漢陰縣月河流域農(nóng)村污水治理問題與措施探討

劉淵博，張璐

（中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西西安 710065）

月河是漢江的一級支流，其流域是國家南水北調(diào)中線工程丹江口水庫上游的水質(zhì)影響控制區(qū)。月河流域具有優(yōu)越的水資源和農(nóng)業(yè)條件，但隨著流域內(nèi)城鎮(zhèn)化建設(shè)發(fā)展速度的加快，特別是沿河兩岸城鎮(zhèn)化規(guī)模逐漸擴(kuò)大，工業(yè)園區(qū)建設(shè)速度加快，人口迅速聚集，生活生產(chǎn)用水量增加，河流來水量減少，排污量增加，河道納污能力逐漸降低，導(dǎo)致部分河段水質(zhì)惡化，已嚴(yán)重影響月河兩岸居民的生活質(zhì)量及南水北調(diào)中線水源地的水源安全。為此，根據(jù)區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展要求，漢陰縣在政府領(lǐng)導(dǎo)下實(shí)施了防洪減災(zāi)、水污染治理、水環(huán)境提升及水生態(tài)保護(hù)等綜合治理工程，并取得了一定成效，促進(jìn)了月河流域地區(qū)經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。

1 項(xiàng)目區(qū)概況

1.1 項(xiàng)目區(qū)位現(xiàn)狀

漢陰縣整體呈“三山夾兩川”的地勢形態(tài)，本次漢陰縣月河綜合治理（西大橋至平梁集鎮(zhèn)段）項(xiàng)目位于漢陰縣月河川道地區(qū)，項(xiàng)目區(qū)位圖如圖1 所示。

1.2 水污染現(xiàn)狀

月河流域較大的集鎮(zhèn)均沿河分布，工農(nóng)業(yè)相對發(fā)達(dá)，人口相對較多，部分河段枯水期水質(zhì)較差，甚至出現(xiàn)了Ⅴ類水。如表1 所示，根據(jù)《陜西省水功能區(qū)劃》（陜政辦發(fā)〔2004〕100 號），將月河干流劃分為3 個一級水功能區(qū)，為漢陰源頭水保護(hù)區(qū)、漢陰保留區(qū)、漢陰開發(fā)利用區(qū)。根據(jù)月河2017 年、2018 年水質(zhì)監(jiān)測報(bào)告，月河干流污染物主要為氨氮、COD 和BOD 污染；2017 年和2018 年水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果顯示，月河干流水功能區(qū)水質(zhì)總體達(dá)標(biāo)率較低，只有漢陰源頭水保護(hù)區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)。

表1 漢陰縣月河干流水功能區(qū)劃及水質(zhì)現(xiàn)狀達(dá)標(biāo)評價

2 污水治理面臨的問題

2.1 污水管網(wǎng)覆蓋率低

項(xiàng)目區(qū)位于月河流域漢陰段，區(qū)域范圍內(nèi)農(nóng)村分布多，污水管網(wǎng)覆蓋率低，污水收集處理能力差。月河沿線河道內(nèi)修建有一條管徑為DN500～800 mm 的污水干管，管網(wǎng)起點(diǎn)位于上游平梁集鎮(zhèn)，下游接入漢陰縣污水處理廠，管道內(nèi)僅接入了漢陰縣城區(qū)及沿線移民搬遷安置點(diǎn)的居民生活用水，其余沿河農(nóng)村污水均未接入管網(wǎng)，使沿河農(nóng)村生活污水直接排放入河道，導(dǎo)致河道污染嚴(yán)重、水質(zhì)下降。同時，農(nóng)村生活污水量小且分布不集中、部分農(nóng)村地區(qū)排水設(shè)施不完善等問題，加劇了河道和水質(zhì)污染情況。

2.2 污水處理設(shè)施不完善

1）項(xiàng)目區(qū)污水處理工藝單一，設(shè)備管理、維護(hù)不足，效率低。隨著我國對農(nóng)村環(huán)境的整治力度逐漸加大，漢陰縣環(huán)保部門實(shí)施了部分農(nóng)村污水治理工作，采用污水處理站的形式，應(yīng)用格柵—沉砂池—厭氧池—人工濕地—排放工藝，極大地改善了當(dāng)?shù)匦l(wèi)生環(huán)境條件，減少了污水排放量。但由于農(nóng)村地區(qū)技術(shù)力量薄弱，污水處理設(shè)施經(jīng)多年使用產(chǎn)生的設(shè)備故障等問題無法得到及時有效處理，導(dǎo)致污水處理設(shè)施的出水質(zhì)量不穩(wěn)定，主要設(shè)備無法長期高效工作，出現(xiàn)了許多因管理不當(dāng)而無法有效使用的污水處理設(shè)施。

2）項(xiàng)目區(qū)城鎮(zhèn)雨污合流，影響污水處理效果，降低水處理能力。目前月河兩岸工業(yè)園區(qū)內(nèi)污水已進(jìn)行集中收集和處理，但大部分管網(wǎng)未實(shí)現(xiàn)雨污分流，雨水匯集擠占了排污管網(wǎng)，既提高了污水處理成本，也影響了COD 減排效果，導(dǎo)致污水處理廠處理能力降低，無法滿足城鎮(zhèn)發(fā)展要求。

2.3 垃圾收集處理能力不足

項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)尚未建立完善的垃圾收集處理轉(zhuǎn)運(yùn)體系，尤其是河道沿岸農(nóng)村，沿河生活垃圾處理環(huán)節(jié)不健全，兩岸生活垃圾直接倒入河道，嚴(yán)重污染河道，影響水體質(zhì)量。

3 主要應(yīng)對措施

3.1 完善污水管網(wǎng)

1）對治理段河道兩岸進(jìn)行污水截污，結(jié)合月河干流防洪工程及前進(jìn)村移民安置點(diǎn)總體布局，在安置點(diǎn)東側(cè)埋設(shè)污水管至月河左岸沿堤頂路，污水管接入污水檢查井，排入下游污水主干管至污水處理廠。2）在鎮(zhèn)區(qū)現(xiàn)存管網(wǎng)的基礎(chǔ)上逐步完善鎮(zhèn)區(qū)雨污水管網(wǎng)系統(tǒng)。3）結(jié)合項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況，完善農(nóng)村污水排水系統(tǒng)，結(jié)合農(nóng)村污水處理設(shè)施建立污水收集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)污水的全部收集處理。

3.2 完善項(xiàng)目區(qū)污水處理設(shè)施

3.2.1 水平流潛流濕地污水處理

參考陜西省分散式農(nóng)村污水處理實(shí)例，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)農(nóng)村污水水量、水質(zhì)實(shí)際情況及生活污水的主要污染物，可選擇人工濕地、氧化塘等處理模式，該模式適用于經(jīng)濟(jì)條件和管理水平不高的中小城鎮(zhèn)山區(qū)污水處理、山區(qū)農(nóng)村集中或分散式污水處理。

項(xiàng)目區(qū)污水來源主要是鎮(zhèn)區(qū)居民生活污水，主要污染物有BOD、COD、SS、氨氮，排水量較小，同時項(xiàng)目區(qū)水量不穩(wěn)定，時變化系數(shù)較大，且污水管網(wǎng)尚不健全，旱季污水和雨季污水水量、水質(zhì)差距較大，無法較為準(zhǔn)確地獲得實(shí)際污水水質(zhì)參數(shù)值。如表2 所示，可結(jié)合項(xiàng)目區(qū)域發(fā)展水平及《西部小城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施建設(shè)技術(shù)指南》對污水水質(zhì)進(jìn)行初步預(yù)測[1]。綜合生活污水水質(zhì)中BOD5按每人18 g·d-1計(jì)算，SS按每人23 g·d-1計(jì)算，BOD5/CODCr按0.6，TN 按每人6 g·d-1計(jì)算，NH3-N（氨氮含量指標(biāo)）為TN 的0.7，TP 按每人0.5 g·d-1計(jì)算，同時參考附近區(qū)域其他以生活污水為主的農(nóng)村污水水質(zhì)綜合數(shù)據(jù)后，確定項(xiàng)目區(qū)域農(nóng)村生活水質(zhì)。根據(jù)污水水質(zhì)預(yù)測數(shù)據(jù)，確定適合漢陰縣月河流域的污水處理模式。

表2 項(xiàng)目區(qū)域生活污水水質(zhì)預(yù)測 單位：mg·L-1

水平流潛流人工濕地系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：1）充分利用濕地空間，發(fā)揮不同系統(tǒng)（植物、微生物、基質(zhì)）間的協(xié)同作用；2）水力負(fù)荷和污染物處理量較大；3）占地面積小，效率高；4）在地下流動，保溫性能較好，適合寒冷地區(qū)；5）衛(wèi)生條件好，無臭味，應(yīng)用廣泛[2]。人工濕地系統(tǒng)成熟后，填料表面和植物根系將由于大量微生物生長形成生物膜，實(shí)現(xiàn)深度處理的目的[3]。

3.2.2 污水處理模式

如表3 所示，結(jié)合漢陰縣月河流域污水治理面臨的問題，根據(jù)川道區(qū)人口、自然、地形地貌、村莊分布及產(chǎn)業(yè)發(fā)展等因素，提出5 種污水處理模式。

表3 漢陰縣月河流域平梁鎮(zhèn)、城關(guān)鎮(zhèn)污水處理模式及工藝表

1）進(jìn)廠處理模式。對直接排入月河的排污口進(jìn)行截污納管、分類收集，其中，滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的污水經(jīng)收集后進(jìn)入月河管網(wǎng)；對距月河污水干管較近的集鎮(zhèn)或農(nóng)村（一般在2 km 范圍內(nèi)），可將農(nóng)村污水經(jīng)管網(wǎng)集中收集后統(tǒng)一接入月河主干管，送入污水處理廠處理。該方式具有投資少、施工周期短、管理便捷的優(yōu)勢，具有良好的污水治理效果及管理運(yùn)行保障。要求污水處理廠處理后的水質(zhì)要達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A 的標(biāo)準(zhǔn)。進(jìn)廠處理模式的工藝流程：生活污水—化糞池—污水管網(wǎng)—污水處理廠—達(dá)標(biāo)排放。

2）村域自建集中型治理模式。對不具備接入污水主干管條件的沿岸集中居住的中心村、集居區(qū)或人口較多的自然村，可由村莊內(nèi)統(tǒng)一建設(shè)污水管網(wǎng)與一體化污水處理設(shè)備等污水處理工藝，以達(dá)到有效治理村莊生活污水的目標(biāo)[4]。

一體化處理工藝以傳統(tǒng)的A2/O（Anaerobic-Anoxic-Oxic）工藝為基礎(chǔ)，可利用太陽能光伏板光電轉(zhuǎn)換技術(shù)，為污水處理中的曝氣、回流等提供動力。設(shè)備可實(shí)現(xiàn)運(yùn)行管理智能化，通過遠(yuǎn)程通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時在線監(jiān)控，達(dá)到遠(yuǎn)程控制目的。要求一體化處理后水質(zhì)要達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級A 的標(biāo)準(zhǔn)。其工藝流程：生活污水—化糞池—一體化處理設(shè)備—人工濕地—出水井—達(dá)標(biāo)排放。

3）村域自建聯(lián)戶型治理模式1。對距河道較遠(yuǎn)、村莊相對分散、生活污水統(tǒng)一收集難度較大的區(qū)域，可將農(nóng)村污水進(jìn)行分區(qū)收集。污水經(jīng)收集后采用A/O+人工濕地或A2/O+人工濕地處理工藝的模式處理污水。該模式施工簡單，不需要投入處理設(shè)備，便于農(nóng)村管理，且大部分污水經(jīng)處理后可作為農(nóng)田灌溉用水。對排放至農(nóng)田的污水，要求污水處理后水質(zhì)要達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）二級標(biāo)準(zhǔn)，但必須預(yù)留一級B 標(biāo)準(zhǔn)處理設(shè)施的位置，分期達(dá)到一級B標(biāo)準(zhǔn)。A/O+人工濕地工藝流程：生活污水—集水井—厭氧池—人工濕地—出水井—達(dá)標(biāo)排放。A2/O+人工濕地工藝流程：生活污水—集水井—厭氧池—好氧池—人工濕地—出水井—達(dá)標(biāo)排放。

4）村域自建聯(lián)戶型治理模式2。對距河道較遠(yuǎn)、村莊相對較為分散、生活污水統(tǒng)一收集難度較大的區(qū)域，可將農(nóng)村污水進(jìn)行分區(qū)收集。針對項(xiàng)目區(qū)農(nóng)村污水水質(zhì)及處理后的水質(zhì)要求，結(jié)合污水收集規(guī)模等情況，選擇穩(wěn)定塘+潛流人工濕地處理工藝。穩(wěn)定塘+潛流人工濕地處理工藝的流程：生活污水—格柵—集水井—沉砂池—厭氧塘—兼性塘—好養(yǎng)塘—好養(yǎng)塘—潛流人工濕地—達(dá)標(biāo)排放。

穩(wěn)定塘主要由前處理部分（主要用于去除垃圾、雜質(zhì)、砂石等）及生物處理部分（主要用于去除可溶的、不可降解的有機(jī)物，營養(yǎng)物質(zhì)和其他污染物等）構(gòu)成，前處理設(shè)施包括格柵、沉砂池；人工濕地主要是通過利用基質(zhì)的吸附沉淀作用、植物的吸收作用及微生物的轉(zhuǎn)化作用達(dá)到除磷的效果[5]。本項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)有可利用的廢棄塘，適宜選擇穩(wěn)定塘+潛流人工濕地處理工藝，可降低投資運(yùn)行成本。

為保證穩(wěn)定塘正常運(yùn)行，采用枯貯豐排的運(yùn)行機(jī)制，同時通過人工強(qiáng)化好氧塘出水的回流作用，減少冬季對污水處理效果的影響；在厭氧塘頂部布置太陽能收集罩，既避免厭氧塘產(chǎn)生臭味滋生蚊蟲，還可利用太陽光線對污水進(jìn)行有效加熱和保溫，保證氧氣傳遞；兼性塘普遍存在由于水力短流、分層導(dǎo)致的深層污水無法得到處理和表層藻類過度集中等問題，可在兼性塘中增加功率適中的攪拌器以提高處理效果。

5）村域自建分戶型治理模式。對流域內(nèi)居住更為分散、地形更為復(fù)雜、污水更不易集中收集的農(nóng)戶，可將農(nóng)戶聯(lián)戶后進(jìn)行污水處理，充分利用農(nóng)戶臨近的廢棄池塘或荒地，形成人工濕地或氧化塘，經(jīng)處理后的污水可作為農(nóng)田灌溉用水。污水處理后水質(zhì)要達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）二級標(biāo)準(zhǔn)。工藝流程：生活污水—化糞池—人工濕地—出水井—達(dá)標(biāo)排放。

3.3 完善垃圾收集處理系統(tǒng)

1）項(xiàng)目區(qū)積極探索“戶集、村收、鄉(xiāng)轉(zhuǎn)運(yùn)、縣處理”的農(nóng)村生活垃圾治理新模式。2）恢復(fù)河道岸坡生態(tài)緩沖功能。河道岸坡緩沖帶是對污染物、沉積物和洪水具有一定緩沖功能的水陸生態(tài)系統(tǒng)交錯帶，是截留陸域面源污染物、改善河道水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境的有效手段。通過合理的林草系統(tǒng)配置和設(shè)計(jì)，增加水土截留量，同時利用緩沖帶中土壤的吸附作用、植被根系的吸收作用及微生物降解作用，減少氮、磷等污染物進(jìn)入河流水體。3）修建親水平臺及慢行步道，滿足周邊居民親水及健身需求，通過景觀設(shè)計(jì)美化兩岸邊坡及灘地，提升人居環(huán)境，為城市發(fā)展提供良好的環(huán)境基礎(chǔ)。

4 結(jié)語

1）月河流域?yàn)榈湫偷拇ǖ绤^(qū)，除城鎮(zhèn)外，農(nóng)村生活污水量小且分散，地形起伏較大，管道鋪設(shè)收集進(jìn)廠難度較大，因此需充分考慮污水分布、地形地貌及當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)條件，因地制宜、科學(xué)合理地選擇污水處理模式和工藝，減少工程投資及后期管理運(yùn)行成本，實(shí)現(xiàn)村鎮(zhèn)污水治理科學(xué)長效發(fā)展。

2）由于農(nóng)村地區(qū)資金匱乏，技術(shù)力量薄弱，需政府發(fā)揮宏觀調(diào)控作用，幫助農(nóng)村解決資金及技術(shù)問題，并在農(nóng)村建立完善的、長效的污水處理及后期管理運(yùn)行機(jī)制，全面支持農(nóng)村生態(tài)環(huán)境綜合治理工作。

3）針對項(xiàng)目地區(qū)發(fā)展特點(diǎn)，對污水水質(zhì)進(jìn)行調(diào)查預(yù)測，選擇符合城鎮(zhèn)發(fā)展的水處理工藝，提出集中處理、分散處理等5 種處理方案，使技術(shù)本身的特征與當(dāng)?shù)貙?shí)際情況相匹配，實(shí)現(xiàn)成本最小化和效用最大化。

4）本項(xiàng)目具有廣泛的經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)效益。工程建成后，提出切合實(shí)際的污水收集處理系統(tǒng)，經(jīng)濟(jì)效益明顯；提高周邊生態(tài)環(huán)境，保障周邊居民安居樂業(yè)，促進(jìn)周邊旅游及觀光農(nóng)業(yè)的發(fā)展；促進(jìn)周邊區(qū)域美麗鄉(xiāng)村建設(shè)和鄉(xiāng)村振興，對建設(shè)社會主義新農(nóng)村具有積極意義。