隋惠權(quán)，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(xiāng)建委，重慶，409999)

組合式污水處理體系在武陵山片區(qū)農(nóng)村的應(yīng)用研究

隋惠權(quán)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(xiāng)建委，重慶，409999)

為了保護武陵山片區(qū)的生態(tài)環(huán)境和水資源的清潔，針對武陵山片區(qū)的實際特點，結(jié)合重慶秀山縣11個鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程的實際應(yīng)用經(jīng)驗，對武陵山地區(qū)農(nóng)村生活污水處理體系構(gòu)建的技術(shù)路線、規(guī)劃設(shè)計原則提出部分建設(shè)性意見，達到方便可行，經(jīng)濟適用和易于推廣的目的。

武陵山片區(qū)；農(nóng)村生活污水；處理系統(tǒng)；規(guī)劃建設(shè)形式

武陵山地區(qū)是我國內(nèi)陸跨省交界面積最大、人口最多的少數(shù)民族聚居區(qū)，也是國家西部大開發(fā)和中部崛起戰(zhàn)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(qū))，總?cè)丝诩s3 000萬人，其中有土家族、苗族、侗族等30多個少數(shù)民族。這里水資源十分豐富，區(qū)內(nèi)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(jīng)濟社會的快速發(fā)展，特別是西部開發(fā)、新農(nóng)村建設(shè)、高山移民和城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的實施，農(nóng)村居民原始的耕作方式、生活習慣和居住條件已發(fā)生了巨的大變化。自來水，衛(wèi)生潔具、洗衣機、沐浴等設(shè)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(nóng)村耕作方式的改變以及化肥的大量使用，也使得原始的農(nóng)村生活污水的消化途徑，發(fā)生了巨大的改變?！袄匡L刮，污水靠蒸發(fā)”這句話一度比較形象地描述了農(nóng)村生活垃圾和污水無序排放的現(xiàn)狀。生活垃圾和污水無序排放，會造成農(nóng)村河道水體變黑發(fā)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(jù)國發(fā)〔2010〕46號《全國主體功能區(qū)規(guī)劃》和《武陵山片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅規(guī)劃》(2011～2020年)的文件精神，已將武陵山片區(qū)規(guī)劃為生態(tài)保護發(fā)展區(qū)。為了落實生態(tài)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(qū)的地理位置、區(qū)域環(huán)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(tài)、環(huán)保、經(jīng)濟、適用和可持續(xù)發(fā)展目的是當務(wù)之急。

1 武陵山地區(qū)環(huán)境氣候條件和人居特點

武陵山地區(qū)是我國重要的生態(tài)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(nèi)森林覆蓋率達60.1%，是我國亞熱帶森林系統(tǒng)核心區(qū)、長江流域重要的水資源涵養(yǎng)區(qū)和生態(tài)屏障如圖1。

圖1 武陵山片區(qū)及長江流域圖

這里傳統(tǒng)民居一般依山傍水而建，沿江、河、道路兩旁呈狹長區(qū)帶，居住區(qū)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(fā)達，這里的農(nóng)村百姓大多過著自給自足的生活，其生活污水一般是養(yǎng)豬或漚糞，作為農(nóng)田肥料來使用的，污水中的有機物在農(nóng)田中被農(nóng)作物吸收，轉(zhuǎn)化為農(nóng)作物的營養(yǎng)物質(zhì)，很少流失到水體中去，因此，對環(huán)境影響不大。但隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，這里的一切也在悄然發(fā)生著改變。城鎮(zhèn)化、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、特色村寨、環(huán)境整治、五水共治就是其中的一項重要內(nèi)容。

2 武陵山片區(qū)農(nóng)村生活污水主要處理工藝選擇

根據(jù)武陵山地區(qū)農(nóng)村村鎮(zhèn)居民的居住特點和建筑物的分布形式，如果按著一般傳統(tǒng)城鎮(zhèn)污水集中處理的方式進行設(shè)計和施工必將帶來諸多不實用性和經(jīng)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(shè)一二級管網(wǎng)一項的預(yù)算費用就遠遠超出其期望值。而且即使集中污水處理設(shè)施建成后，管理運營和費用在現(xiàn)時武陵山片區(qū)農(nóng)村也是一個很棘手問題。

由于農(nóng)村生活污水中的污染物多為有機物，據(jù)對有關(guān)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(zhèn)和居住比較集中、經(jīng)濟相對發(fā)達的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，技術(shù)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(shè)施投資少、運行費用低，但相當一部分處理設(shè)施存在著處理效果不穩(wěn)定、難以達到排放標準等問題。

目前在武陵山片區(qū)農(nóng)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(fā)酵和兼性生物過濾相結(jié)合的技術(shù)方法，將生活污水中的有機物分解轉(zhuǎn)化成CH4、CO2和水，達到生活污水凈化處理的目的。其優(yōu)點是運行穩(wěn)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(shù)上也存在一定問題，主要是農(nóng)村居住分散，每戶人口相對較少，產(chǎn)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(fā)酵的原理，去除生活污水中有機物的前端處理設(shè)施。生活污水進入化糞池經(jīng)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(jīng)過3個月以上的厭氧發(fā)酵和分解，有機物可分解成穩(wěn)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(xiàn)污水-污泥一次性處理，能耗低等優(yōu)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(wěn)定塘

穩(wěn)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(jié)合景觀特點一并設(shè)計建設(shè)而成。穩(wěn)定塘污水處理系統(tǒng)具有基建投資和運轉(zhuǎn)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(yōu)點。缺點是占地面積多、受氣候影響較大、若設(shè)計或運行管理不當，則會造成二次污染，產(chǎn)生臭味和滋生蚊蠅，需要有前端預(yù)處理設(shè)施配合使用。

2.4 人工濕地

人工濕地(CW，Constructed Wetland)污水處理技術(shù)是70年代末發(fā)展起來的一種污水處理新技術(shù)。主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學、生物三重協(xié)同作用，對污水、污泥進行處理的一種技術(shù)。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(zhuǎn)費用低以及對負荷變化適應(yīng)能力強等特點[3]。適合于技術(shù)管理水平不高，規(guī)模較小的村鎮(zhèn)或偏遠鄉(xiāng)村的污水處理。配合種植水生植物，還可以達到美化環(huán)境和景觀效果。缺點是對進水質(zhì)量要求比較高，需要配合前端處理設(shè)施進行必要的預(yù)處理。

2.5 單元組合式污水處理系統(tǒng)

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(qū)農(nóng)村的現(xiàn)實應(yīng)用。但就其處理效果來看，各有其優(yōu)勢和不足，單一處理技術(shù)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(shè)施，可就近埋設(shè)建在建筑物旁邊，通過充分厭氧發(fā)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(wěn)定塘、人工濕地屬于生態(tài)處理方法，生態(tài)處理方法對氮和磷的處理效果相對比較理想，但對進水質(zhì)量要求必較高，必須配有前置處理設(shè)施，預(yù)先去除生活污水中大顆粒、雜質(zhì)及大部分有機懸浮物[5]。

綜上所述，厭氧生化處理技術(shù)和生態(tài)處理技術(shù)在處理農(nóng)村生活污水方面各有千秋，能夠構(gòu)成優(yōu)勢互補，且都滿足武陵山地區(qū)農(nóng)村對生活污水處理設(shè)施建設(shè)的一般要求，如果將它們有機地結(jié)合起來，其處理效果會更加理想。

3 武陵山片區(qū)農(nóng)村污水處理體系的規(guī)劃與設(shè)計

武陵山地區(qū)群山峻嶺較多，地下水系發(fā)育，人口密度相對較大，為欠發(fā)達地區(qū)，其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對薄弱。隨著我國經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，國家扶貧政策的逐步落實，武陵山地區(qū)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和生態(tài)環(huán)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(xiāng)鎮(zhèn)的垃圾收集清理和生活污水處理體系進行了統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計和監(jiān)督實施，取得了一定成效，部分經(jīng)驗可以借鑒。

3.1 統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施

解決好武陵山地區(qū)農(nóng)村生活污水處理問題，是一個關(guān)乎生態(tài)環(huán)境和子孫后代的龐大系統(tǒng)工程。作為新農(nóng)村建設(shè)總體規(guī)劃的重要組成部分，農(nóng)村生活污水處理應(yīng)堅持同步進行，統(tǒng)一規(guī)劃，分步實施。因為貧困地區(qū)基層政府財力有限，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府在解決此類問題時更是捉襟見肘。統(tǒng)一規(guī)劃需由縣級政府來主導完成，在項目具體落實中鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府來擔主要責任。為改善農(nóng)村環(huán)境狀況，國家每年都有相應(yīng)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(shè)施的建設(shè)?？h級政府負責項目的申報和資金統(tǒng)籌，主導進行統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計，積極推進、監(jiān)督項目的具體落實和實施。在項目的設(shè)計中，要分清輕重緩急，對于主要環(huán)境保護區(qū)、江、河、湖泊與水體沿岸應(yīng)率先實施規(guī)劃和治理；對人口居住相對密集的鄉(xiāng)鎮(zhèn)應(yīng)在統(tǒng)一規(guī)劃的基礎(chǔ)上，分片或分步、集中或組團進行污水治理；對農(nóng)民新村、特色村寨、高山移民等項目在規(guī)劃建設(shè)的同時，污水處理必須一并統(tǒng)籌考慮；對居住較為分散的原有房屋或新建住宅鼓勵優(yōu)先考慮衛(wèi)浴和排水設(shè)施改造，安裝必要的污水收集和分離裝置，構(gòu)筑一級厭氧發(fā)酵設(shè)施，對生活污水進行前端預(yù)處理。為解決好農(nóng)村生活污水處理 “重建設(shè)，輕管理”的矛盾，各級政府應(yīng)盡快制定相關(guān)政策，建立激勵和監(jiān)管機制，激發(fā)市場活力，逐步引導民間資本和專業(yè)化污水處理和運營管理企業(yè)進入這一領(lǐng)域。

3.2 因地制宜，科學建設(shè)

在規(guī)劃設(shè)計中，依據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況，因地制宜地選擇工藝合理、切實可行的技術(shù)方案是十分必要的。貧困地區(qū)現(xiàn)實技術(shù)力量還比較薄弱，應(yīng)聘請具有一定設(shè)計經(jīng)驗和專業(yè)資質(zhì)的設(shè)計團隊進行專業(yè)規(guī)劃設(shè)計。在設(shè)計中要充分了解當?shù)鼐用?，特別是少數(shù)民族居民的生活習俗和居住特點；了解當?shù)氐牡匦巍⒌孛?、水文、地質(zhì)、環(huán)境、自然資源以及江河流域水系特點；了解相關(guān)法律、政策和公眾意愿。處理好舊村落改造、特色村寨建設(shè)、移民新村和可持續(xù)發(fā)展之間的銜接關(guān)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(nóng)村建設(shè)的集中連片區(qū)，在規(guī)劃設(shè)計和建設(shè)的同時，應(yīng)統(tǒng)籌考慮設(shè)計和建設(shè)污水收集、處理和排放管網(wǎng)，實行雨污水分流制；生活污水經(jīng)處理設(shè)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(wǎng)的情況下，在節(jié)點處采用截流方式將污水送入污水處理設(shè)施；原有化糞池應(yīng)盡可能地利用和改造，經(jīng)二級厭氧發(fā)酵處理后再接入人工濕地；一級厭氧發(fā)酵池可根據(jù)建筑的排列走向、室內(nèi)主要排水設(shè)施位置、排水管線和給水設(shè)施的布置情況，臨近建筑物就近興建；二級厭氧發(fā)酵池、穩(wěn)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(gòu)成組合。

污水處理設(shè)施的選址應(yīng)根據(jù)當?shù)丶吧贁?shù)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(shè)。應(yīng)以少占用耕地，縮短排水管道，減少土石方工程量，降低建設(shè)與運營管理成本為主要控制目標。依據(jù)場地特征、污水處理要求、所處理污水的性質(zhì)來確定系統(tǒng)的技術(shù)工藝和單元組合形式如圖2。

可選擇單一式、并聯(lián)式、串聯(lián)式和組合式等方式靈活設(shè)計；生態(tài)穩(wěn)定塘、人工濕地在設(shè)計建設(shè)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(shè)工作相結(jié)合，處理好兩者之間有機的銜接關(guān)系，構(gòu)建完美整體效果；與生態(tài)農(nóng)業(yè)相結(jié)合，在干旱缺水地區(qū)，考慮處理后的水能夠方便再生循環(huán)與利用；對具有喀斯特地質(zhì)特征地區(qū)的集中或分散建設(shè)的居民生活污水的處理設(shè)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(tǒng)

4 結(jié) 語

武陵山片區(qū)是我國重要的生態(tài)屏障，也是我國扶貧攻堅的先行試點區(qū)，經(jīng)濟欠發(fā)達，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對薄弱。隨著我國西部開發(fā)戰(zhàn)略的實施及城鎮(zhèn)化進程的不斷深入，高山移民和社會主義新農(nóng)村建設(shè)的同步進行，綠色環(huán)保理念也在逐步得到加強。國家每年都投入一定的相應(yīng)資金，用于對農(nóng)村環(huán)境的整治，其中垃圾和污水處理就是一項重要的內(nèi)容。針對武陵山地區(qū)農(nóng)村的人居環(huán)境特點，因地制宜地選擇和設(shè)計適宜當?shù)貧夂驐l件、建筑形式和居住特點的農(nóng)村生活污水處理體系，搞好規(guī)劃設(shè)計，推動農(nóng)村環(huán)境綜合治理和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)是十分必要。

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

[2] 周偉，張寬地，趙秋利. 農(nóng)村污水處理技術(shù)應(yīng)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(nóng)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(nóng)村污水治理現(xiàn)狀調(diào)查與思考[J].湖南農(nóng)業(yè)科學,2016(2)：57-59.

[5] 董亞楠,羅穆喜,李想,等.南方地區(qū)部分污水處理工藝現(xiàn)狀及技術(shù)分析[J] .凈水技術(shù), 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?；究蒲袠I(yè)務(wù)費專項資金資助項目(DC201502040303)。

隋惠權(quán)(1960-)，男，遼寧丹東人，教授，主要從事減災(zāi)防災(zāi)與特色村鎮(zhèn)規(guī)劃研究。

2096-1383(2017)03-0244-04

TD 992

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