北京市生態(tài)清潔小流域治污技術(shù)探討

楊勝敏,楊林林

(北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院,北京 102442)

北京市生態(tài)清潔小流域治污技術(shù)探討

楊勝敏,楊林林

(北京農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院,北京 102442)

生態(tài)清潔小流域;污水處理;技術(shù);北京

生態(tài)清潔小流域建設(shè)包括污水治理、垃圾治理、廁所治理、河道治理、環(huán)境治理等,污水治理是其中的重要內(nèi)容之一。探討了北京市山區(qū)清潔小流域治污對(duì)象、原則及標(biāo)準(zhǔn)、處理工藝設(shè)施選擇,并結(jié)合北京近幾年山區(qū)治污工程的實(shí)踐,總結(jié)了在管網(wǎng)設(shè)計(jì)、施工及運(yùn)行管理方面的經(jīng)驗(yàn)。

北京山區(qū)的功能定位主要是生態(tài)涵養(yǎng)和水源保護(hù),針對(duì)北京“水少”、“水臟”和郊區(qū)水源保護(hù)面臨的嚴(yán)峻形勢(shì),北京市逐步確立了構(gòu)筑“生態(tài)修復(fù)、生態(tài)治理、生態(tài)保護(hù)”三道防線,扎實(shí)推進(jìn)生態(tài)清潔小流域建設(shè)的工作思路[1]。生態(tài)清潔小流域建設(shè)以水源保護(hù)為中心,不但涉及流域內(nèi)的水土流失治理,而且增加了流域內(nèi)污染源治理,其中水污染治理是主要的內(nèi)容之一。據(jù)統(tǒng)計(jì),截至 2008年底,北京已累計(jì)建成 128條生態(tài)清潔小流域,占全市小流域總數(shù)的 23%,總治理面積 1 592 km2,污水處理主要采用了膜生物反應(yīng)器(MBR)、厭氧生物濾池、人工濕地等多種措施,使農(nóng)村生態(tài)環(huán)境得到持續(xù)改善,對(duì)小流域內(nèi)的水環(huán)境保護(hù)起到了重要的作用。

1 山區(qū)小流域主要治污對(duì)象的確定

密云、官?gòu)d、懷柔 3座水庫(kù)和房山區(qū)的張坊、平谷、懷柔應(yīng)急水源工程水源補(bǔ)給區(qū)均位于北京市山區(qū),隨著北京山區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,流域污染狀況不斷惡化,進(jìn)行小流域治污是實(shí)現(xiàn)水源保護(hù)的重要手段。據(jù)實(shí)地調(diào)查和研究,北京山區(qū)小流域污染負(fù)荷主要以生活污水、養(yǎng)殖廢水和旅游業(yè)餐飲點(diǎn)污染為主,污染物以有機(jī)物、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)為主。根據(jù)目前北京水源保護(hù)和污染源的實(shí)際狀況,將以下污染源作為重點(diǎn)治理對(duì)象[2]。

(1)養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的污水。養(yǎng)殖業(yè)是北京市山區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)之一,2008年北京市山區(qū)養(yǎng)殖畜禽總量為 1.06億頭(只),每年養(yǎng)殖糞污量高達(dá) 633萬 t。雖然畜禽糞便的處理率超過90%,但沖洗畜禽舍的大部分廢水則直接排放或下滲,養(yǎng)殖廢水含有大量的病菌和有機(jī)物,污染物濃度遠(yuǎn)超過一般的生活污水,尤其是直接排放會(huì)造成嚴(yán)重的水污染。

(2)旅游業(yè)產(chǎn)生的污水。截至 2008年,北京山區(qū)民俗旅游村達(dá) 344個(gè),民俗旅游戶發(fā)展到2萬余戶,年接待游客 4 270萬人次,旅游餐飲污水排放量日益加大。許多旅游餐飲點(diǎn)沿河倚溝而建,產(chǎn)生的污水直接排入河溝,造成了嚴(yán)重的地表水污染,旅游業(yè)發(fā)展在促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也給農(nóng)村水環(huán)境帶來了很大的壓力。

(3)鄰近地表水源區(qū)的村莊生活污水。有的村莊距地表水源較近,排放點(diǎn)污水長(zhǎng)年直接進(jìn)入地表水體,對(duì)水庫(kù)與河流的水質(zhì)影響較大。如密云水庫(kù)曹家路流域是北京市飲用水的第一道屏障,該區(qū)域水質(zhì)變化對(duì)北京市飲用水的水質(zhì)有較大影響,其流域周圍的村莊是重點(diǎn)治理對(duì)象。

為此,北京市在新農(nóng)村“五項(xiàng)基礎(chǔ)設(shè)施”(街坊路、安全飲水、污水處理、廁所改造、垃圾處理)建設(shè)規(guī)劃中,首先將地表水源保護(hù)地村莊、市級(jí)民俗旅游村莊的污水處理作為重點(diǎn)治理對(duì)象。截至2008年底,已完成污水處理的重要地表水源保護(hù)地村莊共 266個(gè),市級(jí)民俗旅游村莊(扣除同時(shí)是水源保護(hù)地村莊個(gè)數(shù))共 130個(gè)。如密云水庫(kù)周邊 6家養(yǎng)殖場(chǎng)已全部遷出,水庫(kù)一級(jí)保護(hù)圈內(nèi)的 25個(gè)村安裝了凈水設(shè)施,700余名護(hù)水員上崗,對(duì)保護(hù)首都水源發(fā)揮了重大作用。

據(jù)了解,“十二五”期間,北京將在 7個(gè)山區(qū)縣建設(shè) 160條生態(tài)清潔小流域,面積約1 810 km2。

2 小流域污水治理原則及標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)北京《生態(tài)清潔小流域技術(shù)規(guī)范》(DB11/T 548—2008),對(duì)小流域內(nèi)的污水處理應(yīng)遵循因地制宜、源頭削減、鼓勵(lì)回用的原則,采取分散處理與集中處理相結(jié)合的方式建設(shè)污水處理設(shè)施,有條件的可結(jié)合沼氣利用。畜禽養(yǎng)殖廢水與生活污水宜分別進(jìn)行收集和處理;畜禽養(yǎng)殖廢水排入村鎮(zhèn)集中處理廠時(shí)應(yīng)達(dá)到預(yù)處理標(biāo)準(zhǔn)或接管標(biāo)準(zhǔn);集中的污水處理設(shè)施建設(shè)地點(diǎn)應(yīng)與供水設(shè)施和居民住宅有適當(dāng)?shù)木嚯x,并處于下風(fēng)方向;分散處理方式宜采用化糞池和污水凈化槽等小型污水凈化裝置,凈化后的出水可進(jìn)一步進(jìn)行土地處理或濕地處理后排放或利用,沉淀的污泥應(yīng)定期清掏[3]。

(1)污水量設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)村污水排放與城市相差較大,不能照搬城市污水處理的思維和套路。農(nóng)村污水量包括農(nóng)民生活污水量、公用建筑排水量等。生活污水定額應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)赜盟F(xiàn)狀調(diào)查資料,結(jié)合村內(nèi)給排水設(shè)施水平和居住條件等因素確定,并考慮未來發(fā)展規(guī)劃。根據(jù)村莊人口(現(xiàn)狀人口、預(yù)測(cè)人口)和生活用水定額,經(jīng)過對(duì)山區(qū)典型村莊用水量的測(cè)算,山區(qū)用水定額原則上不超過 60 L/(d?人),山區(qū)污水排放系數(shù)選取0.5。

(2)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。農(nóng)村污水處理后要盡可能就地回用,出水應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的景觀、農(nóng)田、蔬菜澆灌等回用標(biāo)準(zhǔn)。如沒有回用條件需要排放的,則出水水質(zhì)應(yīng)達(dá)到北京市《水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/307—2005)中水源地和非水源地的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。

(3)投資標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)近幾年山區(qū)農(nóng)村污水處理的實(shí)踐,確定農(nóng)村污水處理工程投資標(biāo)準(zhǔn)為 3.5萬元/t;污水的運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用是目前反映比較大的問題,主要是電費(fèi)、藥劑費(fèi)和設(shè)備維護(hù)維修費(fèi)用。由于目前村莊大小不同、污水處理方式不同以及維護(hù)水平不同,因此各村莊所發(fā)生的費(fèi)用也不同。從目前調(diào)查情況看,污水運(yùn)轉(zhuǎn)維護(hù)費(fèi)用每村每年需要 5萬～10萬元。

3 小流域污水處理工藝的確定

目前,北京市農(nóng)村污水處理所采用的技術(shù)主要是生物接觸氧化、生物轉(zhuǎn)盤、厭氧生物濾池、濕地、MBR、E-CASS、A/O+土地處理、改廁等 8種處理工藝及組合,其共同特點(diǎn)為:結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,費(fèi)用低廉,易于管理,實(shí)施方便,以上工藝分別應(yīng)用在 7個(gè)山區(qū)縣,都取得了良好的效果。

污水處理工藝也可由以上幾種工藝組合成污水處理系統(tǒng)。山區(qū)農(nóng)村幾種常見污水處理工藝適用性比較見表 1。

對(duì)于山區(qū)水源地的治污應(yīng)注意的是,并非所有村莊都有緊迫的治污必要,距離水源較遠(yuǎn)、人口分散、排污量少的村莊可以利用自然凈化消除污染。

表 1 幾種山區(qū)農(nóng)村污水處理工藝適用性比較

4 山區(qū)污水收集管網(wǎng)設(shè)計(jì)及施工經(jīng)驗(yàn)

(1)管徑設(shè)計(jì)。根據(jù)計(jì)算,D 200mm的排水管在最小坡度時(shí)的最大污水流量為950m3/d,而D300mm的排水管在最小坡度時(shí)的最大污水流量為2 500m3/d。山區(qū)污水治理工程中的污水管道流量一般都小于 500m3/d,很多村莊干管流量小于 100 m3/d,所以從流量這一因素考慮,街巷下的支管和干管管徑選用 D200mm即可,這樣既能節(jié)約管材,又能增加管道水流速度。

(2)管道埋深。根據(jù)北京市 80個(gè)新農(nóng)村污水治理工程的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn),管道埋深是村莊污水管網(wǎng)鋪設(shè)最重要的限制因素。很多村莊的污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)都修改過或者是在施工中做了變更,主要是設(shè)計(jì)時(shí)沒有考慮到施工的難度。很多村莊的街道太窄,有的甚至只有 2m寬,既無施工場(chǎng)地也容易引發(fā)塌方等安全事故,管道埋深超過 2m則基本上無法施工。根據(jù)已建工程的設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn),建議村莊街巷內(nèi)主干管埋深控制在 2 m以內(nèi),寬敞馬路上和村外主干管控制在 3m以內(nèi)。

(3)管材及施工。農(nóng)村污水收集管道管材宜采用 PVC-U管,在地形比較復(fù)雜地區(qū)可考慮使用混凝土管或金屬管。目前生產(chǎn)PVC-U雙壁波紋管的廠家很多,質(zhì)量良莠不齊,在選材時(shí)價(jià)格和質(zhì)量要一并考慮。另外,鋪設(shè)質(zhì)量常常是埋地塑料排水管成敗的關(guān)鍵,埋地塑料管是柔性材料,對(duì)回填要求較高,施工控制不當(dāng),易出現(xiàn)管位偏移。試驗(yàn)證明:鋪設(shè)質(zhì)量良好,管道周圍土壤密實(shí)時(shí),塑料排水管的變形和負(fù)載關(guān)系不大,受管材環(huán)剛度的影響也有限。

5 建 議

近幾年,北京市小流域污水治理取得了顯著成效,但也存在一些問題,如污水處理工藝單一、農(nóng)村技術(shù)人才缺乏、后期工程運(yùn)行費(fèi)用不到位等,都直接影響到了工程效益的發(fā)揮。為此,我們建議:

(1)因地制宜,選擇合理方法。農(nóng)村污水處理設(shè)施一次性建設(shè)數(shù)量要少,前期調(diào)研及設(shè)計(jì)工作要細(xì),應(yīng)嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)選材,努力提高施工質(zhì)量,以保證工程的良好運(yùn)行。

(2)從開發(fā)—排放的單向利用向循環(huán)利用轉(zhuǎn)變[4]。農(nóng)村污水量小,就地回用符合農(nóng)村地區(qū)實(shí)際,應(yīng)將農(nóng)村治污與再生利用結(jié)合起來,向“資源—產(chǎn)品—污水處理達(dá)標(biāo)再生利用”的反饋式循環(huán)用水的過程轉(zhuǎn)變,促進(jìn)農(nóng)村地區(qū)水資源的可持續(xù)利用。

(3)規(guī)范工程運(yùn)行管理。污水處理設(shè)施建成后的運(yùn)行管理極為重要。據(jù)對(duì)已建工程運(yùn)行情況調(diào)研,普遍存在以下問題:一是存在著重建輕管的現(xiàn)象;二是全市雖有 1.08萬名村級(jí)管水員,但均以農(nóng)民為主,缺乏污水處理的專業(yè)知識(shí),難以勝任污水設(shè)施的專業(yè)系統(tǒng)維護(hù)工作;三是污水設(shè)施管理費(fèi)用沒有到位?；诖?建議對(duì)管理人員進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn),建立規(guī)范的操作規(guī)程和工程運(yùn)行管理記錄,同時(shí)對(duì)污水處理設(shè)施的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)管,以確保已建成的污水處理設(shè)施發(fā)揮效益。

[1]劉大根.對(duì)推進(jìn)生態(tài)清潔小流域建設(shè)的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)[J].北京水務(wù),2008(5):55-57.

[2]朱銘捷.北京市生態(tài)清潔小流域治理的初步經(jīng)驗(yàn)與展望[J].北京水務(wù),2009(Z2).

[3]劉大根,段淑懷,李永貴,等.北京《生態(tài)清潔小流域技術(shù)規(guī)范》的編制[J].中國(guó)水土保持,2008(7):24-26.

[4]顧華.北京市農(nóng)村污水處理成效及經(jīng)驗(yàn)探討[J].水工業(yè)市場(chǎng),2009(6):19-21.

S157.2;X 52

C

1000-0941(2011)04-0060-02

楊勝敏(1965— ),女,河北石家莊市人,副教授,主要從事水資源與水環(huán)境、水利工程技術(shù)方面的研究。

2011-01-10

(責(zé)任編輯 張培虎)