農(nóng)村生活污水處理設(shè)施優(yōu)先控制區(qū)域識(shí)別與監(jiān)管策略

王 敏,許 楓,宋小燕,劉 銳,張永明,陳呂軍,4**

農(nóng)村生活污水處理設(shè)施優(yōu)先控制區(qū)域識(shí)別與監(jiān)管策略

王 敏1,2,許 楓3,宋小燕2*,劉 銳2,張永明1,陳呂軍2,4**

(1.上海師范大學(xué)環(huán)境與地理科學(xué)學(xué)院,上海 200234；2.浙江清華長(zhǎng)三角研究院生態(tài)環(huán)境研究所,浙江省水質(zhì)科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,浙江 嘉興 314006；3.嘉興市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局,嘉興 314006；4.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京 100084)

選取嘉興市秀洲區(qū)和海寧市為研究對(duì)象,以鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)劃為研究單元,采用綜合源強(qiáng)估算法和GIS軟件,對(duì)處理設(shè)施的氨氮(NH3-N)、總磷(TP)、化學(xué)需氧量(COD)排放強(qiáng)度進(jìn)行定量估算和空間分析.結(jié)果表明,秀洲區(qū)處理設(shè)施的NH3-N和COD排放強(qiáng)度高于海寧市,而TP排放強(qiáng)度與海寧市差不多.秀洲區(qū)內(nèi),洪合鎮(zhèn)各污染物的排放強(qiáng)度均最高;海寧市內(nèi),鹽官鎮(zhèn)NH3-N排放強(qiáng)度最高,許村鎮(zhèn)TP和COD排放強(qiáng)度最高.采用因子分析法和加權(quán)指數(shù)法計(jì)算排污權(quán)重,再結(jié)合生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)和環(huán)境功能區(qū)劃,篩選出運(yùn)維和監(jiān)管優(yōu)先控制區(qū).秀洲區(qū)內(nèi),洪合鎮(zhèn)、王江涇鎮(zhèn)、油車港鎮(zhèn)被劃分為優(yōu)先控制區(qū),該優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)處理設(shè)施數(shù)量占比27.87%,排污權(quán)重占比72.42%,通過(guò)重點(diǎn)監(jiān)管17.66%的設(shè)施,可監(jiān)管秀洲區(qū)59.98%的污染物排放.海寧市內(nèi),長(zhǎng)安鎮(zhèn)、許村鎮(zhèn)、海洲街道、鹽官鎮(zhèn)、袁花鎮(zhèn)被劃分為優(yōu)先控制區(qū),該優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)設(shè)施數(shù)量占比69.10%,排污權(quán)重占比71.23%,通過(guò)重點(diǎn)監(jiān)管16.85%的設(shè)施,可監(jiān)管海寧市43.54%的污染物排放.研究結(jié)果可為提高設(shè)施的運(yùn)維監(jiān)管效率提供技術(shù)支撐.

農(nóng)村生活污水處理設(shè)施；排放強(qiáng)度；生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)；優(yōu)先控制；運(yùn)維監(jiān)管

嘉興市位于杭嘉湖平原河網(wǎng)下游,來(lái)水水質(zhì)差,人口密度高,內(nèi)源污染物排放量大;地勢(shì)低洼,河水流動(dòng)緩慢,水體自凈能力差.2017年,全市130個(gè)地表水監(jiān)測(cè)斷面,水質(zhì)達(dá)到地表水I~III類標(biāo)準(zhǔn)的僅占9.3%,IV類占85.3%,V類占3.1%,劣V類占2.3%[1],與“水十條”提出的III類水體為主的目標(biāo)差距很大.嘉興市農(nóng)村人口約占全市人口總數(shù)的37%,農(nóng)村生活污水排放量約20萬(wàn)t/d,占全市污水排放總量的19%.目前,全市工業(yè)廢水和城市生活污水基本通過(guò)污水管網(wǎng)收集后,進(jìn)入大型污水廠集中處理,尾水排海,排入內(nèi)河的水量很少,要進(jìn)一步提升內(nèi)河水質(zhì),處理好農(nóng)村生活污水至關(guān)重要.嘉興市“十二五”期間已建成了數(shù)千座農(nóng)村生活污水處理設(shè)施,“十三五”期間如何對(duì)已建成的農(nóng)村生活污水處理設(shè)施進(jìn)行高效運(yùn)維監(jiān)管成為迫切需要解決的問(wèn)題.有必要研究制定高效經(jīng)濟(jì)的監(jiān)管策略,通過(guò)抽查少數(shù)的處理設(shè)施,最大限度地監(jiān)管污染物排放.農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的優(yōu)先控制區(qū)識(shí)別可為上述監(jiān)管策略的制定提供技術(shù)支撐.

優(yōu)先控制區(qū)的識(shí)別迄今為止經(jīng)歷了從定性研究到定量研究的轉(zhuǎn)變,其中,對(duì)污染物定量核算是評(píng)估污染現(xiàn)狀、識(shí)別優(yōu)先控制區(qū)的關(guān)鍵.國(guó)外常采用ANSWER、AGNPS、SWAT等數(shù)學(xué)模型對(duì)污染物進(jìn)行定量核算[2-4],但上述模型所采用的經(jīng)驗(yàn)公式和參數(shù)與我國(guó)實(shí)際情況相差較大,適用性較差.以綜合調(diào)查為基礎(chǔ)的綜合源強(qiáng)系數(shù)法逐漸受到重視,廣泛應(yīng)用于污染物的定量核算,并與研究區(qū)域的生態(tài)敏感性相結(jié)合,進(jìn)行優(yōu)先控制區(qū)識(shí)別.周亮等[5]對(duì)淮河流域研究發(fā)現(xiàn),沙河、潁河、北汝河、賈魯河以及清潩河等子流域?yàn)榛春恿饔蜣r(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的敏感區(qū)和優(yōu)先控制區(qū).盧少勇等[6]對(duì)洞庭湖區(qū)域研究發(fā)現(xiàn),桃源縣、漢壽、澧縣、鼎城、南縣、安化、華容、平江是農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染的優(yōu)先控制區(qū).我國(guó)對(duì)優(yōu)先控制區(qū)的識(shí)別多集中在農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染方面,而針對(duì)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施進(jìn)行污染控制區(qū)域識(shí)別和監(jiān)管策略的研究還未見報(bào)道.

本研究選取嘉興市秀洲區(qū)和海寧市為研究對(duì)象,以鄉(xiāng)鎮(zhèn)區(qū)劃為研究單元,采用綜合源強(qiáng)估算法核算農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的氨氮(NH3-N)、總磷(TP)、化學(xué)需氧量(COD)排放量和排放強(qiáng)度.采用因子分析法和加權(quán)指數(shù)法,確定排污權(quán)重;通過(guò)聚類分析,劃分排污區(qū);結(jié)合生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)和環(huán)境功能區(qū)劃,識(shí)別出秀洲區(qū)和海寧市農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的優(yōu)先控制區(qū).最后,綜合分析比較優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)不同處理規(guī)模設(shè)施的排污權(quán)重和數(shù)量,提出各區(qū)(市)內(nèi)處理設(shè)施的高效經(jīng)濟(jì)的運(yùn)維監(jiān)管策略.研究結(jié)果有助于在有限人力物力情況下鎖定工作重點(diǎn),提高對(duì)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的運(yùn)維監(jiān)管效率,促使農(nóng)村污水處理設(shè)施最大限度發(fā)揮污染物削減作用.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

秀洲區(qū)位于嘉興市中北部,總面積為520.2km2,下轄5鎮(zhèn)2街道,農(nóng)村人口20.5萬(wàn),占總?cè)丝诘?0.0%.海寧市位于嘉興市南部,總面積731.2km2,下轄8鎮(zhèn)4街道,農(nóng)村人口26.6萬(wàn),占總?cè)丝诘?9.5%.截止2017年末,嘉興市秀洲區(qū)和海寧市納入建設(shè)部門監(jiān)管的集中式污水處理終端(規(guī)?！?t/d)分別為470,178座,占嘉興市已監(jiān)管處理設(shè)施總數(shù)的21.9%和8.3%;累計(jì)處理規(guī)模占嘉興市已監(jiān)管設(shè)施總處理規(guī)模的31.4%和11.4%;累計(jì)受益戶數(shù)占嘉興市已監(jiān)管設(shè)施總受益戶數(shù)的30.9%和18.2%.

1.2 農(nóng)村生活污水處理設(shè)施污染排放強(qiáng)度核算

本研究以秀洲區(qū)和海寧市各鎮(zhèn)(街道)為研究單元,利用綜合源強(qiáng)估算法[7-10],根據(jù)式(1)~(3)估算各研究單元農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的污染物排放系數(shù)、排放量、排放強(qiáng)度.利用因子分析法[11-13]和加權(quán)指數(shù)法,確定各研究單元排污權(quán)重.

式中:p為農(nóng)村居民生活污水中污染物(NH3-N、TP、COD)的排放系數(shù),g/(d·人);P為農(nóng)村居民生活污水中污染物年排放量,t/a;P為農(nóng)村生活污水年排放強(qiáng)度,t/(km2·a);p為農(nóng)村居民人均用水量, L/ (d·人);為各研究單元設(shè)施的污染物排放濃度, mg/ L;Q為污水利用量,L/(d·人);為各研究單元實(shí)際受益人數(shù),人;為各研究單元面積,km2.

本研究通過(guò)水質(zhì)實(shí)測(cè)獲得.按照空間連續(xù)性、季節(jié)一致性、規(guī)模全面性原則,2018年5~6月在秀洲區(qū)和海寧市各隨機(jī)抽檢近30%處理設(shè)施共計(jì)出水181組,依據(jù)《浙江農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB33/973 2015)[14]選擇NH3-N、TP、COD為水質(zhì)評(píng)價(jià)參數(shù),根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法[15]測(cè)試出水濃度,取各研究單元所調(diào)研設(shè)施NH3-N、TP、COD濃度平均值為各研究單元農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的污染物排放濃度.p參考《2017年浙江省水資源公報(bào)》[16],采用數(shù)值120.54L/(d·人).嘉興市已全域?qū)崿F(xiàn)城鄉(xiāng)一體化供水,而農(nóng)村生活污水重復(fù)利用情況較少,n取值0L/(d·人).參考嘉興市住房與城鄉(xiāng)建設(shè)局提供的嘉興市農(nóng)村生活污水處理設(shè)施基礎(chǔ)信息庫(kù);參考《秀洲區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒2017》[17]、《2017年秀洲區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》[18]、《海寧市統(tǒng)計(jì)年鑒2017》[19]和《2017年海寧市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》[20].

1.3 農(nóng)村生活污水處理設(shè)施污染生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)

各研究單元農(nóng)村生活污水處理設(shè)施污染的生態(tài)敏感性主要用于反映地表水環(huán)境對(duì)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施污染物排放的敏感程度[21].按照敏感性從大到小,一般可分為極度敏感區(qū)、高度敏感區(qū)、中度敏感區(qū)、輕度敏感區(qū)和不敏感區(qū)[22](根據(jù)實(shí)際情況可適當(dāng)增減).本研究分別以秀洲區(qū)和海寧市各鎮(zhèn)(街道)為研究單元,綜合采用單因子水質(zhì)指數(shù)法[23-24]、內(nèi)梅羅綜合指數(shù)法[25-29],根據(jù)式(4)和(5)分別估算單因子水質(zhì)指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合指數(shù).以各研究單元農(nóng)村生活污水處理設(shè)施污染物(NH3-N、TP、COD)的單因子水質(zhì)指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合指數(shù)為變量,進(jìn)行聚類分析[30-32],并進(jìn)行生態(tài)敏感性分級(jí)評(píng)價(jià).

式中:為單因子水質(zhì)指數(shù),無(wú)量綱;W為污染物的環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),mg/L.與式(1)為同一數(shù)據(jù)來(lái)源;W參考文獻(xiàn)[33]中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn).<1,表明不存在污染風(fēng)險(xiǎn)或污染風(fēng)險(xiǎn)小;>1,表明存在污染風(fēng)險(xiǎn).因此,單因子水質(zhì)指數(shù)越大,污染程度越嚴(yán)重.

式中:為內(nèi)梅羅綜合指數(shù),max為單因子水質(zhì)指數(shù)的最大值,ave為單因子水質(zhì)指數(shù)的平均值.

1.4 優(yōu)先控制區(qū)的識(shí)別

本研究秉持農(nóng)村生活污水處理設(shè)施污染定性與定量分析相結(jié)合的原則,基于各研究單元農(nóng)村生活污水處理設(shè)施污染排放強(qiáng)度核算和排污權(quán)重聚類分析,識(shí)別出重度排污區(qū)、中度排污區(qū)、一般排污區(qū)和輕度排污區(qū)(根據(jù)實(shí)際情況可適當(dāng)增減).同時(shí)綜合考慮生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果和環(huán)境功能區(qū)劃,將重度排污區(qū)、中度排污區(qū)、一般排污區(qū)中含有高中度敏感區(qū)或者自然生態(tài)紅線區(qū)的研究單元識(shí)別為優(yōu)先控制區(qū),否則為重點(diǎn)控制區(qū),而輕度排污區(qū)識(shí)別為一般控制區(qū).具體識(shí)別方法如圖1所示.

圖1 農(nóng)村生活污水處理設(shè)施優(yōu)先控制區(qū)識(shí)別

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的建設(shè)現(xiàn)狀

秀洲海寧農(nóng)村污水設(shè)施的工藝和規(guī)模如圖2所示.秀洲區(qū)已運(yùn)維監(jiān)管的470座設(shè)施,分布于王江涇鎮(zhèn)47座、王店鎮(zhèn)190座、油車港鎮(zhèn)39座、洪合鎮(zhèn)46座、新塍鎮(zhèn)148座.主要處理工藝為厭氧-缺氧-好氧(AAO)工藝和AAO與人工濕地的組合工藝,分別占處理設(shè)施總數(shù)的97.66%和1.70%,此外,有少量膜生物反應(yīng)器(MBR)工藝.主要處理規(guī)模為5~20t/d(含5t/d不含20t/d,下同),占處理設(shè)施總數(shù)的63.19%;其次分別為50t/d及以上、20~30t/d、30~50t/d,分別占15.96%、11.70%、9.15%.

“”為污水處理設(shè)施規(guī)模,t/d,下同

海寧市已運(yùn)維監(jiān)管的178座設(shè)施,分布于硤石街道7座、海洲街道7座、馬橋街道24座、許村鎮(zhèn)42座、長(zhǎng)安鎮(zhèn)19座、周王廟鎮(zhèn)5座、丁橋鎮(zhèn)8座、斜橋鎮(zhèn)8座、黃灣鎮(zhèn)3座、鹽官鎮(zhèn)24座、袁花鎮(zhèn)31座.主要處理工藝為AAO工藝和生物濾池(BFP)工藝,分別占處理設(shè)施總數(shù)的78.65%和19.10%,少量涉及復(fù)合生物濾池及復(fù)合生物濾池與人工濕地的組合工藝.主要處理規(guī)模為5~20t/d,占處理設(shè)施總數(shù)的47.75%,其次為30~50t/d、50t/d及以上、20~30t/d,分別占25.84%、15.73%、10.67%.

2.2 農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的污染物排放強(qiáng)度分析

如圖3所示,秀洲區(qū)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的NH3-N、TP、COD總排放強(qiáng)度分別為0.54,0.06,1.32t/ (km2×a);而海寧市分別為0.40,0.06,0.63t/(km2×a).總體上看,秀洲區(qū)處理設(shè)施的NH3-N和COD排放強(qiáng)度明顯高于海寧市,而TP排放強(qiáng)度與海寧市相當(dāng).

秀洲區(qū)內(nèi),洪合鎮(zhèn)處理設(shè)施的NH3-N、TP、COD排放強(qiáng)度均最大,為0.24,0.02,0.49t/(km2×a),分別占秀洲區(qū)總排放強(qiáng)度的44.44%、33.33%、37.12%.而海寧市內(nèi),鹽官鎮(zhèn)處理設(shè)施的NH3-N排放強(qiáng)度最大,為0.15t/(km2×a),占海寧市NH3-N總排放強(qiáng)度的37.50%;許村鎮(zhèn)處理設(shè)施的TP、COD排放強(qiáng)度均最大,為0.02,0.20t/(km2×a),分別占海寧市TP、COD排放強(qiáng)度的33.33%、31.75%.

2.3 農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的優(yōu)先控制區(qū)域識(shí)別

如表1所示,秀洲區(qū)內(nèi),洪合鎮(zhèn)的排污權(quán)重最大,為37.96%;其次是王江涇鎮(zhèn)、王店鎮(zhèn)、油車港鎮(zhèn),分別為18.58%、17.05%和15.89%;新塍鎮(zhèn)排污權(quán)重最小,為10.52%.海寧市內(nèi),許村鎮(zhèn)排污權(quán)重最大,為27.69%;其次是鹽官鎮(zhèn)、海洲街道、馬橋街道,分別為16.51%、10.95%和10.63%;其它研究單元排污權(quán)重均低于10%,其中黃灣鎮(zhèn)排污權(quán)重最小,僅為1.41%.

以各研究單元農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的排污權(quán)重為變量,通過(guò)聚類分析,把秀洲區(qū)劃分為重度排污區(qū)(洪合鎮(zhèn)),中度排污區(qū)(王江涇鎮(zhèn)、王店鎮(zhèn)、油車港鎮(zhèn)),一般排污區(qū)(新塍鎮(zhèn));海寧市劃分為重度排污區(qū)(許村鎮(zhèn)),中度排污區(qū)(鹽官鎮(zhèn)),一般排污區(qū)(海洲街道、馬橋街道、袁花鎮(zhèn)、長(zhǎng)安鎮(zhèn));輕度排污區(qū)(丁橋鎮(zhèn)、硤石街道、周王廟鎮(zhèn)、斜橋鎮(zhèn)、黃灣鎮(zhèn)).

同時(shí),聚類分析各研究單元農(nóng)村生活污水處理設(shè)施污染物的單因子水質(zhì)指數(shù)和內(nèi)梅羅綜合指數(shù),把秀洲區(qū)和海寧市各研究單元的生態(tài)敏感性均劃分為三級(jí)(表2).

表1 各研究單元農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的排污權(quán)重排名

表2 各研究單元的生態(tài)敏感性分區(qū)

Table 2 The ecological sensitivity partition of each research unit

根據(jù)《嘉興市區(qū)環(huán)境功能區(qū)劃》和《海寧市環(huán)境功能區(qū)劃》,秀洲區(qū)王江涇鎮(zhèn)、油車港鎮(zhèn)和海寧市許村鎮(zhèn)、長(zhǎng)安鎮(zhèn)含有自然生態(tài)紅線區(qū).按照優(yōu)先控制區(qū)劃分原則,綜合考慮排污分區(qū)結(jié)果、生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)結(jié)果和環(huán)境功能區(qū)劃情況,秀洲區(qū)內(nèi)優(yōu)先控制區(qū)為洪合鎮(zhèn)、王江涇鎮(zhèn)、油車港鎮(zhèn)這3個(gè)鎮(zhèn)(街道),優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施有131座,占秀洲區(qū)處理設(shè)施總數(shù)的27.87%,排污權(quán)重占72.42%;而海寧市為長(zhǎng)安鎮(zhèn)、許村鎮(zhèn)、海洲街道、鹽官鎮(zhèn)、袁花鎮(zhèn)這5個(gè)鎮(zhèn)(街道),有農(nóng)村生活污水處理設(shè)施123座,占海寧市處理設(shè)施總數(shù)的69.10%,排污權(quán)重占71.23%(圖4).秀洲區(qū)和海寧市優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)設(shè)施數(shù)量占比少,而排污權(quán)重占比高,實(shí)地調(diào)研發(fā)現(xiàn),秀洲區(qū)洪合鎮(zhèn)和海寧市許村鎮(zhèn)兩鎮(zhèn)外來(lái)人口數(shù)量非常多,設(shè)施處理負(fù)荷普遍較高,分析是兩鎮(zhèn)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施排污權(quán)重較高的原因,需要加大監(jiān)管力度,進(jìn)一步探究原因,間接也說(shuō)明本論文的優(yōu)先控制區(qū)識(shí)別方法具備相當(dāng)程度的適用性.

2.4 優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的監(jiān)管策略

在優(yōu)先控制區(qū)內(nèi),農(nóng)村生活污水處理設(shè)施呈現(xiàn)不同的規(guī)模類型和工藝類型,需要對(duì)處理設(shè)施進(jìn)行進(jìn)一步監(jiān)管分級(jí).由于優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)AAO工藝類型的設(shè)施占比高達(dá)90%以上,故本部分僅考慮設(shè)施的規(guī)模類型作精細(xì)化排污權(quán)重分析.

如表3所示,秀洲區(qū)優(yōu)先控制區(qū)內(nèi),洪合鎮(zhèn)50t/d及以上處理設(shè)施的總排污權(quán)重最大(23.62%),其次為王江涇鎮(zhèn)50t/d及以上設(shè)施(18.22%)、洪合鎮(zhèn)30~50t/d設(shè)施(9.24%)、油車港鎮(zhèn)30~50t/d設(shè)施(8.90%),其它研究單元的設(shè)施處理規(guī)模權(quán)重均低于5%.海寧市優(yōu)先控制區(qū)內(nèi),許村鎮(zhèn)50t/d及以上處理設(shè)施的總排污權(quán)重最大(15.58%),其次為鹽官鎮(zhèn)30~50t/d設(shè)施(11.08%)、海洲街道5~20t/d設(shè)施(10.95%)、許村鎮(zhèn)20~30t/d設(shè)施(6.21%),其它研究單元的設(shè)施處理規(guī)模權(quán)重均低于5%.

單位處理設(shè)施的平均排污權(quán)重越大,則該規(guī)模區(qū)間內(nèi)設(shè)施的監(jiān)管優(yōu)先級(jí)應(yīng)越高.因此,基于表3對(duì)優(yōu)先控制區(qū)不同規(guī)模單位處理設(shè)施平均排污權(quán)重分析結(jié)果,繪制優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)不同處理規(guī)模農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的累計(jì)排污權(quán)重和累計(jì)數(shù)量分布如圖5所示.秀洲區(qū)優(yōu)先控制區(qū)內(nèi),根據(jù)監(jiān)管順序,洪合鎮(zhèn)50t/d及以上、油車港鎮(zhèn)30~50t/d、洪合鎮(zhèn)30~50t/d和王江涇鎮(zhèn)50t/d及以上設(shè)施,宜列入重點(diǎn)監(jiān)管,其它作為一般監(jiān)管設(shè)施.即重點(diǎn)監(jiān)管秀洲區(qū)17.66%的設(shè)施數(shù)量,達(dá)到監(jiān)管全區(qū)59.98%的農(nóng)村生活污染物排放.海寧市優(yōu)先控制區(qū)內(nèi),根據(jù)監(jiān)管順序,鹽官鎮(zhèn)30t/d及以上、長(zhǎng)安鎮(zhèn)50t/d及以上、許村鎮(zhèn)50t/d及以上、海洲街道5~20t/d、袁花鎮(zhèn)50t/d及以上設(shè)施,宜列入重點(diǎn)監(jiān)管,其它作為一般監(jiān)管設(shè)施.即重點(diǎn)監(jiān)管海寧16.85%的設(shè)施數(shù)量,達(dá)到監(jiān)管全市43.54%的農(nóng)村生活污染物排放.

表3 優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)不同處理規(guī)模內(nèi)單位農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的排污權(quán)重分析

注:“-”指處理規(guī)模設(shè)施數(shù)為0.

海寧市優(yōu)先控制區(qū)內(nèi),監(jiān)管優(yōu)先順序從高到低依次為:鹽官鎮(zhèn)50t/d及以上、長(zhǎng)安鎮(zhèn)50t/d及以上、許村鎮(zhèn)50t/d及以上、海洲街道5~20t/d、袁花鎮(zhèn)50t/d及以上、鹽官鎮(zhèn)30~50t/d、長(zhǎng)安鎮(zhèn)20~30t/d、長(zhǎng)安鎮(zhèn)30~50t/d、許村鎮(zhèn)30~50t/d、袁花鎮(zhèn)20~30t/d、許村鎮(zhèn)20~30t/d、袁花鎮(zhèn)30~50t/d、許村鎮(zhèn)5~20t/d、鹽官鎮(zhèn)5~20t/d、袁花鎮(zhèn)5~20t/d、長(zhǎng)安鎮(zhèn)5~20t/d.根據(jù)監(jiān)管順序,鹽官鎮(zhèn)30t/d及以上、長(zhǎng)安鎮(zhèn)50t/d及以上、許村鎮(zhèn)50t/d及以上、海洲街道5~20t/d、袁花鎮(zhèn)50t/d及以上設(shè)施,宜列入重點(diǎn)監(jiān)管,其它作為一般監(jiān)管設(shè)施.即重點(diǎn)監(jiān)管海寧16.85%的設(shè)施數(shù)量,達(dá)到監(jiān)管全市43.54%的農(nóng)村生活污染物排放.

針對(duì)秀洲區(qū)和海寧市內(nèi)優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)的重點(diǎn)監(jiān)管設(shè)施,根據(jù)設(shè)施特點(diǎn),可進(jìn)一步分為A、B、C三個(gè)監(jiān)管等級(jí),其中:

(1)A監(jiān)管等級(jí)的設(shè)施監(jiān)管要求最高,主要指水量較大、運(yùn)行要求高、有動(dòng)力、周邊環(huán)境影響顯著、生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)域等.即按照高要求配置適用條件與監(jiān)控參數(shù),對(duì)泵、風(fēng)機(jī)等主要?jiǎng)恿υO(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)控,同時(shí)根據(jù)不同工藝類型與水質(zhì)排放要求,有針對(duì)性地篩選并安裝運(yùn)行在線監(jiān)測(cè)設(shè)備以及水質(zhì)水量在線監(jiān)測(cè)設(shè)備,結(jié)合不定期巡檢進(jìn)行校準(zhǔn),并要求實(shí)現(xiàn)設(shè)施節(jié)能降耗的監(jiān)管考核目標(biāo).

(2)B級(jí)監(jiān)管等級(jí)的設(shè)施其次,為中小規(guī)模、運(yùn)行要求不高、生態(tài)環(huán)境不敏感區(qū)域等.即按照常規(guī)要求配置適用條件與監(jiān)控參數(shù),對(duì)泵、風(fēng)機(jī)等主要?jiǎng)恿υO(shè)備、運(yùn)行狀態(tài)和水量進(jìn)行在線監(jiān)控,但不使用價(jià)格較高的水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備,并要求實(shí)現(xiàn)設(shè)施有效運(yùn)行率提高的監(jiān)管考核目標(biāo).

(3)C級(jí)監(jiān)管的設(shè)施為處理規(guī)模較小、位置偏遠(yuǎn)、運(yùn)維人員難到位、管理與經(jīng)濟(jì)條件弱的區(qū)域等.即按照低要求配置適用條件與監(jiān)控參數(shù),僅對(duì)泵、風(fēng)機(jī)等主要?jiǎng)恿υO(shè)備(必要時(shí)可增加液位、水量)進(jìn)行在線監(jiān)控,并要求實(shí)現(xiàn)設(shè)施運(yùn)行故障率降低的監(jiān)管考核目標(biāo).

通過(guò)對(duì)設(shè)施進(jìn)行精細(xì)化監(jiān)管分級(jí),細(xì)分運(yùn)維頻率、運(yùn)維內(nèi)容、運(yùn)維人員素質(zhì)等,從而實(shí)現(xiàn)高效經(jīng)濟(jì)的運(yùn)維監(jiān)管,最大限度的發(fā)揮農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的污染物削減作用.但未來(lái)面對(duì)提高的排放達(dá)標(biāo)要求,需要進(jìn)一步探索從管理層面,完善監(jiān)督管理保障措施.首先,政府應(yīng)加強(qiáng)組織機(jī)構(gòu)建立,扎實(shí)開展農(nóng)村生活污水治理設(shè)施運(yùn)行維護(hù)管理.各級(jí)運(yùn)行維護(hù)主管部門要配強(qiáng)配足專職人員,深刻認(rèn)識(shí)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施監(jiān)管的重要性、系統(tǒng)性.其次,加強(qiáng)水量水質(zhì)監(jiān)測(cè)、巡查維修、設(shè)備更換等運(yùn)行維護(hù)管理制度,提高運(yùn)維管理水平,并綜合運(yùn)用互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù),提高信息化、智能化管理水平.最后,建立資金籌措機(jī)制,加強(qiáng)項(xiàng)目組織實(shí)施和對(duì)績(jī)效目標(biāo)實(shí)施情況的監(jiān)控.

圖5 優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的累計(jì)排污權(quán)重和累計(jì)設(shè)施數(shù)量分布

3 結(jié)論

3.1 秀洲區(qū)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的NH3-N和COD總排放強(qiáng)度高于海寧市,而TP排放強(qiáng)度與海寧相當(dāng).秀洲區(qū)內(nèi)洪合鎮(zhèn)設(shè)施的NH3-N、TP、COD排放強(qiáng)度在全區(qū)最高,分別占秀洲全區(qū)的44.44%、33.33%、37.12%.

3.2 秀洲區(qū)農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的優(yōu)先控制區(qū)為洪合鎮(zhèn)、王江涇鎮(zhèn)、油車港鎮(zhèn),該優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)處理設(shè)施數(shù)量占全區(qū)的27.87%,排污權(quán)重占全區(qū)的72.42%.重點(diǎn)監(jiān)管洪合鎮(zhèn)50t/d及以上、油車港鎮(zhèn)30~50t/d、洪合鎮(zhèn)30~50t/d和王江涇鎮(zhèn)50t/d及以上設(shè)施,即可通過(guò)監(jiān)管全區(qū)17.66%的設(shè)施數(shù)量,而監(jiān)管全區(qū)59.98%的農(nóng)村生活污染物排放.

3.3 海寧市農(nóng)村生活污水處理設(shè)施的優(yōu)先控制區(qū)為長(zhǎng)安鎮(zhèn)、許村鎮(zhèn)、海洲街道、鹽官鎮(zhèn)、袁花鎮(zhèn),該優(yōu)先控制區(qū)內(nèi)處理設(shè)施數(shù)量占全市的69.10%,排污權(quán)重占全市的71.23%.重點(diǎn)監(jiān)管鹽官鎮(zhèn)50t/d及以上、長(zhǎng)安鎮(zhèn)50t/d及以上、許村鎮(zhèn)50t/d及以上、海洲街道5~20t/d、袁花鎮(zhèn)50t/d及以上和鹽官鎮(zhèn)30~50t/d設(shè)施,即可通過(guò)監(jiān)管全市16.85%的設(shè)施數(shù)量,而監(jiān)管到全市43.54%的農(nóng)村生活污染物排放.

[1] 嘉興市水利局.嘉興市水資源公報(bào)[M]. 2017. Jiaxing water conservancy bureau. Jiaxing water resources bulletin [M]. 2017.

[2] Karki R, Tagert M L M, Paz J O, et al. Application of AnnAGNPS to model an agricultural watershed in East-Central Mississippi for the evaluation of an on-farm water storage (OFWS) system [J]. Agricultural Water Management, 2017,192:103-114.

[3] Villamizar M L, Brown C D. Modelling triazines in the valley of the River Cauca, Colombia, using the annualized agricultural non-point source pollution model [J]. Agricultural Water Management, 2016,177:24-36.

[4] Ma F, Jiang X F, Wang L, et al. Simulation of non-point source pollution based on SWAT model - A case study of Ashi river basin [J]. Advanced Materials Research, 2015,1073-1076:1751-1755.

[5] 周 亮,徐建剛,孫東琪,等.淮河流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染空間特征解析及分類控制[J]. 環(huán)境科學(xué), 2013,34(2):547-554. Zhou L, Xu J G, Sun D Q, et al. Spatial characteristics analysis and classified control of agricultural non-point source pollution in Huaihe river basin [J]. Environmental Science, 2013,34(2):547-554.

[6] 盧少勇,張 萍,潘成榮,等.洞庭湖農(nóng)業(yè)面源污染排放特征及控制對(duì)策研究[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2017,37(6):2278-2286.Lu S Y, Zhang P, Pan C R, et al. Study on characteristics of agricultural non-point source pollution emission and its control measures in Dongting Lake [J]. Environmental Science in China, 2017,37(6):2278-2286.

[7] 龐 燕,項(xiàng) 頌,儲(chǔ)昭升,等.基于GIS的洱海農(nóng)村生活污水及其TN產(chǎn)排強(qiáng)度空間分析及控制對(duì)策[J]. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2015,35(10):3344-3352. Pan Y, Xiang S, Chu Z S, et al. Spatial analysis and control measures of rural domestic sewage and TN production and discharge intensity in Erhai Lake based on GIS [J]. Journal of Environmental Science, 2015, 35(10):3344-3352.

[8] 麻德明,彭 文,池 源,等.海島非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算方法研究[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2016,36(10):3150-3158. Ma D M, Peng M, Chi Y, et al. Study on estimation method of island non-point source pollution load [J]. Environmental Science in China, 2016,36(10):3150-3158.

[9] 周曉琴,楊 樂(lè),楊令飛.新疆農(nóng)業(yè)面源污染物排放量估算及分析[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2017,36(7):1300-1307. Zhou X Q, Yang L, Yang L F. Estimation and analysis of agricultural non-point source pollutant emissions in Xinjiang [J]. Journal of Agricultural Environmental Science, 2017,36(7):1300-1307.

[10] Li N, Han W Z, Shen M N, et al. Load evaluation of non-point source pollutants from reservoir based on export coefficient modeling [J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2016,32(8):224-230.

[11] Huang F, Wang X Q, Lou L P, et al. Spatial variation and source apportionment of water pollution in Qiantang River (China) using statistical techniques [J]. Water Research, 2010,44(5):1562-1572.

[12] He T, Zhang L G, Zeng Y, et al. Water quality comprehensive index method of Eltrix river in XinJiang Province using SPSS [J]. Procedia Earth & Planetary Science, 2012,5(8):314-321.

[13] Wan J, Bu H M, Zhang Y, et al. Classification of rivers based on water quality assessment using factor analysis in Taizi River basin, northeast China [J]. Environmental Earth Sciences, 2013,69(3):909-919.

[14] DB33/973 2015 浙江農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)[S]. DB33/973 2015 Discharge standards of water pollutants from rural domestic sewage treatment facilities in Zhejiang Province [S].

[15] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局.水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第四版) [M]. 北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社, 2002,211-123,246-248,279-281.State Environmental Protection Administration. Water and wastewater monitoring and analysis method (4th edition) [M]. Beijing: China Environmental Science Publishing House, 2002,211-123,246-248,279-281.

[16] 浙江省水利廳.浙江省水資源公報(bào)[M]. 2017. Department of Water Resources of Zhejiang Province. Zhejiang water resources bulletin [M]. 2017.

[17] 秀洲區(qū)統(tǒng)計(jì)局.秀洲區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒[M]. 2017. Xiuzhou Statistical Bureau. Statistical yearbook of Xiuzhou district [M]. 2017.

[18] 秀洲區(qū)統(tǒng)計(jì)局.秀洲區(qū)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[M]. 2017. Xiuzhou Statistical Bureau. Statistical bulletin on national economic and social development in Xiuzhou district [M]. 2017.

[19] 海寧市統(tǒng)計(jì)局.海寧市統(tǒng)計(jì)年鑒[M]. 2017.Haining Statistical Bureau. Statistical yearbook of Haining city [M]. 2017.

[20] 海寧市統(tǒng)計(jì)局.海寧市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[M]. 2017. Haining Statistical Bureau. Statistical bulletin on national economic and social development in Haining city [M]. 2017.

[21] 段華平,朱 琳,孫勤芳,等.農(nóng)村環(huán)境污染控制區(qū)劃方法與應(yīng)用研究[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2010,30(3):426-432. Duan H P, Zhu L, Sun Q F, et al. Study on the regionalization method and application of rural environmental pollution control [J]. Environmental Science in China, 2010,30(3):426-432.

[22] 張 軍,李 鵬,唐潤(rùn)芒,等.陜西省丹漢江流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染區(qū)劃[J]. 水土保持研究, 2017,24(2):325-329.Zhang J, Li P, Tang R M, et al. Agricultural non-point source pollution regionalization in Danhan River basin, Shanxi Province [J]. Study on Soil and Water Conservation, 2017,24(2):325-329.

[23] 劉運(yùn)珊.單因子指數(shù)法在信豐縣地表水水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 水資源開發(fā)與管理, 2018,(5):64-66. Liu Y S. Application of single factor index method in surface water quality assessment in Xinfeng county [J]. Development and Management of Water Resources, 2018,(5):64-66.

[24] 曹正梅,姜 輝,王明麗.單因子水質(zhì)標(biāo)識(shí)指數(shù)法在李村河水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊, 2017,36(2):101-104. Cao Z M, Jiang H, Wang M L. Application of single factor water quality indicator method in water quality assessment of Licun River [J]. Environmental Science Survey, 2017,36(2):101-104.

[25] 陳 朋,王家鼎,袁 亮,等.修正內(nèi)梅羅指數(shù)法和模糊綜合評(píng)判法在鳳凰鎮(zhèn)地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 水土保持通報(bào), 2017,37(2): 165-170. Chen P, Wang J D, Yuan L, et al. Application of modified nemerow index method and fuzzy comprehensive evaluation method in groundwater quality evaluation of Fenghuang Town [J]. Bulletin of Soil and Water Conservation, 2017,37(2):165-170.

[26] 羅 芳,伍國(guó)榮,王 沖,等.內(nèi)梅羅污染指數(shù)法和單因子評(píng)價(jià)法在水質(zhì)評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J]. 環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展, 2016,41(5):87-89. Luo F, Wu G R, Wang C, et al. Application of nemerow pollution index method and single factor evaluation method in water quality assessment [J]. Environment and Sustainable Development, 2016, 41(5):87-89.

[27] 高瑞忠,秦子元,張 生,等.吉蘭泰鹽湖盆地地下水Cr6+、As、Hg健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2018,38(6):2353-2362. Gao R Z, Qin Z Y, Zhang S, et al. Health risk assessment of groundwater Cr6+, As and Hg in Jilantai Salt Lake basin [J]. Environmental Science in China, 2018,38(6):2353-2362.

[28] Zhang Q, Feng M Q, Hao X Y. Application of nemerow index method and integrated water quality index method in water quality assessment of Zhangze Reservoir [J]. IOP Conference Series Earth and Environmental Science, 2018,128:12-16.

[29] Liu F, Dong G C, Qin Y G, et al. Investigation on water pollution of four rivers in coastal wetland of Yellow River Estuary [J]. Meteorological and Environmental Research, 2011,2(9):51-55+61.

[30] Du X J, Shao F J, Wu S Y, et al. Water quality assessment with hierarchical cluster analysis based on mahalanobis distance [J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2017,189(7):335.

[31] Hajigholizadeh M, Melesse A M. Assortment and spatiotemporal analysis of surface water quality using cluster and discriminant analyses [J]. CATENA, 2017,151:247-258.

[32] Kamble S R, Vijay R. Assessment of water quality using cluster analysis in coastal region of Mumbai, India [J]. Environmental Monitoring & Assessment, 2011,178(1-4):321-332.

[33] GB 3838-2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) [S].GB 3838-2002 Surface Water Environmental Quality Standard [S].

Priority control area identification and supervision scheme for rural domestic sewage treatment facilities.

WANG Min1,2, XU Feng3, SONG Xiao-yan2*, LIU Rui2, ZHANG Yong-ming1, CHEN Lü-jun2,4**

(1.College of Environmental and Geographic Science, Shanghai Normal University, Shanghai 200234, China；2.Zhejiang Provincial Key Laboratory of Water Science and Technology, Department of Environment,Yangtze Delta Region Institute of Tsinghua University in Zhejiang, Jiaxing 314006, China；3.Jiaxing City Housing and Urban-rural Construction Bureau,Jiaxing 314006, China；4.School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China)., 2019,39(12)：5368~5376

Xiuzhou district and Haining county in Jiaxing were chosen as the research objects in the present work,and the emission intensity of ammonia nitrogen (NH3-N), total phosphorus (TP) and chemical oxygen demand (COD) from rural sewage treatment facilities in each town were quantitatively estimated and spatially analyzed using a comprehensive source intensity estimation method based on global information system (GIS). The results showed that higher emission intensities of NH3-N and COD were observed in Xiuzhou district, and similar intensity of TP in both areas.And in Xiuzhou district, Honghe town had the highest emission intensities in all the three pollutants. While in Haining county, the highest emission intensity of NH3-N was fonud in Yanguan town and the highest emission intensities of TP and COD were in Xucun town. Rural sewage discharge weights were calculated via both factor analysis and weighted index methods. The priority zones for maintenance and supervision were then screened out based on the rural sewage discharge weights combining with ecological sensitivity assessment and environmental function zoning. In Xiuzhou district, Honghe, Wangjiangjing and Youchegang were selected as the priority control zones, which accounted for 27.87% of facilities and 72.42% of the pollutants discharge. By supervising 17.66% of all the facilities, 59.98% of the pollutants discharge in this district could be monitored. In Haining county, Changan, Xucun, Haizhou, Yanguan and Yuanhua were chosen as the priority control zones, which accounted for 69.10% of facilities and 71.23% of the total pollutant weight. 43.54% of the pollutants discharge in the country could be monitored by supervising 16.85% of the total facilities. The obtained research results could provide technical support to improve the efficiency of facility operation and maintenance supervision.

rural domestic sewage treatment facilities；emission intensity；ecological sensitivity assessment；priority control；operation and maintenance supervision

X321

A

1000-6923(2019)12-5368-09

王 敏(1993-),女,江蘇南京人,上海師范大學(xué)碩士研究生,主要從事水污染控制研究.

2019-05-08

國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2017ZX07206-004)

* 責(zé)任作者, 工程師, gaoyangmzy88@163.com; ** 教授, chenlj@mail. tsinghua.edu.cn