浙江省飲用水庫上游農(nóng)村污水處理現(xiàn)狀及防控技術(shù)

杜鵬飛，郝曉偉

(浙江省水利科技推廣與發(fā)展中心，浙江 杭州 310012)

1 問題的提出

浙江省水資源較為豐富，但是隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水環(huán)境承受著越來越大的壓力。為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，浙江省委第十三屆四次全會上做出了“五水共治”的決定，即治污水、防洪水、排澇水、保供水、抓節(jié)水。五水共治，治污先行。水庫水源地大多數(shù)位于農(nóng)村，近幾年，浙江省多座水庫發(fā)生藻類爆發(fā)現(xiàn)象，如紹興湯浦、臺州長潭、德清對河口、蒼南橋墩等供水水庫，主要是水庫水源地上游農(nóng)村生活污水和面源污染造成入庫污染負(fù)荷加大，嚴(yán)重影響了供水安全。因此，加強飲用水庫上游農(nóng)村污水防治工作迫在眉睫。

本文針對浙江省水庫水源地上游農(nóng)村污水治理存在的問題，開展水源庫區(qū)上游農(nóng)村污水處理及利用技術(shù)調(diào)研，對農(nóng)村污水處理及利用情況進(jìn)行總結(jié)和分析，提出保障庫區(qū)農(nóng)村污水治理技術(shù)對策，構(gòu)建庫區(qū)上游面源污染綜合防治體系，為水源地面源污染防治和水源地保護(hù)提供切實可行的技術(shù)。

2 飲用水庫上游農(nóng)村污水特點

浙江省供水水庫上游農(nóng)村污水的來源主要為居民生活污水和農(nóng)業(yè)面源污水。農(nóng)村污水特點表現(xiàn)為規(guī)模小且分散、水質(zhì)水量變化系數(shù)大、氮磷含量高、可生化性強等。以老石坎水庫和湯浦水庫為例進(jìn)行分析說明。

深溪小流域位于安吉縣重要飲用水源地—老石坎水庫上游，流域內(nèi)有報福鎮(zhèn)深溪、洪家2個行政村，農(nóng)戶1003戶，3272人。由于水土流失、農(nóng)村生活污水直接排放、生活垃圾直接向河道傾倒、農(nóng)業(yè)面源污染等原因，導(dǎo)致河道水質(zhì)變差，河道水流直接進(jìn)入老石坎水庫。監(jiān)測結(jié)果顯示，總磷指標(biāo)為Ⅳ類，總氮指標(biāo)為Ⅲ類，水體季節(jié)性富營養(yǎng)化程度為中度［1］。

湯浦水庫位于紹興市境內(nèi)，是紹興市區(qū)及所轄上虞市、紹興縣近200萬人的唯一飲用水源，水庫流域上游有5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、82個行政村。湯浦水庫面臨流域上游11萬多人口的生產(chǎn)、生活產(chǎn)生的化肥、農(nóng)藥、生活污水、垃圾等污染威脅，氮、磷等營養(yǎng)鹽類污染物主要來源于雙江溪和王化溪等入庫徑流。各類污染使水庫水質(zhì)總氮含量偏高，在IV～V類，總磷略微偏高;在I～I(xiàn)I類，水庫水質(zhì)存在富營養(yǎng)化威脅。根據(jù)2002—2005年的監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，湯浦水庫的水質(zhì)處于中度富營養(yǎng)化狀態(tài)，湯浦水庫流域污染源匯總表見表 1［2］。

表1 湯浦水庫流域污染源匯總表

3 水庫上游農(nóng)村污水治理方式及存在問題

3.1 飲用水庫上游農(nóng)村污水治理方式

浙江省應(yīng)用的農(nóng)村污水處理技術(shù)種類較多，大多數(shù)根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嶋H選擇有效的處理工藝。總體上，采取一次性投資低、能耗低、運行費用低、運行穩(wěn)定、維護(hù)管理方便的實用技術(shù)是解決水源庫區(qū)上游污染防控問題的主要途徑。

浙江省水庫水源地上游的農(nóng)村面源污染治理主要采用了源頭控制和末端治理相結(jié)合的方式。源頭控制主要通過實施測土配方施肥、發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)以減少化肥、農(nóng)藥進(jìn)入水庫的量。末端治理主要采用在庫尾設(shè)置穩(wěn)定塘、人工濕地等生態(tài)工程以削減污染負(fù)荷，防止水體向富營養(yǎng)化發(fā)展。通過調(diào)查，浙江省水庫型水源地上游農(nóng)村面源污染治理技術(shù)的核心處理單元主要有植物緩沖帶、人工濕地、氧化塘［3］。

浙江省水庫型水源地上游的生活污水污染治理中，治理技術(shù)形式多樣，處理效果差異明顯。三格化糞池、無動力厭氧、微動力厭氧、人工濕地、凈化沼氣池、氧化塘及組合技術(shù)是農(nóng)村生活污水處理的主要技術(shù)。凈化沼氣池、人工濕地在某些大型水庫上游的農(nóng)村應(yīng)用較為廣泛，少數(shù)農(nóng)村地區(qū)則采用了一體化處理設(shè)備。近年來，農(nóng)村生活污水的處理設(shè)施建設(shè)取得了長足發(fā)展，但設(shè)施處理效果及長期運行狀況仍需進(jìn)一步完善。通過調(diào)查，浙江省水庫型水源地上游生活污水治理技術(shù)的核心處理單元主要有人工濕地、凈化沼氣池、厭氧池等。

浙江省水庫型水源地上游的畜禽養(yǎng)殖污染，主要采用堆肥和厭氧發(fā)酵的方式對養(yǎng)殖污水和畜禽糞便進(jìn)行資源化利用，這2種方式在浙江省應(yīng)用前景廣泛。通過調(diào)查，浙江省水庫型水源地上游畜禽養(yǎng)殖污染治理技術(shù)的核心處理單元主要有堆肥池和厭氧發(fā)酵池。

3.2 治理現(xiàn)狀

2003 年以來，浙江省各地深入實施“千村示范萬村整治”工程，農(nóng)村面貌和生產(chǎn)生活條件有了很大改善。截至2013年底，浙江省28653個建制村中農(nóng)村生活污水治理農(nóng)戶受益率在80%以上的建制村僅3527個，占總村數(shù)的12.31%;已開展生活污水治理但農(nóng)戶受益率在80%以下的建制村12707個，占總村數(shù)的44.35%，農(nóng)村生活污水治理任重道遠(yuǎn)。2014年起，圍繞“中國夢想·美麗浙江”總目標(biāo)，各地農(nóng)村生活污水治理工作全面展開，力爭使浙江省絕大多數(shù)村莊的環(huán)境得到較好整治，因地制宜地采用多種模式，運用不同處理技術(shù)，積極開展污水治理。根據(jù)各重大供水水庫水源地的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，庫區(qū)上游的污染負(fù)荷防控對于庫區(qū)水質(zhì)的保持發(fā)揮了重大作用。

3.3 存在的問題和不足

近年來，浙江省在水庫水源地上游農(nóng)村污水處理方面取得了一些成績，但還存在一些問題。

3.3.1 生活污水面廣量大

隨著農(nóng)村生活水平的提高以及農(nóng)村生活方式的轉(zhuǎn)變，生活污水的產(chǎn)生量也隨之增長，但村莊面廣、分布分散的特征造成排污點分散，呈現(xiàn)面狀排放。由于農(nóng)村地區(qū)的人數(shù)較多，生活污水排放總量較大，長期的排放會給庫區(qū)水體帶來一定程度的污染負(fù)荷。

3.3.2 庫區(qū)上游農(nóng)田面源污染未從根本上得到有效控制

浙江省多數(shù)水庫型飲用水源地上游有相對集約化的農(nóng)事活動，農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的提高主要依靠提高復(fù)種指數(shù)、增加化肥施用量，大部分的肥料屬于速溶性肥料，會隨水土流失進(jìn)入飲用水源地。

3.3.3 庫區(qū)上游畜禽養(yǎng)殖污水的處理尚不完善

畜禽養(yǎng)殖排放廢水的污染物濃度高，排放量大，處理不當(dāng)?shù)呐欧艜斐珊芨叩牡⒘谞I養(yǎng)鹽類污染負(fù)荷，容易引起庫區(qū)水體的富營養(yǎng)化。

3.3.4 污水收集困難，處理率偏低

農(nóng)村廣大地區(qū)布設(shè)管網(wǎng)難度較大，建設(shè)成本高，將分散的農(nóng)戶污水統(tǒng)一收集較為困難?，F(xiàn)有農(nóng)村污水處理設(shè)施的建設(shè)跟不上，運行經(jīng)費落實不到位、維護(hù)管理不善等導(dǎo)致部分污水處理設(shè)施運行效率偏低，甚至出現(xiàn)運行一段時間后不能正常運行的現(xiàn)象。據(jù)2002年調(diào)查，浙江省畜禽養(yǎng)殖污水排放量達(dá)8.68億t，化學(xué)需氧量排放量為20.10萬t，相當(dāng)于全省工業(yè)廢水排放量的64.0%和化學(xué)需氧量的59.0%，而處理率僅為2.8%。浙江全省年生活污水排放量約為8.56億t，處理率約為2.5%。

4 治理技術(shù)及措施

飲用水庫上游農(nóng)村污水處理堅持以源頭污染控制為主，末端治理為輔，兩者相結(jié)合的原則。治理措施按污染源類型劃分可分為農(nóng)田、林地面源污染防治工程，生活污水防治工程和畜禽養(yǎng)殖污水防治工程3類。針對不同來源的面源污染，應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施，同時注重不同技術(shù)的聯(lián)合，構(gòu)建庫區(qū)上游面源污染綜合防治體系，加強入庫河道生態(tài)治理，實現(xiàn)點面結(jié)合，整體推進(jìn)。通過農(nóng)村污水治理技術(shù)方案的對比和綜合性能分析，提出針對不同污染類型的技術(shù)對策。

4.1 農(nóng)田、林地面源污染防治工程

在山地區(qū)建立具有蓄水保土、增加徑流入滲時間、減緩流速作用的坡面工程和具有截、蓄、導(dǎo)、排等功能的生態(tài)溝道工程，減少流域土壤侵蝕。另外在水土流失區(qū)建造水土涵養(yǎng)林和水土保持林，以恢復(fù)植被、控制水土流失，減少水土流失面積，減少進(jìn)入受納水體的營養(yǎng)物質(zhì)。在水庫水源地林地開展清水涵養(yǎng)林工程，逐步在飲用水源地周圍建立一個穩(wěn)定、高質(zhì)、高效的森林生態(tài)系統(tǒng)，促進(jìn)水體凈化、水質(zhì)提升。

在平原區(qū)構(gòu)建植被緩沖帶，設(shè)置適當(dāng)?shù)娜斯は獪?、濕地、沙層過濾帶及植被緩沖區(qū)，同時選擇耐低溫與耐高溫植物相結(jié)合的配置方式，有效地減少農(nóng)田地表和地下徑流給水庫帶來的化肥非點源污染［4］。

積極推廣成熟的平衡施肥、施藥技術(shù)，提高化肥和農(nóng)藥的利用效率，從源頭降低上游排污對庫區(qū)水質(zhì)的影響，這是目前保護(hù)庫區(qū)水質(zhì)的最有成效的技術(shù)措施，對平原區(qū)和山地區(qū)均適用。

4.2 生活污水防治生態(tài)工程

農(nóng)村的主要特點是居住相對分散，自然和經(jīng)濟(jì)條件千差萬別，采取一種統(tǒng)一的污水治理模式十分困難，應(yīng)因地制宜地選擇和發(fā)展生活污水分散式就地處理技術(shù)。污水的分散處理技術(shù) (DecentralizedSanitationandReuse，DESAR)，以其布局靈活、施工簡單和管理方便等特點，在世界各地，尤其是村鎮(zhèn)地區(qū)廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為國內(nèi)外農(nóng)村生活污水處理的首選技術(shù)。

目前國內(nèi)外對農(nóng)村分散型污水處理所采取的工藝技術(shù)在原理上通?？煞譃閰捬跎锾幚砑夹g(shù)、好氧生物處理技術(shù)和生態(tài)處理系統(tǒng)3大類。厭氧生物處理技術(shù)主要包括:化糞池、沼氣池等;好氧生物處理技術(shù)主要包括氧化溝、接觸氧化和生物濾池;生態(tài)處理系統(tǒng)主要包括人工濕地、穩(wěn)定塘和土地滲濾等。

根據(jù)污水進(jìn)水水質(zhì)、水量的區(qū)別，針對不同的出水要求、農(nóng)村各地區(qū)環(huán)境特點的差異，在工藝流程的選擇上，往往采用將不同類型的技術(shù)組合在一起，如“生物+生態(tài)、厭氧+好氧+生態(tài)組合工藝”等，開發(fā)和研究“厭氧水解、跌水充氧接觸氧化、折流人工濕地組合技術(shù)”、“塔式蚯蚓生態(tài)濾池組合技術(shù)”及“厭氧發(fā)酵、生態(tài)土壤及蔬菜種植組合技術(shù)”等。

4.3 畜禽養(yǎng)殖污水防治生態(tài)工程

畜禽糞便的治理主要分為產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后處理。產(chǎn)前、產(chǎn)中的治理是相對減少畜禽糞便的環(huán)境污染，產(chǎn)后處理才是消除畜禽糞便污染的較好方法。目前國內(nèi)畜禽養(yǎng)殖業(yè)常用的徑流污染控制技術(shù)主要有現(xiàn)代堆肥技術(shù)、厭氧發(fā)酵沼氣技術(shù)。建議各地因地制宜，選擇現(xiàn)代堆肥技術(shù)或厭氧發(fā)酵技術(shù)構(gòu)建畜禽養(yǎng)殖污水防治生態(tài)工程。

4.4 入庫河道污染物防治物理生態(tài)工程［5］

入庫河道污染物防治物理生態(tài)工程主要是河濱植物生態(tài)修復(fù)帶工程，根據(jù)實際情況可以選擇疏浚清淤工程、生態(tài)浮床污染控制工程。

4.4.1 河濱植物生態(tài)修復(fù)帶工程

河濱帶生態(tài)植物群落系統(tǒng)是防止污物進(jìn)入水庫河道的最后一道屏障，對生活污水、農(nóng)業(yè)廢水及其他面源污染物中的N、P進(jìn)一步攔截和凈化，控制污染徑流對入庫河道的直接污染;利用河濱修復(fù)帶對污染物的儲存、截留和過濾等復(fù)合效應(yīng)減少水體中污染物含量。

在主要出入庫河道兩側(cè)及河口等地建設(shè)水質(zhì)凈化林工程，選擇種植吸污能力強、凈化隔污效果好的樹種，促進(jìn)河道水質(zhì)的根本好轉(zhuǎn);在入庫河道自然堤岸地帶開展?jié)竦乇Ｗo(hù)及恢復(fù)工程，恢復(fù)基底整理、種植水生植物、改造生境、構(gòu)建生態(tài)護(hù)坡或自然堤岸、收割水生植物、建設(shè)生物墻、生態(tài)廊道等。河岸植被緩沖帶對于吸收、滯留地表徑流中的污染物有良好作用［6］。

4.4.2 疏浚清淤工程

河道清淤工作重點要做好河流入庫口附近的底泥清淤，定期開展入口處的清淤和河道疏浚，消除內(nèi)源污染。

4.4.3 生態(tài)浮床污染控制

根據(jù)實際情況，在條件允許的情況下，可以采用生態(tài)浮床這一組合技術(shù)。生態(tài)浮床技術(shù)擬建立在滯留塘內(nèi)，設(shè)置生態(tài)浮床區(qū)，利用著生在生物浮床上根系發(fā)達(dá)的生物，吸附水體中大量的懸浮物，并逐漸在植物根系表面形成生物膜，膜中微生物通過吞噬和代謝，使水中的污染物成為無機(jī)物，即植物的營養(yǎng)物質(zhì)，再通過光合作用轉(zhuǎn)化為植物細(xì)胞的成分，促進(jìn)植物生長，從而有效降低進(jìn)入河流中的污染物。根據(jù)水庫集水區(qū)的氣候特征，可以選擇有較強凈化能力的美人蕉、鶯尾、石葛蒲、花葉蘆竹等植物。

5 結(jié)語

浙江省在水庫水源地上游污染防控方面開展了大量工作，積累了適合各地實際的污染防控經(jīng)驗，對改善庫區(qū)水質(zhì)和保障飲水安全發(fā)揮了重要作用。針對水庫水源地上游污染對庫區(qū)水質(zhì)的影響，采取源頭控制與末端治理相結(jié)合的方法，以源頭控制為主，末端治理為輔。從源頭上截污，在庫尾采用人工濕地、前置庫等末端治理技術(shù)［7］，降低上游污染物在入庫末端的積累效應(yīng)，為城鄉(xiāng)居民飲水安全和可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航。

［1］薛建輝，阮宏華，劉金根，等.太湖流域水岸生態(tài)防護(hù)林體系建設(shè)技術(shù)與對策 ［J］.南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版，2008，32(5):13-18.

［2］朱建坤，俞海平，施練東，等.湯浦水庫富營養(yǎng)化趨勢分析及防治研究 ［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010，33(6E):219-221.

［3］林素蘭，袁立新.大伙房水庫水源地農(nóng)村面源污染綜合防治研究［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展，2008(2):82-83.

［4］張永春，張毅敏，胡孟春，等.平原河網(wǎng)地區(qū)面源污染控制的前置庫技術(shù)研究［J］.中國水利，2006(17):15-18.

［5］王海珍，陳德輝，王全喜，等.水生植被對富營養(yǎng)化湖泊生態(tài)恢復(fù)的作用 ［J］.自然雜志，2002，24(1):33-36.

［6］王華玲，趙建偉，程東升，等.不同植被緩沖帶對坡耕地地表徑流中氮磷的攔截效果［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2010(9):1730-1736.

［7］于洪忠，張頂策，胡永富.關(guān)于青年水庫設(shè)置前置庫的研究［J］.黑龍江水利科技，2011(1):154-155.