耿舒暢,關(guān)宇辰

(大連民族大學(xué) 建筑學(xué)院，遼寧 大連 116605)

針對中國北方農(nóng)村污水直排及水環(huán)境改造的問題研究
——以大連市普蘭店區(qū)小鹽場周邊村鎮(zhèn)為例

耿舒暢,關(guān)宇辰

(大連民族大學(xué) 建筑學(xué)院，遼寧 大連 116605)

隨著中國城市化進程的加深，農(nóng)村傳統(tǒng)的生產(chǎn)、生活方式都發(fā)生了較大改變，農(nóng)村生態(tài)環(huán)境也受到了極大的挑戰(zhàn)。水資源、水環(huán)境的不斷惡化就是諸多問題中較為凸顯的一個，這不但制約了農(nóng)村區(qū)域經(jīng)濟的發(fā)展，而且與建設(shè)社會主義新農(nóng)村的發(fā)展方向背道而馳?；诒狈睫r(nóng)村排污及水環(huán)境改造的課題研究，選取大連市普蘭店區(qū)小鹽場周邊的三個自然村落作為探究對象，結(jié)合當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活模式以及實際經(jīng)濟狀況提出具體的解決思路和辦法，探索出一套相對完善的農(nóng)村污水處理和建設(shè)宜居村鎮(zhèn)的工作對策，為北方地區(qū)村鎮(zhèn)規(guī)劃改造提供參考。

農(nóng)村；污水直排；水環(huán)境；村鎮(zhèn)景觀

1 水質(zhì)污染情況

普蘭店區(qū)下轄11個街道、5個鎮(zhèn)、2個鄉(xiāng)、1個滿族鄉(xiāng)，截至2016年，普蘭店區(qū)人口73.9萬。選擇普蘭店區(qū)所轄的7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為調(diào)研對象，16個供水工程作為檢測取樣點。2012年，檢測數(shù)量120份(枯水期和豐水期各一次，下同)，2013年檢測數(shù)量100份，2014年檢測份數(shù)80份，共計300份。嚴格遵照現(xiàn)行《生活飲用水標準檢驗方法》(GB/T5750-2006)對取樣點的水質(zhì)進行檢測，4 h內(nèi)完成水樣的采集、保存、運送以及樣品最終送達實驗室。在水樣采集環(huán)節(jié)，以滅菌的500 mL具塞玻璃瓶采集水樣供微生物指標檢測；用聚烯塑料桶采集 2.5 L 水樣供感官性狀各部分一般化學(xué)指標檢測，其中檢測指標包括：色度、渾濁度、肉眼可見物、pH值、各類金屬和化合物質(zhì)以及總硬度，除此之外還包括像氨氮、硝酸鹽、總大腸菌群、耐熱大腸菌群等共計19個項目的指標檢測。水樣檢測儀器設(shè)備有：分光光度計、 PHS-3C型PH計、濁度儀。針對檢測指標項目的評價，參照《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB T5749-2006)。

2012-2014年大連市原金州區(qū)和普蘭店區(qū)周邊農(nóng)村生活用水水質(zhì)調(diào)查基本情況見表1。

表1 原金州區(qū)和普蘭店區(qū)周邊村鎮(zhèn)生活用水水質(zhì)檢測

對表1數(shù)據(jù)進行分析：橫向比較，枯水期和豐水期季節(jié)不同，檢測合格率差異較大；縱向比較，2012-2014年，周邊農(nóng)村生活水質(zhì)合格率逐年下降，三年平均合格率為64.67 % ，其中不合格指標包括：渾濁度、可見物、色度、耐熱大腸菌群、消毒劑指標、硝酸鹽、錳等。經(jīng)過進一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成這種局面的主要原因是生活和工業(yè)污水排放污染水源周邊環(huán)境，大量使用含氮化肥導(dǎo)致地下水被污染。

2 生活污水排放現(xiàn)狀及成因

小鹽場周邊是李店村、隋屯和唐屯三個自然村以及部分外遷戶組成的一個大型混居區(qū)域。由于該區(qū)域內(nèi)住房、耕地、濕地相互交錯在一起，整個區(qū)域內(nèi)居民隨意排放的生活污水嚴重影響了周邊的地表水質(zhì)和生活環(huán)境。

(1)村鎮(zhèn)居民一直沿用的污水直排方式是造成整個區(qū)域內(nèi)水環(huán)境極度惡劣的主要原因。由于當?shù)氐纳a(chǎn)很少使用有機肥澆灌作物，人畜排泄物也就無需再蓄積起來，而是連同生活污水一起直接排放到污水渠中。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)很多住戶直接將衛(wèi)生間架設(shè)在排污渠上，糞水直接落入水渠中。由于人畜糞尿中的氨氮溶淋性較強，這就造成該區(qū)域污水氨氮含量偏高，加之當?shù)氐奈鬯耆揽孔匀挥晁臎_刷來達到整體水質(zhì)凈化的需求，導(dǎo)致在干旱少雨的東北農(nóng)村地區(qū)存在一種普遍現(xiàn)象，散發(fā)著惡臭的排污明渠或是橫穿或是環(huán)繞在整個村鎮(zhèn)周圍，增加相應(yīng)的污水處理系統(tǒng)是解決這一現(xiàn)象的根本方法。

(2)不良的垃圾丟棄方式和垃圾固液不分的現(xiàn)狀加劇了這一區(qū)域內(nèi)污染的擴散。小鹽場周邊三個自然村(李店村、隋屯、唐屯)都沒有健全的垃圾集中和回收系統(tǒng)，居民的生活垃圾被隨意丟棄，排污渠周圍漸漸形成了多處生活垃圾堆放點。固態(tài)垃圾和液態(tài)的污水雜糅在一起相互影響，排污渠多處水道被固體垃圾堵塞，污水在堵塞處匯積，并通過滲透的方式緩慢地污染著深層的地下水，而當?shù)鼐用裰饕揽看蚓退练e水的方式獲得生活、灌溉用水。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)很多居民的生活取水井和灌溉用水積水池與排污渠之間的距離甚至不超過10 m，三者之間交叉污染的幾率很高。還有部分居民為了生產(chǎn)方便，直接以人工引流的方式將污水渠中的污水引入到田地邊的小水池中，經(jīng)過簡單的沉淀后就澆灌菜地。這不僅增加了污水擴散的范圍，更加劇了污染物對居民身體健康的危害。

3 改造構(gòu)想與措施

根據(jù)大連市普蘭店區(qū)小鹽場周邊村鎮(zhèn)居民的生產(chǎn)生活方式、行為習(xí)慣、利害關(guān)系等因素綜合考慮，采用傳統(tǒng)污水地表漫流的土地處理系統(tǒng)，將現(xiàn)有排污渠的改造與周圍村落的景觀營造相結(jié)合，在保證低能耗、低投入的前提下解決當?shù)鼐用裰迸盼鬯畠艋膯栴}和排污渠局部功能規(guī)劃不合理、渠道沿線生態(tài)景觀持續(xù)惡化的問題。

3.1 采用高效率、低成本的污水處理技術(shù)

針對當?shù)匕钡獮橹饕廴驹吹膹N房、衛(wèi)生間的直排污水，在參考了國內(nèi)不同類型的農(nóng)戶污水分散式土地處理系統(tǒng)后，在武漢大學(xué)張亮先生針對滇池北岸居民散戶污水處理提出的改良型三格化糞池、復(fù)合基質(zhì)慮床和人工濕地系統(tǒng)的新型組合工藝基礎(chǔ)上進行了改良，原污水處理流程和改良后的污水處理流程如圖3-4。新的土地凈化系統(tǒng)不僅解決了散戶污水排入污水渠前的水質(zhì)凈化問題，而且在污水匯集到河道后，利用排污渠的地勢坡度分段對污水進行反復(fù)的循環(huán)凈化。這種利用當?shù)卦信潘牡貏莶钸_到地表漫流凈化污水的處理方法與城市污水常用的集中處理方法完全不同，它既不需要龐大的污水收集管網(wǎng)和巨額的管網(wǎng)建設(shè)費用，也不需要消耗大量的清潔水作為污染物的輸送介質(zhì)，同時完全消除了凈化系統(tǒng)自身對動力電源的依賴。這種凈化方法操作簡單、成本低廉、更適合當?shù)氐慕?jīng)濟條件。

圖3 原污水處理流程圖

圖4 改良后污水處理流程圖

3.2 因地制宜地進行技術(shù)改良

由于南北方的地域、氣候、土壤等條件的差異，在具體的實施過程中需要根據(jù)項目實際環(huán)境進行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，從而達到排污渠凈化系統(tǒng)改造的最高性價比。本文針對北方地區(qū)耕種習(xí)慣和農(nóng)作物使用情況，將廢棄的秸稈粉碎后加入到復(fù)合基質(zhì)濾床里。通過模擬實驗，加入秸稈后的基質(zhì)慮床在單次過濾污水時就能將污水中的氨氮含量降低50 %。為了增加慮床對污水過濾的效能，對排污渠兩側(cè)的緩坡和整個河道再次進行優(yōu)化改造，如圖5。

圖5 改良后排水渠斷面

首先通過改造將排水渠側(cè)壁設(shè)計為梯田式的階梯吸附過濾系統(tǒng)，變相延長了慮床與污水接觸的面積，污水以疊水的方式從排污渠兩側(cè)的緩坡上經(jīng)過二次凈化后再流入排污渠。其次將橫穿村落的排污渠分成多個段落，在每個段落的河道內(nèi)設(shè)有多重植物基質(zhì)吸附慮床，這樣能夠保證河道兩岸不同位置排放的污水均能夠得到充分的過濾和凈化。經(jīng)過以上的技術(shù)改良，使得污水在水渠中的凈化次數(shù)翻倍提升，整個土地凈化系統(tǒng)的時效性得以延長。

3.3 結(jié)合居民的實際生產(chǎn)生活需求增設(shè)新功能

改良后的凈化系統(tǒng)除了滿足對水質(zhì)凈化的功能外，還需要充分考慮到當?shù)鼐用駥嶋H生產(chǎn)生活中的其他需求，比如防洪排澇和耕種澆灌。由于北方的排污渠大都是在瀉洪明渠的基礎(chǔ)上演化而來的，所以改造后的排污渠依然要具有泄洪功能，如圖6。

圖6 排水渠的過濾及防洪功能

將河道中的慮床底部進行了抬高鏤空處理，這樣既能夠滿足瞬時雨量增大帶來的洪峰排泄的問題，也能夠滿足枯水期污水量少、流速緩慢的過濾問題。另外，針對附近居民就近取水澆灌作物的需求，在河道上分段設(shè)計了多處集水池，凈化后的污水沿引流渠流入集水池中，但污水注滿集水池后會繼續(xù)流回到主河道內(nèi)。集水池的設(shè)計既能滿足居民的澆灌需求，也能像海綿一樣吸附雨水緩解洪峰。以上新增的功能保證了當?shù)鼐用竦膶嶋H生產(chǎn)生活需求，比單純的土地漫流處理系統(tǒng)具有更強的適應(yīng)性和生命力。

3.4 注重和周圍村鎮(zhèn)環(huán)境的整合與提升

由于小鹽場當?shù)氐呐盼矍M穿了三個自然村，明渠兩側(cè)的空間自然演變?yōu)榫用襁M出村落的通道，排污渠的改造必然會影響到兩側(cè)居民的出行與生活。從項目對當?shù)匚磥淼陌l(fā)展角度看，其價值不應(yīng)該僅僅體現(xiàn)在水質(zhì)凈化這一個環(huán)節(jié)上，改善村鎮(zhèn)的整體環(huán)境、提升居民的生活質(zhì)量和幸福感也尤為重要。過去在涉及到此類課題時往往只注重凈化技術(shù)問題，忽視了與之相關(guān)的環(huán)境問題。經(jīng)過本次課題的研究，未來的農(nóng)村污水明渠改造項目應(yīng)該將環(huán)境因素一并納入到研究范圍中來，既要完成水質(zhì)凈化的目的，又要考慮到居民與水渠改造項目之間的關(guān)系，在參與度、融入度和美觀性上綜合提高排水渠及周邊的環(huán)境。

4 結(jié) 語

本次課題在武漢大學(xué)張亮先生提出的改良型三格化糞池、復(fù)合基質(zhì)慮床和人工濕地系統(tǒng)的新型組合工藝基礎(chǔ)上進行了改進，以大連市普蘭店區(qū)小鹽場周邊的三個村為代表，針對東北農(nóng)村污水直排及水環(huán)境改造的問題提出了設(shè)計方案，方案利用秸稈作為吸附基質(zhì)，采用土地漫流凈化處理的方式，結(jié)合當?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活方式，對排污渠功能進行設(shè)置，對周邊整體景觀進行改造。該方案既節(jié)省資金又節(jié)約能源，同時具有提升村鎮(zhèn)整體環(huán)境的功能，對解決北方農(nóng)村水環(huán)境和村鎮(zhèn)景觀建設(shè)提供參考，但仍有以下四個問題有待解決：

(1)從宏觀上看，雖然早在“八五”、“九五”期間中科院沈陽應(yīng)用生態(tài)所的研究就已經(jīng)表明，中國北方寒冷地區(qū)利用地下土壤滲濾法處理生活污水是可行的，但實際情況卻是東北96 %的村莊仍沒有排水渠道或污水處理系統(tǒng)。

(2)從微觀上看，東北地區(qū)的地域和氣候差異均很大，如果不在凍土層以下著手做出改良設(shè)計，則該方法很難在高緯度、高寒地區(qū)使用。

(3)從資金投入上看，如果政府能夠劃撥資金進行專項扶持，并通過立法明確村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施標準，那么將大大加快中國農(nóng)村水環(huán)境問題的解決。

(4)從效能上看，土地吸附原理對于工業(yè)污水中金屬物質(zhì)的吸附作用還不明顯，這是需要進一步研究的問題。

[1] 張亮. 農(nóng)戶污水分散式土地處理系統(tǒng)研究[D]. 武漢：武漢大學(xué), 2009：2-5.

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(責任編輯 鄒永紅)

A Study on Problems of Rural Sewage Drainage and Water Environment Reconstruction in North China——A Case of Small Villages in Xiaoyanchang Village, Pulandian District, Dalian

GENG Shu-chang， GUAN Yu-chen

(School of Architecture, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China)

With the deepening of urbanization in China, the traditional rural production and lifestyle have changed greatly, and the rural environment has also faced a great challenge. The deterioration of water resources and water environment is one of the most prominent problems, which not only restricts the development of rural regional economy, but also runs counter to the direction of our construction of new socialist countryside. Based on the study of rural sewage and water environment reform in northern China, three natural villages around Xiaoyanchang Village in Pulandian district of Dalian were selected as the objects of study. Based on the production and living patterns of local residents and the actual economic situation, the paper proposed specific solutions and methods, and explored a set of relatively perfect rural sewage treatment and construction of livable villages and towns of the work of countermeasures, which provided a reference for the planning and transformation of villages and towns in northern areas.

rural areas; direct discharge of sewage; water environment; village landscape

2016-10-28；最后

2016-12-13

中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目。

耿舒暢(1979-)，男，遼寧大連人，講師，主要從事空間環(huán)境展示與設(shè)計研究。

2096-1383(2017)01-0067-04

S

A