湖南某地農業面源污染治理試點項目探析

劉 碩，陳佳利，李燦，梁朝華，向求來

（湖南有色金屬研究院有限責任公司，湖南 長沙 410100）

長久以來，農村環境因大量使用農藥、化肥、畜禽養殖等農業生產活動對造成的水體、農田、地下水的農業面源污染問題日趨嚴重，不僅污染了環境，提高了農藥、化肥的使用量，更造成了耕地質量下降，也使得農產品質量安全得不到保障。

農業面源主要污染物一般以有機物、TN、TP為主，污染源存在多元化、隱蔽化、分散化的特點［1］，目前，國內農業面源污染治理措施主要是通過充分結合各流域污染特征，施以工程等措施，構建精準、高效的流域農業面源污染綜合治理體系［2］。

現結合湖南某地農業面源污染綜合治理試點項目的工程實例實際情況，對各項治理措施在設計時的設計思路及設計參數進行詳細的論述。

1 農業面源污染的特點及危害

1.1 農業面源污染的特點

農業面源污染主要是因土壤的擾動引起農田中的有機或無機物在降雨或灌溉過程中，借助地表徑流、農田灌溉等進入地表水體，或因畜禽養殖、居民生活污水隨意排放造成的水體污染。

1.1.1 多元性

農業面源污染污染源呈現多元化，人類的生產、生活廢物排放，大量的污染物排放超過了生態環境的自凈能力，都會給生態環境帶來影響。

1.1.2 隱蔽性和長期性

農業面源污染會隨著土地利用、氣候變化、水文地質特征呈現邊界和位置的不易識別，且一旦形成污染通過自然界自然消解周期比較長，若不通過人為干涉，在不新增污染物的前提下需要長期自然消解才能消除污染。

1.1.3 隨機性和模糊性

造成農業面源污染的因素繁多，雖然單個污染因素對污染貢獻較小，但多種污染因素的相互疊加、相互影響，會導致污染日趨嚴重，這種污染因素邊界不清，隨機性較大，是難以治理的重要原因之一。

1.2 農業面源污染的危害

農業面源污染對環境的危害是多方面的，從生態角度考慮，包括水體污染、土壤污染；從經濟角度考慮，包括農作物產量下降、農藥化肥用量提高、農作物安全性降低［3，4］；從社會學角度來看，帶來的危害包括危及飲用水安全、人類身體健康等。

2 工程概況

2.1 項目區污染概況

項目區屬亞熱帶季風氣候，四季分明，雨水豐富，雨熱同期，造成項目區水系復雜的特點，河流水系主要由枉水河及其它4條支流組成，總面積4 000公頃，其中耕地1 466公頃、居民生活區900公頃。

項目區農業面源污染問題比較突出，主要集中在污水直排造成的地表徑流污染及農業生產造成的農田面源污染，主要表現為：

1.畜禽養殖污染：根據統計，項目區共有7家規模化養殖場，大量養殖廢棄物直接排入周邊溝、渠、水塘，最后隨地表徑流入河，對周邊水體造成了嚴重污染，部分支流水系已經變黑、變臭。

2.地表徑流污染：項目區常住人口8 350人，項目區內基本無居民生活污水處理設施，生活污水基本直排，污水橫流，整體環境質量較差。

3.農田面源污染：項目區耕地主要種植單季稻和雙季稻，使用肥料以化肥為主，年平均氮肥使用量接近450 kg／公頃，過量的化肥對周邊河道、溝渠水體造成污染，下游水體氮、磷超標。

項目區污染物年排放總量詳見表1。

表1 項目區污染物年排放總量

2.2 項目建設目標

項目區內化肥農藥減量20%以上，畜禽糞污、生活污水處理利用率達到90%以上，COD排放量減少40%以上、TN排放量減少30%以上和TP排放量減少30%以上。

3 農業面源污染治理工藝

3.1 總體設計方案

根據項目區內水系特點，將項目區分成4條獨立水系，每條水系范圍內有多個水塘，通過對每條水系的水塘進行改造，并通過生態溝渠串聯，將每條水系構建為多級人工濕地系統，由點成線、由線成面，確保項目區內每個特征污染源全覆蓋。各條水系分布及污染類型詳見表2。

表2 各水系分布及污染源類型匯總表 %

3.2 各種污染類型處理方案

1.畜禽養殖污染治理方案：推行干清糞工藝，固體排泄物制成有機肥，免費提供給周邊農戶，替代化肥，液體排泄物經沼氣池、基質消納池處理后沼液回田或經下游人工濕地處理后達標排放。

2.地表徑流污染治理思路：對居民區推行單戶式凈化系統，并利用居民生活區廢棄池塘、溝渠構建多級濕地消納系統，降低生活污水、地表徑流污染的負荷，在適當位置構建景觀濕地。

3.農田面源污染治理思路：針對區域內小流域農田比重大、山塘溝渠水系發達的特點，對農田面源污染采取種養結合、測土配方、廢棄物收集、布置殺蟲燈等綠色防控措施，降低農藥、化肥使用量。

4 農業面源污染治理設計

4.1 五斗沖－李家沖水系治理設計

畜禽養殖污染治理措施：設置2座200 m3沼氣池及一座450 m3基質消納池，并通過構建兩座占地10 000 m2綠狐尾藻濕地。配套設置一座10 t／d有機肥加工廠，沼渣及畜禽養殖干清糞送有機肥廠。

地表徑流污染及農田面源污染治理措施：設置兩座占地共1 344 m2表流人工濕地，人工濕地及畜禽養殖污染綠狐尾藻濕地通過729 m生態溝渠串聯，生態溝渠根據地形地勢設置10座擋水坎。

4.2 谷家沖－張家沖水系

畜禽養殖污染治理措施：設置1座200 m3沼氣池及一座200 m3基質消納池，并通過構建兩座占地5 054 m2綠狐尾藻濕地。沼渣及畜禽養殖干清糞送有機肥廠。

農田面源污染及地表徑流污染治理措施：設置10座占地面積共計15 638 m2的景觀塘、表流人工濕地，景觀塘及人工濕地通過1 685 m生態溝渠及100 m賓格網串聯，生態溝渠根據地形地勢設置24座擋水坎，水系內居民生活污水通過設置300座四格凈化池。

4.3 趙家沖—林家沖水系

畜禽養殖污染治理措施：設置1座30 m3厭氧池及一座80m3基質消納池，并構建兩座占地2 113m2濕地。沼渣及畜禽養殖干清糞送有機肥廠。

農田面源污染及地表徑流污染治理措施：設置1座面積3 063 m2的表流人工濕地，綠狐尾藻濕地及人工濕地通過2 468 m生態溝渠串聯，生態溝渠根據地形設置20座擋水坎。設置150盞殺蟲燈。

4.4 城鎮污水橫向水系

地表徑流污染及農田面源污染治理措施：構建3座占地面積11 931 m2的景觀塘及表流人工濕地，景觀塘及人工濕地通過206 m生態溝渠串聯，生態溝渠根據地形地勢設置4座擋水坎。

5 投資及運行效果分析

該項目總投資2 950萬元，處理措施覆蓋耕地1 427公頃，項目實施后項目區COD、TN、TP削減量分別為38.09 t／a、27.14 t／a、1.15 t／a，削減率分別為41.09%、66.39%、51.36%，超出了預期目標。

6 結 論

1.該項目根據污染特點，結合項目區地形地勢，通過構建多級人工濕地系統，處理后排入水體內的水質有明顯改善，達到預期目標。

2.養殖糞污經過收集后制成有機肥，免費提供給周邊農戶，減少化肥的投入量。

3.通過設置殺蟲燈構建水稻病蟲害專業化綠色防控措施，降低農藥使用量。

4.該項目工藝投資省、運行穩定、抗沖擊能力強、維護簡單，在治理農業面源污染方面具有推廣意義。