洞庭湖周邊鄉(xiāng)村生活污水處理技術(shù)系統(tǒng)研究
——以君山區(qū)為例

但維宇，曹獻(xiàn)中

(1.國家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，長沙 410014；2.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣州 510640)

洞庭湖周邊鄉(xiāng)村生活污水處理技術(shù)系統(tǒng)研究
——以君山區(qū)為例

但維宇1，曹獻(xiàn)中2

(1.國家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計(jì)院，長沙 410014；2.中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所，廣州 510640)

以君山區(qū)為例，分析了洞庭湖區(qū)鄉(xiāng)村生活污水的類型、分布和特點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上，有針對(duì)性地提出了包括分散處理模式、集中處理模式、組合處理模式在內(nèi)的三種鄉(xiāng)村生活污水處理模式，以及家庭一體化污水處理設(shè)備技術(shù)、人工濕地污水處理系統(tǒng)、中小型生活污水生態(tài)處理系統(tǒng)、小城鎮(zhèn)污水處理廠等四種具體的處理技術(shù)體系，以期為洞庭湖區(qū)鄉(xiāng)村生活污水的處理提供參考。

污水；處理技術(shù)；洞庭湖區(qū)

固體廢棄物、生產(chǎn)生活污水是農(nóng)村環(huán)境兩大罪魁禍?zhǔn)?。農(nóng)村生活生產(chǎn)污水無序排放會(huì)惡化人居環(huán)境，污染地表水和地下水，影響農(nóng)村水源地的水質(zhì)安全，是城市飲用水水源地水質(zhì)安全的重大隱患。

農(nóng)村生活污水的主要來源是廚房污水、洗滌污水、沖廁污水等，農(nóng)村生產(chǎn)廢水的主要來源是養(yǎng)殖業(yè)沖圈水、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)生產(chǎn)廢水、農(nóng)田退水等。污染物成分復(fù)雜，農(nóng)村生產(chǎn)廢水的有毒有害成分含量大，直接進(jìn)入了土壤、河流與湖泊中。

君山區(qū)位于洞庭湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)，緊挨東洞庭湖國際重要濕地，生態(tài)地位極其重要。因此君山區(qū)的水污染防治工作，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村的污水處理建設(shè)，不僅直接關(guān)系到君山區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，而且還直接影響到洞庭湖的生態(tài)安全。本文在分析君山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村水污染現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了通過加強(qiáng)人工濕地和城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)的建設(shè)，來提高君山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村水污染防治的技術(shù)思路，希望為君山區(qū)甚至洞庭湖區(qū)域的農(nóng)村水污染防治提供參考。

1 研究區(qū)域概況與水污染現(xiàn)狀

1.1 君山區(qū)基本情況

君山區(qū)地處岳陽市西郊，東部隔洞庭湖出長江水道與岳陽樓區(qū)為鄰，西接岳陽市華容縣，南部緊鄰洞庭湖，北部是長江黃金水道，東北角為著名的三江口，整個(gè)湖南省的三湘四水的水流經(jīng)洞庭湖，從這里匯入長江。

1.2 君山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村水污染主要來源

通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，君山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村水污染主要分為以下5類。一是居民生活產(chǎn)生的污水，除縣城外，全區(qū)7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(含農(nóng)村)每天產(chǎn)生大量的生活污水，90%以上未得到處理而直接排放；二是畜禽養(yǎng)殖引起水污染，主要包括養(yǎng)豬場(chǎng)和雞鴨養(yǎng)殖場(chǎng)產(chǎn)生的污染，而且這些養(yǎng)殖場(chǎng)未配套建立用于處理糞便的沼氣池；三是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中農(nóng)藥化肥的使用引起水污染，2014年，全區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)農(nóng)藥用量大約為2500 t，化肥用量大約為6.38萬t；四是工業(yè)生產(chǎn)引起水污染；五是醫(yī)療廢水污染。

1.3 君山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村水污染現(xiàn)狀

1.3.1 生態(tài)環(huán)境惡化，地表水污染嚴(yán)重

君山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村的生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)工作有待進(jìn)一步深化。農(nóng)村環(huán)境“臟、亂、差”的問題在一些鎮(zhèn)村仍然突出，“垃圾靠風(fēng)刮，污水靠蒸發(fā)”的現(xiàn)象在一些鎮(zhèn)村依然存在。

1.3.2 地下水受到一定污染，飲水安全受到威脅

君山區(qū)農(nóng)村飲用水源主要采用地下淺層水源及地表水。在有的鄉(xiāng)村，多飲用淺層地下水，其水質(zhì)普遍較差，口感苦澀，礦化度偏高，水質(zhì)不符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)。加之農(nóng)村生活污水長期污染淺層地下水，畜禽養(yǎng)殖污染問題沒有得到有效遏止，既污染環(huán)境，又污染水源。特別是許多市鎮(zhèn)由于受垃圾填埋場(chǎng)滲濾液的影響，庫中COD濃度達(dá)到14100 mg/L，對(duì)居民生活飲水造成了嚴(yán)重危害，群眾反應(yīng)強(qiáng)烈。

1.3.3 化肥、農(nóng)藥等對(duì)環(huán)境的污染不容忽視

化肥和農(nóng)藥的應(yīng)用對(duì)農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)起到了重要的作用，但由于技術(shù)落后，導(dǎo)致大部分化學(xué)元素進(jìn)入環(huán)境和土壤，對(duì)生物多樣性破壞的嚴(yán)重后果已經(jīng)顯露。同時(shí)，隨著農(nóng)膜加升，非降解農(nóng)膜破碎部分殘留在地表和土壤中，不易分解，污染了環(huán)境。

1.3.4 水污染防治建設(shè)滯后，環(huán)保投入不足

多數(shù)鎮(zhèn)村沒有垃圾填埋場(chǎng)或是垃圾填埋場(chǎng)比較簡(jiǎn)陋，污水排放設(shè)施、垃圾清運(yùn)車輛數(shù)量不多，保潔人員以及垃圾桶的配備并未覆蓋全部村莊，而僅限于重點(diǎn)村鎮(zhèn)，農(nóng)村環(huán)保政策、法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)體系不健全，機(jī)制不完善等。

2 鄉(xiāng)村生活污水處理技術(shù)系統(tǒng)

2.1 鄉(xiāng)村生活污水的類型、分布與特點(diǎn)

鄉(xiāng)村生活污水類型、特點(diǎn)和處理模式詳見表1。

表1 鄉(xiāng)村生活污水類型、特點(diǎn)和處理模式一覽表序號(hào)類型特點(diǎn)分布處理對(duì)策1分散家庭型污水主要包括生活污水和畜禽養(yǎng)殖糞便與污水,污水總量相對(duì)不大,但其分布非常分散丘崗、低山區(qū)域分散處理模式2自然集中居住型污水主要由生活污水和畜禽養(yǎng)殖糞便與污水為主,還有小部分地表徑流面源污染,污水總量有一定規(guī)模,分布相對(duì)集中山腳和山谷、丘崗區(qū)域分散處理模式或集中處理模式3規(guī)劃集中居住型污水主要由生活污水和畜禽養(yǎng)殖糞便與污水為主,同時(shí)還有一部分地表徑流面源污染,或者有小部分的工業(yè)污染,污水總量較大,分布比較集中平原、交通條件相對(duì)較好的區(qū)域集中處理模式4小城鎮(zhèn)型污水包括生活污水、規(guī)模畜禽養(yǎng)殖糞便與污水、工業(yè)生產(chǎn)污水、醫(yī)療污水、農(nóng)業(yè)面源污染等,污水種類多、總量大,危害程度大,分布非常集中交通條件好的平坦區(qū)域組合處理模式

1) 分散家庭型。該類型主要指獨(dú)戶獨(dú)院的民宅。主要分布在洞庭湖區(qū)靠近丘崗、低山區(qū)域。其主要特點(diǎn)是：以生活污水、畜禽養(yǎng)殖糞便與污水為主，污水總量相對(duì)不大，但分布非常分散，處理成本相對(duì)較高，加上一般家庭的處理意識(shí)不強(qiáng)，處理相對(duì)困難。

2) 自然集中居住型。該類型主要指自然村落。主要分布在地勢(shì)相對(duì)平坦的低山山腳、山谷和丘崗區(qū)域。其主要特點(diǎn)是：污水主要由生活污水和畜禽養(yǎng)殖糞便與污水為主，同時(shí)還有小部分地表徑流面源污染，污水總量有一定規(guī)模，但其分布相對(duì)集中。

3) 規(guī)劃集中居住型。該類型主要指行政村或政府規(guī)劃的集中村莊。主要分布在平原、交通條件相對(duì)較好的區(qū)域。其主要特點(diǎn)是：污水主要由生活污水和畜禽養(yǎng)殖糞便與污水為主，同時(shí)還有一部分地表徑流面源污染，或者有小部分的工業(yè)污染，污水總量較大，但其分布比較集中。

4) 小城鎮(zhèn)型。該類型主要指鄉(xiāng)鎮(zhèn)所在地或重要集鎮(zhèn)。主要分布在交通條件好的平坦區(qū)域。其主要特點(diǎn)是：污水包括生活污水、規(guī)模畜禽養(yǎng)殖糞便與污水、工業(yè)生產(chǎn)污水、醫(yī)療污水、農(nóng)業(yè)面源污染等，污水種類多、總量大，危害程度大，分布非常集中。

2.2 鄉(xiāng)村生活污水處理模式和技術(shù)體系

2.2.1 處理模式

鄉(xiāng)村生活污水處理技術(shù)模式主要包括以下三種。

分散處理模式： 即將污水按照區(qū)域特點(diǎn)進(jìn)行收集，單獨(dú)處理，通常采用中小型污水處理設(shè)備或自然處理等形式。如庭院和排水溝結(jié)合型人工濕地處理系統(tǒng)。

集中處理模式： 即將所有住戶產(chǎn)生的污水集中收集，統(tǒng)一建設(shè)污水處理設(shè)施，通常采用自然處理和常規(guī)生物處理等工藝形式。

組合處理模式： 即根據(jù)污水分布的實(shí)際情況，采取分散處理模式和集中處理模式相結(jié)合的處理模式。

2.2.2 處理技術(shù)體系

1) 家庭一體化污水處理設(shè)備技術(shù)。家庭一體化污水處理設(shè)備技術(shù)是凱天環(huán)保自主創(chuàng)新的采用生物濾膜處理污水技術(shù)，是一種非常適合村鎮(zhèn)點(diǎn)多面廣生活污水的治理技術(shù)。該技術(shù)屬于分散處理模式，主要應(yīng)用于分散家庭型生活污水的處理。

2) 庭院和排水溝結(jié)合型人工濕地處理系統(tǒng)。農(nóng)村廢水的適宜匯集。建議采用排水溝道進(jìn)行，排水溝道開敞與空氣接觸，能夠參與自然水循環(huán)過程，能有效利用水體的自凈能力；同時(shí)排水溝道維修養(yǎng)護(hù)方便、容易操作。

在村莊庭院以道路兩側(cè)為佳，結(jié)合道路和地勢(shì)條件規(guī)劃布置排水溝，排入村莊附近的天然水體或人工水體內(nèi)。

不管是天然水體或人工水體，其中的水生植物是濕地的靈魂，水生植物應(yīng)具有多樣性，綜合考慮生長能力、根系發(fā)達(dá)程度、去污性能、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和美觀等要求確定，并應(yīng)優(yōu)先選擇鄉(xiāng)土品種。

3) 人工濕地污水處理系統(tǒng)。人工濕地污水處理系統(tǒng)具有效率高、投資和運(yùn)轉(zhuǎn)成本低、技術(shù)簡(jiǎn)便、處理量靈活(小型人工濕地即可日處理污水3 000 m3)、低能耗、處理效果好等優(yōu)點(diǎn)。洞庭湖區(qū)常年溫暖濕潤、污水濃度低，是全國運(yùn)用人工濕地污水處理工藝條件最好的地區(qū)。

人工濕地污水處理系統(tǒng)工藝流程組合圖及構(gòu)建示意圖見圖1和圖2。

圖1 人工濕地污水處理組合工藝流程圖

圖2 人工濕地污水處理構(gòu)建意向圖

4) 中小型生活污水生態(tài)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用高負(fù)荷地下滲濾污水處理復(fù)合技術(shù)，屬于集中處理模式，主要應(yīng)用于自然集中居住型或規(guī)劃集中居住型鄉(xiāng)村生活污水的處理。該技術(shù)采用地下高負(fù)荷滲濾+人工濕地處理技術(shù)處理生活污水，通過長期處理實(shí)驗(yàn)，合理構(gòu)造人工濾層，并配置相應(yīng)自檢系統(tǒng)，提高了運(yùn)行效果和安全保障。該工藝有占地少，不改變土地用途，受氣候條件影響小，能耗低，適用范圍廣的特點(diǎn)。

中小型生活污水生態(tài)處理系統(tǒng)工藝流程為：污水經(jīng)過隔油、沉淀、厭氧預(yù)處理后進(jìn)入水量調(diào)節(jié)池，然后通過埋在地下的散水管網(wǎng)間歇性投配到高負(fù)荷地下滲濾單元，使污水在人工濾料中橫向運(yùn)移和豎向滲濾，其中的污染物被不同功能—結(jié)構(gòu)層的濾料攔截、吸附，落干時(shí)適量通風(fēng)供氧，并最終通過微生物分解轉(zhuǎn)化，具體如圖3。

圖3 生態(tài)節(jié)約型生活污水處理成套設(shè)備工藝流程

5) 小城鎮(zhèn)污水處理廠

該系統(tǒng)屬于集中處理模式，主要應(yīng)用于小城鎮(zhèn)型或規(guī)劃集中居住型鄉(xiāng)村生活污水的處理。

小城鎮(zhèn)污水處理廠主要利用中小型生活污水生態(tài)處理系統(tǒng)的院里，在小城鎮(zhèn)集中布局1處以上的中小型生活污水生態(tài)處理系統(tǒng)，并且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遙控管理(圖4)。

3 建議

建議在人口密集的城鎮(zhèn)優(yōu)先開展生活污水處理設(shè)施和污水管網(wǎng)建設(shè)，而在經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)、設(shè)施保護(hù)和運(yùn)營管理機(jī)制不夠完善的情況下，建議慎重建設(shè)農(nóng)村生態(tài)濕地污水處理系統(tǒng)，避免不必要的資金浪費(fèi)；同時(shí)加大改水改廁和發(fā)展沼氣的工作力度，要實(shí)現(xiàn)改水改廁全覆蓋；將全區(qū)城鄉(xiāng)污水處理設(shè)施和污水管網(wǎng)的系統(tǒng)規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)等問題納入“十三五”規(guī)劃，將農(nóng)村污水治理納入清潔小流域治理、新農(nóng)村建設(shè)、農(nóng)村環(huán)境整治等建設(shè)項(xiàng)目中。

圖4 小城鎮(zhèn)污水處理廠構(gòu)建示意圖

[1] 黃金國.洞庭湖區(qū)濕地生物多樣性保護(hù)及其可持續(xù)利用[J].重慶環(huán)境科學(xué),2002，24(6)：20-22.

[2] 任國平.岳陽市城市土地集約利用潛力評(píng)價(jià)研究[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),2009.

[3] 張永勇,張光義,夏軍,等.濕地污水處理機(jī)理的研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2005，28(S1)：169-171.

TechnologySystemofRuralDomesticSewageTreatmentinDongtingLakeArea:Taking Junshan District as an Example

DAN Weiyu，CAO Xianzhong

(1.Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration，Changsha 410014，Hunan，China; 2.Guangzhou Institute of Geochemistry, Chinese Academy of Sciences,Guangzhou,510640，Guangdong，China)

On the basis of analyzing the current situation of rural water pollution in Junshan district, this paper introduced the artificial wetland wastewater treatment system and the small and medium sized domestic sewage ecosystem, proposed the construction of urban sewage treatment system by strengthening the constructed wetland, to improve the technology of water pollution prevention and control in Junshan district, in order to provide a reference for the prevention and control of rural water pollution in the Dongting Lake area.

domestic sewage；domestic sewage treatment technology system；Dongting lake area

2015-12-30

但維宇(1988-),男，湖南長沙人，助理工程師，主要從事森林與濕地資源調(diào)查、公園與景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)，景觀生態(tài)和景觀規(guī)劃技術(shù)研究。

X 52

A

1003-6075(2015)04-0049-05

10.16166/j.cnki.cn43-1095.2015.04.013