西柏坡地區(qū)農(nóng)村污水收集與處理模式探討

宋保平，劉 征，王 娜

（石家莊學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院，河北 石家莊 050035）

西柏坡地區(qū)農(nóng)村污水收集與處理模式探討

宋保平，劉 征，王 娜

（石家莊學(xué)院 資源與環(huán)境學(xué)院，河北 石家莊 050035）

作為石家莊市重要的水源地，西柏坡地區(qū)農(nóng)村環(huán)境狀況對(duì)石家莊市飲用水安全意義重大.通過調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)研究區(qū)農(nóng)村污水以生活污水為主，其中主要污染物為氮和有機(jī)物.結(jié)合研究區(qū)氣候條件、經(jīng)濟(jì)狀況、環(huán)境因素和村莊規(guī)模，提出了本地區(qū)農(nóng)村污水收集與處理模式：采用分散式與集中式相結(jié)合的方式進(jìn)行收集，以人工濕地模式、組合模式、養(yǎng)殖污糞資源化模式分別進(jìn)行處理.

農(nóng)村污水；人工濕地；污水收集；污水處理模式；西柏坡地區(qū)

0 引言

河北省“十二五”規(guī)劃綱要提出“大西柏坡”的概念，即從紅色旅游開發(fā)、環(huán)境質(zhì)量提升、產(chǎn)業(yè)升級(jí)改造三方面，將石家莊市平山縣西柏坡鎮(zhèn)和周邊四鎮(zhèn)兩鄉(xiāng)（溫塘鎮(zhèn)、西柏坡鎮(zhèn)、崗南鎮(zhèn)、古月鎮(zhèn)、下槐鎮(zhèn)、蘇家莊鄉(xiāng)、北冶鄉(xiāng)），以及崗南水庫庫區(qū)，發(fā)展成為石家莊乃至河北省的名片[1].西柏坡地區(qū)環(huán)繞崗南水庫，總面積812.6 km2，涉及233個(gè)行政村，人口約12萬（2002年），其中絕大部分村莊位于石家莊市二級(jí)水源保護(hù)區(qū)內(nèi)，只有北冶鄉(xiāng)大部、溫塘鎮(zhèn)部分村莊位于三級(jí)保護(hù)區(qū)內(nèi)（圖1）.

圖1 研究區(qū)地理位置圖

近些年來，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活水平的提高，農(nóng)村污水排放和垃圾丟棄量逐年增加，使河道、湖泊甚至地下水水質(zhì)受到嚴(yán)重威脅，而且污水及垃圾滲液還是引發(fā)傳染病的潛在根源.因此，無論是出于飲用水安全目的，還是出于“大西柏坡”規(guī)劃和新農(nóng)村建設(shè)的需要，探討適合本地實(shí)際條件的污水收集與處理設(shè)施，都顯得十分迫切.

為了遏制農(nóng)村水環(huán)境惡化，提高人居環(huán)境質(zhì)量，2013年，河北省石家莊市相繼出臺(tái)《推進(jìn)農(nóng)村面貌改造提升行動(dòng)實(shí)施方案》和《石家莊市農(nóng)村生活污水控制技術(shù)規(guī)范（試行）》，提出到2015年，全市農(nóng)村生活污水處理率不低于60%.但是，農(nóng)村地區(qū)普遍設(shè)施落后、環(huán)境保護(hù)底子薄弱，此項(xiàng)任務(wù)的艱巨程度可想而知.筆者擬根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀坏乩項(xiàng)l件、經(jīng)濟(jì)水平和污水特征，探討適合西柏坡地區(qū)的農(nóng)村生活污水收集模式與處理技術(shù)，以期為水源保護(hù)和農(nóng)村環(huán)境綜合整治提供思路.

1 研究區(qū)農(nóng)村污水特征與處理現(xiàn)狀

1.1 污水來源及水質(zhì)情況

根據(jù)2012-2013年對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村調(diào)查結(jié)果，研究區(qū)農(nóng)村（除鄉(xiāng)鎮(zhèn)之外）幾乎沒有加工企業(yè)，污水來源主要為生活污水，包括廚房洗滌污水、洗浴污水、清洗農(nóng)具污水、人畜糞便等.各類型的生活用水中，洗衣用量最大，一般約占了各戶總用水量的60%-70%，人口較少的家庭，則以廚房用水為主.村民所用的洗滌劑種類基本一致，主要為洗衣粉、肥皂，洗潔精及潔廁靈很少用到，平均每人每月使用洗衣粉83.75 g，使用肥皂55.81 g.水質(zhì)分析結(jié)果顯示（表1），污水中主要污染成分為氮和有機(jī)物.

表1 生活污水水質(zhì)指標(biāo)分析結(jié)果（mg/L）

1.2 污水排放與處理狀況

對(duì)當(dāng)?shù)剞r(nóng)村入戶抽樣調(diào)查顯示，人均生活污水日排放量在12 L-28 L之間，平均排放量為20 L.該結(jié)果較北京農(nóng)村地區(qū)人均排放量50.58 L要低[2]，但高于石家莊農(nóng)村地區(qū)生活污水人均排放量12.2 L[3].

郭占景等[3]在2011年對(duì)石家莊地區(qū)農(nóng)村污水排放情況所做的調(diào)查表明，46.67%的村莊隨意排放，8.33%的通過管道排放，45%的通過明渠或暗渠排放；82.5%的污水直接排入坑塘或河道，其余則排入農(nóng)田或空地.這一現(xiàn)象也符合西柏坡地區(qū)現(xiàn)狀，并且截止2012年，本地區(qū)尚無村莊建立起農(nóng)村生活污水收集與處理設(shè)施.

此外，生活污水排放量的變化規(guī)律與居民生活習(xí)慣密切相關(guān)，農(nóng)村生活污水排放呈不連續(xù)狀態(tài)[4]，變化幅度大，在早、中、晚都有一個(gè)高峰時(shí)段，而深夜則會(huì)斷流.

2 研究區(qū)農(nóng)村污水收集與處理模式

2.1 模式選擇的影響因素

在進(jìn)行污染收集與處理設(shè)施建設(shè)時(shí)，除了要考慮污水排放與水質(zhì)特征之外，還需要顧及當(dāng)?shù)氐淖匀坏乩憝h(huán)境、經(jīng)濟(jì)水平等因素.

1）氣候因素

研究區(qū)屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)大陸性氣候，四季分明，春季干旱多風(fēng)，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷少雪.年平均氣溫12.7-1.4℃，極端最高氣溫為41.8℃，極端最低氣溫為－17.9℃，1月平均氣溫凍土厚65-90 cm.多年平均降水量609 mm，多年平均汛期降水量430 mm，占全年降水量的70.6%；多年平均水面蒸發(fā)量1 815.4 mm，年平均干燥度1.38.因此污水收集與處理設(shè)施建設(shè)需要考慮冰凍和洪澇因素.

2）環(huán)境因素

崗南水庫周邊為低山丘陵，因此污水收集時(shí)可盡量使用無動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的重力流系統(tǒng).

由于研究區(qū)內(nèi)農(nóng)村水源采取抽取地下水和地表引水相結(jié)合、打井抽水為主的供水方式[4]，且?guī)缀趺總€(gè)村莊都有水井，并且區(qū)內(nèi)地處水源保護(hù)區(qū)，所以污水收集時(shí)應(yīng)考慮防滲問題.

3）經(jīng)濟(jì)因素

農(nóng)村山區(qū)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，資金籌措難度較大，另一方面，本地區(qū)生產(chǎn)方式以農(nóng)業(yè)為主，小規(guī)模養(yǎng)殖次之，加工企業(yè)較少.因此處理設(shè)施建設(shè)需要遵循“技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)適用、維護(hù)簡單”的原則.

4）村莊規(guī)模

區(qū)內(nèi)農(nóng)村人口聚集程度較低.除鄉(xiāng)鎮(zhèn)外，一般自然村莊規(guī)模較小，以400-500人為主，少則200人左右.大多數(shù)村莊距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠較遠(yuǎn)的村莊，長距離輸送管道的建設(shè)投資和運(yùn)營成本較高.

2.2 污水收集模式

綜合自然及社會(huì)狀況，研究區(qū)農(nóng)村污水宜采用“源頭分離—多樣化污水收集—截流井”的模式，每個(gè)污水收集系統(tǒng)規(guī)模大小與收集形式有關(guān).

2.2.1 源頭分離環(huán)節(jié)

雖然本地區(qū)農(nóng)村污水來源較簡單，但是由于農(nóng)戶生活方式差異越來越大，污水用途趨向多樣化：有的農(nóng)戶將人畜糞便用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，有的則完全排放（且隨著生活條件的改善，這一現(xiàn)象還會(huì)不斷變化）；養(yǎng)殖戶的畜禽糞尿及沖洗水量大且時(shí)間集中；露天堆肥淋濾水污染物濃度小但短時(shí)間量大；洗滌、洗浴水的主要成分與前兩者顯然不同.因此，如果能從源頭開始，按用途對(duì)污水進(jìn)行分類收集，不僅可減輕污水處理壓力，而且可促進(jìn)N，P的農(nóng)業(yè)回用.比如推行使用糞尿分集式生態(tài)衛(wèi)生廁所或沼氣池衛(wèi)生廁，將人畜糞尿與養(yǎng)殖場沖洗水、堆肥淋濾雨水、洗滌洗浴水進(jìn)行分離.

在有條件的村莊，源頭分離環(huán)節(jié)采用雨污分離收集，一方面預(yù)防雨洪及泥沙對(duì)設(shè)施的毀壞；另一方面減輕污水處理的壓力；否則可采用不完全分流模式，即雨水自然排放.

2.2.2 污水收集環(huán)節(jié)

污水收集方式需要依據(jù)處理方式來確定，同時(shí)考慮防凍、防滲、費(fèi)用等因素，以及具體的村莊環(huán)境.總體來說，可采用以下兩種形式：

1）集中收集.即在全村埋設(shè)污水管道，連通每戶人家，進(jìn)行污水收集.管道鋪設(shè)時(shí)需要設(shè)置檢查井.此種方式造價(jià)較高，但安全、美觀，適合人口集中、資金充足（或?yàn)檗r(nóng)村環(huán)境綜合整治等工程項(xiàng)目區(qū)）的村莊.

2）分散收集.將村莊中各農(nóng)戶污水分區(qū)進(jìn)行收集，各的區(qū)域污水單獨(dú)處理.適用于住戶分散、地形復(fù)雜、污水不易集中收集的村莊.

2.2.3 截流井

截流井主要是為了防止暴雨對(duì)后續(xù)污水處理系統(tǒng)造成沖擊而設(shè)置的，暴雨時(shí)，雨水從溢流口排走.多種方向管道污水經(jīng)柵格攔截粗粒物質(zhì)、垃圾之后，匯入截流井，隨后統(tǒng)一流入污水處理設(shè)施.對(duì)于集中收集方式來說，建議采用槽式截流井，污水量不大時(shí)可采用堰式截流井.

2.3 污水處理模式

生活污水處理遵循先易后難、先簡后繁的思路：首先，采用沉淀、攔截、過濾等物理方法去除污水中呈懸浮狀態(tài)的固體污染物質(zhì)（SS），在農(nóng)村常采用化糞池、壓氧濾池作為處理單元；其次，采用生物、化學(xué)方法去除污水中呈膠體和溶解狀態(tài)的有機(jī)污染物質(zhì)，在農(nóng)村常用接觸氧化、生物濾池等作為處理單元；最后，采用生物、化學(xué)方法進(jìn)一步去除殘留的有機(jī)物和氮、磷等污染物，在農(nóng)村可以使用的方法有人工濕地、氧化塘、生態(tài)渠等生態(tài)處理方法.

根據(jù)目前國內(nèi)較為成熟的污水處理技術(shù)[5，6]和西柏坡地區(qū)農(nóng)村基本狀況，污水處理主要模式可采用不接入鄉(xiāng)鎮(zhèn)管網(wǎng)模式和接入鄉(xiāng)鎮(zhèn)管網(wǎng)模式兩種.

2.3.1 接入鄉(xiāng)鎮(zhèn)管網(wǎng)模式

對(duì)于距離鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠較近的村莊（不超過5 km），可以將污水集中收集后由鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠統(tǒng)一處理.不過在西柏坡地區(qū)，符合條件的村莊較少.

2.3.2 不接入鄉(xiāng)鎮(zhèn)管網(wǎng)模式

傳統(tǒng)的氧化塘、化糞池、土地滲濾系統(tǒng)等農(nóng)村污水處理技術(shù)，容易滋生蚊蟲，美觀效果差，而且可能成為嚴(yán)重的地下水污染源[6]，而且在冬季較難維持正常運(yùn)行，因此雖然造價(jià)低廉，但并不適合北方農(nóng)村.

人工濕地是近些年來逐漸興起的一種生態(tài)處理方法，分為表流式和潛流式兩種類型，前者同樣受到氣溫變化影響，去污能力有限，且環(huán)境衛(wèi)生差，但后者具有保溫性能好、處理效果受氣候影響小、美觀衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)，如果加以改進(jìn)，能對(duì)有機(jī)物及氮磷等農(nóng)村生活污水中的主要成分達(dá)到良好的處理效果，但建設(shè)費(fèi)用比表流濕地高.

根據(jù)污水收集方式的不同，研究區(qū)不接入鄉(xiāng)鎮(zhèn)管網(wǎng)的生活污水處理模式可以分為三種處理模式：

1）分散式處理模式（人工濕地模式）

處理流程為：調(diào)節(jié)池—沉淀池—人工濕地—排放.

調(diào)節(jié)池、沉淀池、人工濕地均埋于地下.調(diào)節(jié)池的意義在于調(diào)節(jié)進(jìn)水口的水量水質(zhì)不受分散式排放的影響.在人工濕地床之上覆有保濕層、隔水層，防止冰凍和雨水影響，其上植有樹木.該模式應(yīng)充分利用地形，無需動(dòng)力消耗，工程造價(jià)低，維護(hù)簡單，適合十幾戶口以內(nèi)的污水處理.

2）集中式處理模式（組合模式）

處理流程為：調(diào)節(jié)池—厭氧濾池—組合式人工濕地—排放.

即在分散式處理模式中加入?yún)捬跆幚韱卧袡C(jī)污染物，同時(shí)通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式將不同類型的人工濕地組合使用，以達(dá)到逐級(jí)削減水中污染物負(fù)荷的目的.此模式具有較穩(wěn)定的去除率，抗干擾能力強(qiáng)，受季節(jié)影響不大.濕地組合形式通常為表流與水平潛流濕地的串聯(lián)、并聯(lián)組合，或者水平潛流與垂直流濕地的串聯(lián)組合等.

組合人工濕地的面積可以根據(jù)污水處理量來決定.據(jù)《華北地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南》，表流人工濕地建設(shè)投資費(fèi)用約150-400元/m2，潛流人工濕地建設(shè)投資費(fèi)用約200-600元/m2.

3）養(yǎng)殖糞污資源化模式（沼氣處理模式）

處理流程為：沉淀池—厭氧消化池—多級(jí)兼氧過濾池.

厭氧消化池主要是消化、降解有機(jī)物，從而產(chǎn)生大量沼氣.多級(jí)兼氧過濾池通過填料及濾料，凈化水質(zhì).

區(qū)內(nèi)大部分村莊只有小規(guī)模的分散養(yǎng)殖，此時(shí)養(yǎng)殖污水可直接并入集中收集與處理系統(tǒng)中，少數(shù)村莊存在規(guī)模化養(yǎng)殖時(shí)，可考慮采用沼氣工程處理模式，實(shí)現(xiàn)糞污資源化.

與化糞池相比，沼氣池污泥減量效果明顯，有機(jī)物降解率較高，管理方便，投資較少.如果村莊同時(shí)有畜禽養(yǎng)殖、蔬菜種植和果林種植等產(chǎn)業(yè)，可形成適合不同產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的沼氣利用模式.該模式運(yùn)行時(shí)需要注意：定期清理污泥、雜物；注意用火安全；防止毒害物質(zhì)入池.

3 結(jié)語

西柏坡地區(qū)地處石家莊市水源保護(hù)區(qū)內(nèi)，也是大西柏坡建設(shè)的核心區(qū)域，農(nóng)村污水治理問題不僅關(guān)系人居環(huán)境，而且關(guān)系石家莊市的飲用水安全，因此必須對(duì)農(nóng)村污水治理給予足夠的重視.根據(jù)西柏坡地區(qū)自然地理環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，本地區(qū)農(nóng)村污水以分散式和集中式相結(jié)合的方式進(jìn)行收集，并以人工濕地處理技術(shù)為主，進(jìn)行污染處理.但是，農(nóng)村污染涉及的不僅僅是技術(shù)問題，還有觀念問題、資金問題，只有廣開渠道，多方參與，綜合規(guī)劃，才能徹底根除農(nóng)村污水排放的混亂現(xiàn)狀.

[1]戈鐘慶，劉清云，陳戰(zhàn)彬.“大西柏坡"的科學(xué)內(nèi)涵和定位及發(fā)展目標(biāo)探析[J].石家莊市委黨校學(xué)報(bào)，2010，（10）：26-30.

[2]王俊起，王友斌，李筱翠,等.鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活垃圾與生活污水排放及處理現(xiàn)狀[J].中國衛(wèi)生工程學(xué)，2004，3（4）：202-205.

[3]郭占景，丁戰(zhàn)輝，趙偉，等.石家莊市農(nóng)村垃圾與污水處理現(xiàn)狀[J].職業(yè)與健康,2012，28（15）：1892-1893.

[4]郜文彩，趙海燕.平山縣2009年新增農(nóng)村飲用水安全工程淺議[J].河北水利，2012，（5）：17.

[5]卜全民.中國農(nóng)村污水處理模式與技術(shù)研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（20）：2261-12263.

[6]吳樹彪，董仁杰，翟旭，等.組合家庭人工濕地系統(tǒng)處理北方農(nóng)村生活污水[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，（11）：282-287.

（責(zé)任編輯 李健飛）

A Study of the Rural Sewage Collection and Treatment Model in Xibaipo Region

SONG Bao-ping，LIU Zheng，WANG Na
（Department of Resources&Environment，Shijiazhuang University，Shijiazhuang，Hebei 050035，China）

The Xibaipo region around Huangbizhuang Reservoir is a water resources area of Shijiazhuang City.It is of great significance to drinking water safety of Shijiazhuang City.Through survey and analysis，it is found that livelihood sewage，with Nitrogen and organic matter as its main pollutants，is the major part of rural sewage.According to climate conditions，economy，environment and county population scales，this paper presents the model of rural sewage collection and treatment.The collection is conducted by integration of decentralization and centralization；the model is carried out by constructed wetland，combination model and resource utilization model of fecal residue and waste water.

rural sewage；constructed wetland；sewage collection；sewage treatment model；Xibaipo region

X703.1

：A

：1673-1972（2014）03-0073-04

2013-11-10

石家莊學(xué)院西柏坡專項(xiàng)（XBPZX10）

宋保平（1971-），男，陜西宜川人，副教授，主要從事水資源與水環(huán)境研究.