組合式污水處理體系在武陵山片區農村的應用研究

隋惠權，范中軍

(1.大連民族大學 建筑學院，遼寧 大連，116605；2.重慶市秀山縣城鄉建委，重慶，409999)

組合式污水處理體系在武陵山片區農村的應用研究

隋惠權1，范中軍2

(1.大連民族大學 建筑學院，遼寧 大連，116605；2.重慶市秀山縣城鄉建委，重慶，409999)

為了保護武陵山片區的生態環境和水資源的清潔，針對武陵山片區的實際特點，結合重慶秀山縣11個鄉鎮污水處理工程的實際應用經驗，對武陵山地區農村生活污水處理體系構建的技術路線、規劃設計原則提出部分建設性意見，達到方便可行，經濟適用和易于推廣的目的。

武陵山片區；農村生活污水；處理系統；規劃建設形式

武陵山地區是我國內陸跨省交界面積最大、人口最多的少數民族聚居區，也是國家西部大開發和中部崛起戰略交匯地帶。土地總面積約為15萬平方公里，含蓋50余縣(市、區)，總人口約3 000萬人，其中有土家族、苗族、侗族等30多個少數民族。這里水資源十分豐富，區內有烏江、清江、澧水、酉水、沅江、沱江、資水等主要河流。隨著我國經濟社會的快速發展，特別是西部開發、新農村建設、高山移民和城鎮化戰略的實施，農村居民原始的耕作方式、生活習慣和居住條件已發生了巨的大變化。自來水，衛生潔具、洗衣機、沐浴等設施已逐漸步進入尋常百姓家，致使生活垃圾和污水排放量急劇增加。另外隨著農村耕作方式的改變以及化肥的大量使用，也使得原始的農村生活污水的消化途徑，發生了巨大的改變。“垃圾靠風刮，污水靠蒸發”這句話一度比較形象地描述了農村生活垃圾和污水無序排放的現狀。生活垃圾和污水無序排放，會造成農村河道水體變黑發臭、魚蝦絕跡、蚊蠅孳生、疾病泛濫。生活污水通過小溪和河流沿途多渠道集中流入主要江河中，致使主要江河水體沿途及下游水域嚴重污染。

根據國發〔2010〕46號《全國主體功能區規劃》和《武陵山片區區域發展與扶貧攻堅規劃》(2011～2020年)的文件精神，已將武陵山片區規劃為生態保護發展區。為了落實生態保護的宗旨，垃圾和污水處理問題一度被提上日程。針對武陵山片區的地理位置、區域環境及人居特點，因地制宜地選擇污水收集和處理方式，達到生態、環保、經濟、適用和可持續發展目的是當務之急。

1 武陵山地區環境氣候條件和人居特點

武陵山地區是我國重要的生態屏障。這里氣候濕潤，無霜期較長，春秋多低溫陰雨，年平均降水量約1 100 mm左右。境內森林覆蓋率達60.1%，是我國亞熱帶森林系統核心區、長江流域重要的水資源涵養區和生態屏障如圖1。

圖1 武陵山片區及長江流域圖

這里傳統民居一般依山傍水而建，沿江、河、道路兩旁呈狹長區帶，居住區比較分散，且隨地形的起伏高差變化較大，又多為卡斯特地層與地貌特征。過去由于交通不發達，這里的農村百姓大多過著自給自足的生活，其生活污水一般是養豬或漚糞，作為農田肥料來使用的，污水中的有機物在農田中被農作物吸收，轉化為農作物的營養物質，很少流失到水體中去，因此，對環境影響不大。但隨著我國經濟社會的快速發展，這里的一切也在悄然發生著改變。城鎮化、美麗鄉村建設、特色村寨、環境整治、五水共治就是其中的一項重要內容。

2 武陵山片區農村生活污水主要處理工藝選擇

根據武陵山地區農村村鎮居民的居住特點和建筑物的分布形式，如果按著一般傳統城鎮污水集中處理的方式進行設計和施工必將帶來諸多不實用性和經濟上的巨大浪費。不但修建集中污水處理廠需要占用較大的空間和土地資源，僅僅埋設一二級管網一項的預算費用就遠遠超出其期望值。而且即使集中污水處理設施建成后，管理運營和費用在現時武陵山片區農村也是一個很棘手問題。

由于農村生活污水中的污染物多為有機物，據對有關資料分析可知SS約為100～500 mg·L-1；COD約為62.06～314.05 mg·L-1；NH3-N為0.26～40.50 mg·L-1；TP約為0.45～12.11 mg·L-1,其生化性能較好，一般以生物處理方法為主[1]。通常生物處理方法從工藝上可分為：厭氧生物處理和好氧生物處理兩種；從處理模式上又可分為集中處理和分散處理兩種。集中處理多采用好氧生物處理方法，適用于城鎮和居住比較集中、經濟相對發達的鄉鎮，技術成熟、運行可靠、處理效果好，但基建投資大、運行費用高、剩余污泥難處理；分散處理方法一般為厭氧生物處理，處理設施投資少、運行費用低，但相當一部分處理設施存在著處理效果不穩定、難以達到排放標準等問題。

目前在武陵山片區農村已推廣使用的處理方式和方法主要有以下幾種。

2.1 生活污水凈化沼氣池

生活污水凈化沼氣池是采用厭氧發酵和兼性生物過濾相結合的技術方法，將生活污水中的有機物分解轉化成CH4、CO2和水，達到生活污水凈化處理的目的。其優點是運行穩定、不需要動力、管理簡便、剩余污泥少、可回收利用沼氣能源，可建在綠化或菜地下面，不占用耕地。但從目前使用情況來看，在技術上也存在一定問題，主要是農村居住分散，每戶人口相對較少，產氣量不足，閑置較多，污水停留時間長，出水中部分指標不能完全達到排放標準等問題。

2.2 生物化糞池

化糞池是一種利用沉淀和厭氧發酵的原理，去除生活污水中有機物的前端處理設施。生活污水進入化糞池經過12～24 h的沉淀，大約可以去除50%～60%的懸浮物。沉淀下來的污泥經過3個月以上的厭氧發酵和分解，有機物可分解成穩定的無機污泥和水。生物化糞池可以批量定制，具有體積小，形式靈活，施工方便，有機負荷高，可實現污水-污泥一次性處理，能耗低等優點。缺點是污水停留時間較長，需不定期清掏污泥，處理效果不能完全達標等問題[2]。

2.3 穩定塘

穩定塘又稱氧化塘或生物塘，其凈化過程與自然水體的自凈過程相似。在條件允許的情況下，利用荒廢的河道、溝渠、沼澤、池塘或廢棄的水庫等地段，結合景觀特點一并設計建設而成。穩定塘污水處理系統具有基建投資和運轉費用低、維護和維修簡單、便于操作、能有效去除污水中的有機物和病原體、無需污泥處理等優點。缺點是占地面積多、受氣候影響較大、若設計或運行管理不當，則會造成二次污染，產生臭味和滋生蚊蠅，需要有前端預處理設施配合使用。

2.4 人工濕地

人工濕地(CW，Constructed Wetland)污水處理技術是70年代末發展起來的一種污水處理新技術。主要利用土壤、人工介質、植物、微生物的物理、化學、生物三重協同作用，對污水、污泥進行處理的一種技術。它具有處理效果好、對氮和磷的去除能力強、維護和管理方便、工程基建和運轉費用低以及對負荷變化適應能力強等特點[3]。適合于技術管理水平不高，規模較小的村鎮或偏遠鄉村的污水處理。配合種植水生植物，還可以達到美化環境和景觀效果。缺點是對進水質量要求比較高，需要配合前端處理設施進行必要的預處理。

2.5 單元組合式污水處理系統

上述幾種小型生活污水凈化處理裝置，比較適合武陵山地區農村的現實應用。但就其處理效果來看，各有其優勢和不足，單一處理技術通常難以滿足對生活污水的有效治理、達標排放或回收利用的要求[4]。生活污水凈化沼氣池和高效生物化糞池屬于厭氧生化處理設施，可就近埋設建在建筑物旁邊，通過充分厭氧發酵，可以去除絕大部分有機物，但對懸浮物、氮和磷的去除效果要差一些。穩定塘、人工濕地屬于生態處理方法，生態處理方法對氮和磷的處理效果相對比較理想，但對進水質量要求必較高，必須配有前置處理設施，預先去除生活污水中大顆粒、雜質及大部分有機懸浮物[5]。

綜上所述，厭氧生化處理技術和生態處理技術在處理農村生活污水方面各有千秋，能夠構成優勢互補，且都滿足武陵山地區農村對生活污水處理設施建設的一般要求，如果將它們有機地結合起來，其處理效果會更加理想。

3 武陵山片區農村污水處理體系的規劃與設計

武陵山地區群山峻嶺較多，地下水系發育，人口密度相對較大，為欠發達地區，其基礎設施建設相對薄弱。隨著我國經濟社會的不斷發展，國家扶貧政策的逐步落實，武陵山地區農村基礎設施建設和生態環境整治已被提上議事日程。例如重慶的秀山縣最近幾年已逐步對下屬的洪安、隘口、雅江等十幾個鄉鎮的垃圾收集清理和生活污水處理體系進行了統一的規劃設計和監督實施，取得了一定成效，部分經驗可以借鑒。

3.1 統一規劃，分步實施

解決好武陵山地區農村生活污水處理問題，是一個關乎生態環境和子孫后代的龐大系統工程。作為新農村建設總體規劃的重要組成部分，農村生活污水處理應堅持同步進行，統一規劃，分步實施。因為貧困地區基層政府財力有限，特別是鄉鎮政府在解決此類問題時更是捉襟見肘。統一規劃需由縣級政府來主導完成，在項目具體落實中鄉鎮政府來擔主要責任。為改善農村環境狀況，國家每年都有相應的專項資金投入，用于對我國主要江、河上游污染治理項目的啟動和配套設施的建設。縣級政府負責項目的申報和資金統籌，主導進行統一規劃和設計，積極推進、監督項目的具體落實和實施。在項目的設計中，要分清輕重緩急，對于主要環境保護區、江、河、湖泊與水體沿岸應率先實施規劃和治理；對人口居住相對密集的鄉鎮應在統一規劃的基礎上，分片或分步、集中或組團進行污水治理；對農民新村、特色村寨、高山移民等項目在規劃建設的同時，污水處理必須一并統籌考慮；對居住較為分散的原有房屋或新建住宅鼓勵優先考慮衛浴和排水設施改造，安裝必要的污水收集和分離裝置，構筑一級厭氧發酵設施，對生活污水進行前端預處理。為解決好農村生活污水處理 “重建設，輕管理”的矛盾，各級政府應盡快制定相關政策，建立激勵和監管機制，激發市場活力，逐步引導民間資本和專業化污水處理和運營管理企業進入這一領域。

3.2 因地制宜，科學建設

在規劃設計中，依據當地的實際情況，因地制宜地選擇工藝合理、切實可行的技術方案是十分必要的。貧困地區現實技術力量還比較薄弱，應聘請具有一定設計經驗和專業資質的設計團隊進行專業規劃設計。在設計中要充分了解當地居民，特別是少數民族居民的生活習俗和居住特點；了解當地的地形、地貌、水文、地質、環境、自然資源以及江河流域水系特點；了解相關法律、政策和公眾意愿。處理好舊村落改造、特色村寨建設、移民新村和可持續發展之間的銜接關系，同時還要注意對原始特色村落、村貌、特色民族建筑及文化傳承的保護。

針對新農村建設的集中連片區，在規劃設計和建設的同時，應統籌考慮設計和建設污水收集、處理和排放管網，實行雨污水分流制；生活污水經處理設施處理后，排放可實行合流制；對舊村莊的改造，在已建有合流制管網的情況下，在節點處采用截流方式將污水送入污水處理設施；原有化糞池應盡可能地利用和改造，經二級厭氧發酵處理后再接入人工濕地；一級厭氧發酵池可根據建筑的排列走向、室內主要排水設施位置、排水管線和給水設施的布置情況，臨近建筑物就近興建；二級厭氧發酵池、穩定塘或人工濕地可集中異地建；對居住較分散的住戶對廁所進行改造后，安裝高效生物化糞池或生活污水凈化沼氣池并與庭院式小型人工濕地構成組合。

污水處理設施的選址應根據當地及少數民族的生活習俗，房屋的坐落位置，地形條件及風向，盡可能選在綠化地、荒地、洼地和河塘邊，就近集中或分設。應以少占用耕地，縮短排水管道，減少土石方工程量，降低建設與運營管理成本為主要控制目標。依據場地特征、污水處理要求、所處理污水的性質來確定系統的技術工藝和單元組合形式如圖2。

可選擇單一式、并聯式、串聯式和組合式等方式靈活設計；生態穩定塘、人工濕地在設計建設的同時需要考慮周邊的地形條件，兼顧景觀效果，形狀和形式可以多樣化，對地形起伏落差較大的場地亦可采用多級跌水曝氣的方式以提高處理效果；與河岸整治和景觀帶建設工作相結合，處理好兩者之間有機的銜接關系，構建完美整體效果；與生態農業相結合，在干旱缺水地區，考慮處理后的水能夠方便再生循環與利用；對具有喀斯特地質特征地區的集中或分散建設的居民生活污水的處理設施要做好嚴格防滲處理，以免地下水遭受二次污染。

圖2 單元組合式污水處理系統

4 結 語

武陵山片區是我國重要的生態屏障，也是我國扶貧攻堅的先行試點區，經濟欠發達，基礎設施建設相對薄弱。隨著我國西部開發戰略的實施及城鎮化進程的不斷深入，高山移民和社會主義新農村建設的同步進行，綠色環保理念也在逐步得到加強。國家每年都投入一定的相應資金，用于對農村環境的整治，其中垃圾和污水處理就是一項重要的內容。針對武陵山地區農村的人居環境特點，因地制宜地選擇和設計適宜當地氣候條件、建筑形式和居住特點的農村生活污水處理體系，搞好規劃設計，推動農村環境綜合治理和美麗鄉村建設是十分必要。

[1] 孫瑞敏．我國農村生活污水排水現狀分析[J].能源與環境，2010(5): 33-34.

[2] 周偉，張寬地，趙秋利. 農村污水處理技術應用及對策分析[J] . 價值工程， 2017(1)：109-110.

[3] 劉建明，丁凝.簡談人工濕地凈化農村污水研究進展[J] .能源研究與管理， 2014(3)：9-12.

[4] 黃寧陽，尚斌斌.湖北農村污水治理現狀調查與思考[J].湖南農業科學,2016(2)：57-59.

[5] 董亞楠,羅穆喜,李想,等.南方地區部分污水處理工藝現狀及技術分析[J] .凈水技術, 2016,35(5):32-37，51.

(責任編輯 王楠楠)

Application Study of Combined Sewage Treatment System in Rural Township of Wuling Mountain Areas

SUI Hui-quan1, FAN Zhong-jun2

(1.School of Architecture, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605，China;2.Urban and Rural Construction Committee, Xiushan Chongqing 409999, China)

In order to protect the ecological environment and clean water resources in Wuling Mountain areas, aiming at their actual characteristics, this paper puts forward several construction opinions about the technical roadmaps and planning design principles for rural sewage treatment suitable in Wuling Mountain areas, which are combined with the application experiences of sewage treatment projects in 11 townships of Xiushan County, Chongqing. The method is convenient, affordable and easy to popularize.

Wuling Mountain area; rural domestic sewage; treatment system; planning construction form

2017-03-06；最后

2017-03-29

中央高校基本科研業務費專項資金資助項目(DC201502040303)。

隋惠權(1960-)，男，遼寧丹東人，教授，主要從事減災防災與特色村鎮規劃研究。

2096-1383(2017)03-0244-04

TD 992

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