思和探討，并尋求解決方式，源分離、生態排水、以資源回收為導向的排污衛生系統等概念出現。

針對我國農村存在的問題，不能照搬現有城市排水模式。源分離理念是構建微循環系統，最大力度實現資源回收利用。源分離排水系統是以微循環、源分離、資源回收為導向的資源型排水系統，該系統由不同收集終端組成的收集系統，暫存運輸污水的負壓管網及負壓泵站，后期處理和資源化系統三個重要部分組成。

負壓收集技術和源分離理念結合而產生的負壓收集排水系統與傳統水沖廁、旱廁相比，具有水耗低，衛生、安全、高檔，運行穩定，源頭減量，管理維護簡便的技術特點，完美兼具兩者優點并大膽創新。

這一以源分離理念為基礎的負壓排水系統可應用于市政排水、村鎮排水、水源地保護、特殊區域排水等諸多領域；并就相關領域應用案例進行介紹。

答疑環節，候總就群友提出的負壓收集是否存在污水腐化產生爆炸的隱患，負壓臭氣和沼氣如何解決，管徑、成本、運行周期、投資，管道堵塞及檢修如何解決等問題給予了詳實具體的回答。

總結來看，加強農村生活污水收集、處理與資源化設施建設，是推進農村環境改善的重要內容。而與城市集中式處理模式不同的源分離理念排水系統，可解決傳統排水模式高耗水、高耗能、資源流失的問題。同時負壓排水模式可解決糞便運輸、利用存在的污染物泄漏、運費成本高昂等問題；資源化處理可避免糞尿直接棄擲而引發環境問題。在未來農村水環境治理的道路上不失為一種不錯的選擇。