北京市生态清洁小流域治污技术探讨

杨胜敏,杨林林

(北京农业职业学院,北京 102442)

北京市生态清洁小流域治污技术探讨

杨胜敏,杨林林

(北京农业职业学院,北京 102442)

生态清洁小流域;污水处理;技术;北京

生态清洁小流域建设包括污水治理、垃圾治理、厕所治理、河道治理、环境治理等,污水治理是其中的重要内容之一。探讨了北京市山区清洁小流域治污对象、原则及标准、处理工艺设施选择,并结合北京近几年山区治污工程的实践,总结了在管网设计、施工及运行管理方面的经验。

北京山区的功能定位主要是生态涵养和水源保护,针对北京“水少”、“水脏”和郊区水源保护面临的严峻形势,北京市逐步确立了构筑“生态修复、生态治理、生态保护”三道防线,扎实推进生态清洁小流域建设的工作思路[1]。生态清洁小流域建设以水源保护为中心,不但涉及流域内的水土流失治理,而且增加了流域内污染源治理,其中水污染治理是主要的内容之一。据统计,截至 2008年底,北京已累计建成 128条生态清洁小流域,占全市小流域总数的 23%,总治理面积 1 592 km2,污水处理主要采用了膜生物反应器(MBR)、厌氧生物滤池、人工湿地等多种措施,使农村生态环境得到持续改善,对小流域内的水环境保护起到了重要的作用。

1 山区小流域主要治污对象的确定

密云、官厅、怀柔 3座水库和房山区的张坊、平谷、怀柔应急水源工程水源补给区均位于北京市山区,随着北京山区经济的快速发展,流域污染状况不断恶化,进行小流域治污是实现水源保护的重要手段。据实地调查和研究,北京山区小流域污染负荷主要以生活污水、养殖废水和旅游业餐饮点污染为主,污染物以有机物、氮、磷等营养物质为主。根据目前北京水源保护和污染源的实际状况,将以下污染源作为重点治理对象[2]。

(1)养殖业产生的污水。养殖业是北京市山区的支柱产业之一,2008年北京市山区养殖畜禽总量为 1.06亿头(只),每年养殖粪污量高达 633万 t。虽然畜禽粪便的处理率超过90%,但冲洗畜禽舍的大部分废水则直接排放或下渗,养殖废水含有大量的病菌和有机物,污染物浓度远超过一般的生活污水,尤其是直接排放会造成严重的水污染。

(2)旅游业产生的污水。截至 2008年,北京山区民俗旅游村达 344个,民俗旅游户发展到2万余户,年接待游客 4 270万人次,旅游餐饮污水排放量日益加大。许多旅游餐饮点沿河倚沟而建,产生的污水直接排入河沟,造成了严重的地表水污染,旅游业发展在促进农村经济发展的同时,也给农村水环境带来了很大的压力。

(3)邻近地表水源区的村庄生活污水。有的村庄距地表水源较近,排放点污水长年直接进入地表水体,对水库与河流的水质影响较大。如密云水库曹家路流域是北京市饮用水的第一道屏障,该区域水质变化对北京市饮用水的水质有较大影响,其流域周围的村庄是重点治理对象。

为此,北京市在新农村“五项基础设施”(街坊路、安全饮水、污水处理、厕所改造、垃圾处理)建设规划中,首先将地表水源保护地村庄、市级民俗旅游村庄的污水处理作为重点治理对象。截至2008年底,已完成污水处理的重要地表水源保护地村庄共 266个,市级民俗旅游村庄(扣除同时是水源保护地村庄个数)共 130个。如密云水库周边 6家养殖场已全部迁出,水库一级保护圈内的 25个村安装了净水设施,700余名护水员上岗,对保护首都水源发挥了重大作用。

据了解,“十二五”期间,北京将在 7个山区县建设 160条生态清洁小流域,面积约1 810 km2。

2 小流域污水治理原则及标准

根据北京《生态清洁小流域技术规范》(DB11/T 548—2008),对小流域内的污水处理应遵循因地制宜、源头削减、鼓励回用的原则,采取分散处理与集中处理相结合的方式建设污水处理设施,有条件的可结合沼气利用。畜禽养殖废水与生活污水宜分别进行收集和处理;畜禽养殖废水排入村镇集中处理厂时应达到预处理标准或接管标准;集中的污水处理设施建设地点应与供水设施和居民住宅有适当的距离,并处于下风方向;分散处理方式宜采用化粪池和污水净化槽等小型污水净化装置,净化后的出水可进一步进行土地处理或湿地处理后排放或利用,沉淀的污泥应定期清掏[3]。

(1)污水量设计标准。农村污水排放与城市相差较大,不能照搬城市污水处理的思维和套路。农村污水量包括农民生活污水量、公用建筑排水量等。生活污水定额应根据当地用水现状调查资料,结合村内给排水设施水平和居住条件等因素确定,并考虑未来发展规划。根据村庄人口(现状人口、预测人口)和生活用水定额,经过对山区典型村庄用水量的测算,山区用水定额原则上不超过 60 L/(d◦人),山区污水排放系数选取0.5。

(2)水质标准。农村污水处理后要尽可能就地回用,出水应达到相应的景观、农田、蔬菜浇灌等回用标准。如没有回用条件需要排放的,则出水水质应达到北京市《水污染物排放标准》(DB11/307—2005)中水源地和非水源地的相应标准。

(3)投资标准。根据近几年山区农村污水处理的实践,确定农村污水处理工程投资标准为 3.5万元/t;污水的运转费用是目前反映比较大的问题,主要是电费、药剂费和设备维护维修费用。由于目前村庄大小不同、污水处理方式不同以及维护水平不同,因此各村庄所发生的费用也不同。从目前调查情况看,污水运转维护费用每村每年需要 5万～10万元。

3 小流域污水处理工艺的确定

目前,北京市农村污水处理所采用的技术主要是生物接触氧化、生物转盘、厌氧生物滤池、湿地、MBR、E-CASS、A/O+土地处理、改厕等 8种处理工艺及组合,其共同特点为:结构简单,费用低廉,易于管理,实施方便,以上工艺分别应用在 7个山区县,都取得了良好的效果。

污水处理工艺也可由以上几种工艺组合成污水处理系统。山区农村几种常见污水处理工艺适用性比较见表 1。

对于山区水源地的治污应注意的是,并非所有村庄都有紧迫的治污必要,距离水源较远、人口分散、排污量少的村庄可以利用自然净化消除污染。

表 1 几种山区农村污水处理工艺适用性比较

4 山区污水收集管网设计及施工经验

(1)管径设计。根据计算,D 200mm的排水管在最小坡度时的最大污水流量为950m3/d,而D300mm的排水管在最小坡度时的最大污水流量为2 500m3/d。山区污水治理工程中的污水管道流量一般都小于 500m3/d,很多村庄干管流量小于 100 m3/d,所以从流量这一因素考虑,街巷下的支管和干管管径选用 D200mm即可,这样既能节约管材,又能增加管道水流速度。

(2)管道埋深。根据北京市 80个新农村污水治理工程的设计和施工经验,管道埋深是村庄污水管网铺设最重要的限制因素。很多村庄的污水管网设计都修改过或者是在施工中做了变更,主要是设计时没有考虑到施工的难度。很多村庄的街道太窄,有的甚至只有 2m宽,既无施工场地也容易引发塌方等安全事故,管道埋深超过 2m则基本上无法施工。根据已建工程的设计和施工经验,建议村庄街巷内主干管埋深控制在 2 m以内,宽敞马路上和村外主干管控制在 3m以内。

(3)管材及施工。农村污水收集管道管材宜采用 PVC-U管,在地形比较复杂地区可考虑使用混凝土管或金属管。目前生产PVC-U双壁波纹管的厂家很多,质量良莠不齐,在选材时价格和质量要一并考虑。另外,铺设质量常常是埋地塑料排水管成败的关键,埋地塑料管是柔性材料,对回填要求较高,施工控制不当,易出现管位偏移。试验证明:铺设质量良好,管道周围土壤密实时,塑料排水管的变形和负载关系不大,受管材环刚度的影响也有限。

5 建 议

近几年,北京市小流域污水治理取得了显著成效,但也存在一些问题,如污水处理工艺单一、农村技术人才缺乏、后期工程运行费用不到位等,都直接影响到了工程效益的发挥。为此,我们建议:

(1)因地制宜,选择合理方法。农村污水处理设施一次性建设数量要少,前期调研及设计工作要细,应严格按标准选材,努力提高施工质量,以保证工程的良好运行。

(2)从开发—排放的单向利用向循环利用转变[4]。农村污水量小,就地回用符合农村地区实际,应将农村治污与再生利用结合起来,向“资源—产品—污水处理达标再生利用”的反馈式循环用水的过程转变,促进农村地区水资源的可持续利用。

(3)规范工程运行管理。污水处理设施建成后的运行管理极为重要。据对已建工程运行情况调研,普遍存在以下问题:一是存在着重建轻管的现象;二是全市虽有 1.08万名村级管水员,但均以农民为主,缺乏污水处理的专业知识,难以胜任污水设施的专业系统维护工作;三是污水设施管理费用没有到位。基于此,建议对管理人员进行系统的培训,建立规范的操作规程和工程运行管理记录,同时对污水处理设施的运行进行监管,以确保已建成的污水处理设施发挥效益。

[1]刘大根.对推进生态清洁小流域建设的几点认识[J].北京水务,2008(5):55-57.

[2]朱铭捷.北京市生态清洁小流域治理的初步经验与展望[J].北京水务,2009(Z2).

[3]刘大根,段淑怀,李永贵,等.北京《生态清洁小流域技术规范》的编制[J].中国水土保持,2008(7):24-26.

[4]顾华.北京市农村污水处理成效及经验探讨[J].水工业市场,2009(6):19-21.

S157.2;X 52

C

1000-0941(2011)04-0060-02

杨胜敏(1965— ),女,河北石家庄市人,副教授,主要从事水资源与水环境、水利工程技术方面的研究。

2011-01-10

(责任编辑 张培虎)