李麗 吳星杰 張先斌 廖江

摘要 為探究星云湖流域農村污水資源化利用工藝，2021年對星云湖流域鄉(xiāng)鎮(zhèn)及自然村開展了農村污染物調研，對農村生活污水處理現狀及存在的問題進行了分析，并結合當地“湖泊革命”及“廁所革命”展開基礎設施調查及評估。提出了將農村生活污水黑水、規(guī)模化養(yǎng)殖、散養(yǎng)畜禽污染物及種植廢棄物秸稈合并處理并制成生物有機肥的設想，并在當地咨詢了大量的農業(yè)技術人員及農民，一致認為在該流域開展生物有機肥生產及施用是可行的，且前景廣闊。

關鍵詞 農村污水；資源化利用；黑水；合并處理；生物有機肥

中圖分類號 X703? 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2023）14-0201-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.14.049

作者簡介 李麗（1987—），女，山東菏澤人，講師，碩士，從事水處理理論與技術研究。*通信作者，講師，碩士，從事農村生活污水處理及資源化利用研究。

“十四五”階段，我國進入生態(tài)環(huán)境質量改善由量變至質變的關鍵階段［1］。生態(tài)文明建設以降碳為重點戰(zhàn)略，推動減污降碳協(xié)同增效。云南生態(tài)文明建設一直受到黨中央、國務院的高度重視，在得到習近平總書記的明確指示后，云南力爭成為全國生態(tài)文明建設排頭兵。云南省委、省政府堅持以習近平生態(tài)文明思想及習近平總書記考察云南重要講話精神為指引，牢記習近平總書記殷殷囑托，全面加強生態(tài)文明建設，切實把生態(tài)文明建設作為全局工作的重中之重，開啟“綠美云南”建設新征程，圓滿完成污染防治攻堅戰(zhàn)階段性目標任務［2］，生態(tài)環(huán)境質量明顯改善，人民群眾的生態(tài)環(huán)境獲得感顯著增強。

黨的十九屆五中全會提出“十四五”時期生態(tài)文明建設實現新進步，強調要構建生態(tài)文明體系，促進經濟社會發(fā)展全面綠色轉型，建設人與自然和諧共生的現代化［3］。中共云南省委十屆十一次全會提出：到2035年將云南全面建成我國生態(tài)文明建設排頭兵?！笆奈濉睍r期是云南省譜寫“綠美云南”建設新篇章、努力爭當我國生態(tài)文明建設排頭兵的關鍵五年，是打好污染防治攻堅戰(zhàn)、持續(xù)改善生態(tài)環(huán)境質量的關鍵五年［4］。針對九大高原湖泊流域污染防治，筆者提出了更高要求，并結合云南省九大高原湖泊之一——星云湖開展了農村污染物調查。

1 星云湖污染現狀

目前，城鄉(xiāng)污水收集處理能力不足、農業(yè)面源污染防治水平較低以及生活垃圾資源化利用和無害化處理水平不高仍然是污染防治攻堅戰(zhàn)的主要阻力。云南九大高原湖泊水體污染防治方面，僅瀘沽湖、撫仙湖達到水環(huán)境功能要求，杞麓湖尚未脫劣，異龍湖脫劣后出現反彈［2］。

以星云湖流域為例，2020年以來星云湖水質出現好轉，17年來首次水質達到Ⅴ類。2020年1—12月星云湖湖心水質綜合類別為Ⅴ類［5］，水質類別優(yōu)于2019年同期（劣Ⅴ類）。星云湖位于玉溪市江川區(qū)境內，距離江川區(qū)約1 km，為高原陷落型淺水湖，流域面積380.35 km2，湖面為南北向不規(guī)則橢圓形，南北長9.09 km，東西最大寬4.73 km，最大水深10.81 m，平均水深6.01 m［6］。星云湖區(qū)位圖見圖1。

2020年末星云湖流域總人口21.16萬人，其中農村人口11.86萬人，城鎮(zhèn)人口9.30萬人，流域內人口密度578人/km2。根據《星云湖水環(huán)境保護治理“十四五”規(guī)劃》［7］，2019年星云湖流域主要污染物化學需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）和氨氮總產生量、總排放量及總入湖量見表1。由表1可知，2019年星云湖流域COD、TN、TP和氨氮總入湖量占總排放量的比例分別為25.14%、46.93%、42.58%和44.20%。從TN、TP和氨氮總入湖量來看，農村污水處理效率低的問題在星云湖流域依然突出。

2019年星云湖流域主要污染物來源于農田污染、農村生活污染、規(guī)?；B(yǎng)殖污染及散養(yǎng)畜禽污染。主要污染物入湖貢獻率見圖2～5。由圖2～5可知，在TN、TP、氨氮入湖量中農田污染居于首位，農村生活污染居于第二位，另外規(guī)模化養(yǎng)殖及散養(yǎng)畜禽污染也不容忽視，同時也印證了現階段水體污染歸根結底是由于污水收集處理能力不足、農業(yè)面源污染造成的。

星云湖流域污水收集處理分為集中處理及分散處理。集中處理主要針對江川區(qū)城市區(qū)域污水，分散處理主要針對流域內農村生活污水?，F階段收集率低、處理水質達標率低的問題依然存在，對星云湖污染負荷較大。

農業(yè)面源污染是星云湖流域的主要污染源之一，具有分散性、隱蔽性、空間異質性等特征。目前對星云湖流域的農業(yè)面源污染研究深度尚淺。2020年星云湖流域播種面積1.411萬hm2，耕地面積0.569萬hm2，復種指數247.98%。糧食作物主要包括水稻、玉米、蠶豆，經濟作物主要包括烤煙和油料，其他作物主要包括空心菜、四季豆等。農業(yè)開發(fā)強度不斷加大，且普遍用水效率不高、耗水量大，旱季與湖爭水現象非常突出。2020年星云湖徑流區(qū)共有畜禽養(yǎng)殖戶3 249戶，其中規(guī)模養(yǎng)殖戶83戶，以生豬和家禽養(yǎng)殖為主，對星云湖污染負荷的貢獻較大。另外，星云湖流域全年化肥施用量共6 944 t（折純量），化肥施用量為492 kg/hm2，雨季時對星云湖的污染負荷較大。

2 星云湖流域污水處理現狀及存在問題

2.1 集中處理

星云湖流域現階段建有污水處理廠2座，分別為星云湖南片區(qū)污水處理廠及北片區(qū)污水處理廠。

南片區(qū)污水處理廠（含江川縣污水處理廠）的主要服務對象為江川主城區(qū)，服務人口約6.5萬人，污水收集率在85%以上，設計日處理污水10 000 m3/d，2019年平均日處理水量9 761 m3/d；江川縣污水處理廠2018年投入運營，經過試運營和專家論證實際處理能力為6 000～7 000? m3/d。由于城區(qū)部分區(qū)域及城區(qū)周邊農村未實施雨污分流，雨季期間80%的雨水進入污水收集系統(tǒng)，導致大量雨水和生活污水混合進入管網而致冒頂溢出。另外，部分片區(qū)因農村生活污水收集管網絕大多數為明渠明溝，截污管存在截污不完全、易堵塞、維護難的問題，導致旱季無水、雨季雨水混入溢流等問題。北片區(qū)污水處理廠的主要服務對象為江城片區(qū)，服務人口約7萬人。2010年12月北片區(qū)污水處理廠通水試運行，平均日處理水量5 883 m3/d，污水管網覆蓋以農村為主，雨污未完全分離，污水收集率低。

2.2 分散處理

自“十五”以來星云湖流域持續(xù)開展農村環(huán)境綜合整治。星云湖流域共有223個自然村，目前，除了30個山區(qū)村、海門新搬遷的2個自然村無生活污水處理設施外，其他191個村（社區(qū)）均開展了整治工作。但是，由于規(guī)劃設計、設施、運維管理等問題，大部分村落的生活處理設施運行不正常，雨污合流是該流域內農村污水治理的最大源頭問題?！笆濉杯h(huán)湖截污工程實施76個村一體化設施，目前正處于調試階段，大部分處理規(guī)模仍達不到設計要求。部分區(qū)域支管已建成，但大部分收集管網存在接戶率不足的問題，且大多數為明渠，生活污水只能通過明渠接入主管，部分村莊由于地勢原因根本接不進主管，明渠存在旱季無水，雨季雨水混入導致溢流、進水不穩(wěn)定等問題，導致污水處理設施的環(huán)境效益得不到充分體現。其余45個村落生活污水采用塘庫系統(tǒng)或人工濕地處理，但是由于運營管護水平不足、植物收割不及時，存在大量漂浮物，大部分塘庫及濕地淤積堵塞，不能正常發(fā)揮效益。

3 污水處理新設想

污水處理的本質是將水體中的污染物去除，使水體凈化。以農村生活污水中氮、磷為例，氮、磷主要來源于人體排泄物，污水處理中脫氮除磷工藝是將水體中有機氮、氨氮最終轉化為氮氣逸入大氣、排放富磷污泥去除污水中的磷酸鹽。在開展集中污水處理之前，主要依靠水體自凈及土壤過濾功能，氮、磷在自然界中不斷循環(huán)，生態(tài)環(huán)境維持平衡（圖6）。隨著污染物的急劇增加，單純依靠自然循環(huán)已不能滿足要求，后續(xù)污水處理廠的建設是為了改善水體環(huán)境以及人居環(huán)境。污水處理廠最終使大部分氮、磷元素離開自然循環(huán)，使得污水中的氮、磷不再參與植物的生長（圖7）。

氮、磷是植物生長和農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中的重要元素。我國耕地土壤幾乎全部需要補給氮素，缺磷的耕地土壤占比達到74%［8］。土壤是農作物獲取磷元素的唯一自然渠道，土壤缺氮、缺磷作為農作物生長的限制因素已廣泛存在。

目前農村生活污水的資源化利用模式在云南省已經實施，且效果較好，云南騰沖市中和鎮(zhèn)、雙江縣農村及鶴慶縣長頭村均采用生物+生態(tài)組合工藝對生活污水進行處理，并實現了資源化利用，既解決了生活污水污染問題，又取得了良好的生態(tài)效益［9］。結合實際案例可知，生活污水資源化利用在云南已有較好的應用，便于后期推廣。另外，對于種植和養(yǎng)殖廢棄物處置問題，在處理廢棄物的同時實現資源回收，達到“資源化、減量化、無害化”的目的。以色列的基布茲哈爾杜夫對牛糞的有機質、氮、磷等資源進行再利用，通過堆肥技術將其制成有機肥，避免區(qū)域因化肥過量使用而導致的農業(yè)面源污染問題，形成了“奶牛-牛糞-作物-奶牛”的閉合生態(tài)農業(yè)循環(huán)模式［10］。湖北省十堰市鄖陽區(qū)形成了“有機廢物腐殖化-精準測土三級配肥-面源污染大數據監(jiān)控-耕地質量監(jiān)控與有機農產品溯源-品牌農產品訂單銷售”的“固水土共治、環(huán)農一體循環(huán)發(fā)展”模式，大力發(fā)展“畜牧-沼氣-蔬菜種植”“豬-沼-果（菜、糧、桑、林）”等生態(tài)循環(huán)農業(yè)，實現水、土、固多環(huán)境要素協(xié)同改善［11］。

現將農村生活污水黑水、規(guī)?；B(yǎng)殖、散養(yǎng)畜禽污染物及種植廢棄物秸稈統(tǒng)一收集后制成生物有機肥，生物有機肥的施用促進了農業(yè)的良性循環(huán)。生物有機肥的影響示意圖見圖8。

4 農村污染物資源化利用工藝——生物有機堆肥技術可行性分析

現階段云南省玉溪市扎實推進農村“廁所革命”，因地制宜推行改廁技術模式，加強農村廁所革命與生活污水處理的有機銜接，積極推進廁所糞污無害化處理與資源化利用；針對“湖泊革命”，嚴格實施化肥農藥減量計劃，鼓勵施用有機肥，推廣畜禽糞污資源化利用技術，杜絕畜禽糞污直排；另外，大力推廣綠色防控技術，加強秸稈資源化利用，制定到2025年實現主要農作物秸稈綜合利用率力爭在90%以上的目標。目前，玉溪市針對“廁所革命”及“湖泊革命”已展開相關工作。

針對有機肥的施用，龔有智等［12］對星云湖徑流區(qū)施用有機肥的效應進行分析，得出以下結論：增施有機肥可以降低化肥施用量，同時經濟作物無論是產量還是產值均能取得穩(wěn)步增長。另外，湖泊保護及流域內的農業(yè)生產可實現雙贏，有效促進了湖水保護及流域內農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。有機肥是生產綠色食品的有效途徑，為“有機農業(yè)”和“生態(tài)農業(yè)”創(chuàng)造了有利條件。衡圓圓等［13］對不同施肥方式對玉米種植的影響進行了評價，發(fā)現適合江川區(qū)星云湖流域的施肥方式為“沼肥+ 生物炭”和“全沼肥”。這2種施肥方式既可以保護流域環(huán)境、提高作物產量，又可以進一步降低農業(yè)成本、提高農戶收入。

實踐證明，生物有機肥的施用可以降低土壤中氮、磷的流失速率［14］。有機肥的肥效較化肥釋放更加緩慢，能最大程度保障土壤肥效［15］；通過有機肥與化肥的部分替代可以優(yōu)化化肥供肥過程，使得氮、磷肥利用率得到有效提高，降低氮磷流失率［16］，進而降低因施用化肥引起的農業(yè)面源污染；另外，將畜禽糞便進行高溫堆肥發(fā)酵，制成生物有機肥，在解決畜禽糞便污染問題的同時，對有機食品的發(fā)展也起到了促進的作用，達到戰(zhàn)略性雙贏［17-18］，將多種廢棄物化為有機肥，有效增加了各種廢棄物的附屬值，資源化利用的同時也促進了農作物的綠色發(fā)展［19］。

云南寶爾湖泊治理有限公司就江川-通海廢棄菜葉資源化處理投資1億元，年處理量60萬t，生產生物有機肥10萬t，項目達產后實現年銷售收入31 500.00萬元，年總成本26 684.86萬元，年均利稅總額4 815.04萬元［20］。

5 結論與展望

無論是政府政策還是市場需求，還是生物有機肥肥效及有機肥企業(yè)運行狀況，都充分論證了將農村各種廢棄物轉化為生物有機肥在云南省是可行的。

云南省本土生產的有機肥產品每年施用面積不足云南省總耕地面積的3%，遠低于全國平均水平（10%）［21］。由于未來區(qū)域水環(huán)境的綜合治理以及人們對健康需求的高度重視，生物有機肥必然是肥料行業(yè)重要的發(fā)展方向，因此在云南省值得大力推廣?，F階段可在星云湖流域試運行，未來在云南省乃至全國逐步推廣。

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