西柏坡地区农村污水收集与处理模式探讨

宋保平，刘 征，王 娜

（石家庄学院 资源与环境学院，河北 石家庄 050035）

西柏坡地区农村污水收集与处理模式探讨

宋保平，刘 征，王 娜

（石家庄学院 资源与环境学院，河北 石家庄 050035）

作为石家庄市重要的水源地，西柏坡地区农村环境状况对石家庄市饮用水安全意义重大.通过调查分析，发现研究区农村污水以生活污水为主，其中主要污染物为氮和有机物.结合研究区气候条件、经济状况、环境因素和村庄规模，提出了本地区农村污水收集与处理模式：采用分散式与集中式相结合的方式进行收集，以人工湿地模式、组合模式、养殖污粪资源化模式分别进行处理.

农村污水；人工湿地；污水收集；污水处理模式；西柏坡地区

0 引言

河北省“十二五”规划纲要提出“大西柏坡”的概念，即从红色旅游开发、环境质量提升、产业升级改造三方面，将石家庄市平山县西柏坡镇和周边四镇两乡（温塘镇、西柏坡镇、岗南镇、古月镇、下槐镇、苏家庄乡、北冶乡），以及岗南水库库区，发展成为石家庄乃至河北省的名片[1].西柏坡地区环绕岗南水库，总面积812.6 km2，涉及233个行政村，人口约12万（2002年），其中绝大部分村庄位于石家庄市二级水源保护区内，只有北冶乡大部、温塘镇部分村庄位于三级保护区内（图1）.

图1 研究区地理位置图

近些年来，随着经济发展和生活水平的提高，农村污水排放和垃圾丢弃量逐年增加，使河道、湖泊甚至地下水水质受到严重威胁，而且污水及垃圾渗液还是引发传染病的潜在根源.因此，无论是出于饮用水安全目的，还是出于“大西柏坡”规划和新农村建设的需要，探讨适合本地实际条件的污水收集与处理设施，都显得十分迫切.

为了遏制农村水环境恶化，提高人居环境质量，2013年，河北省石家庄市相继出台《推进农村面貌改造提升行动实施方案》和《石家庄市农村生活污水控制技术规范（试行）》，提出到2015年，全市农村生活污水处理率不低于60%.但是，农村地区普遍设施落后、环境保护底子薄弱，此项任务的艰巨程度可想而知.笔者拟根据当地自然地理条件、经济水平和污水特征，探讨适合西柏坡地区的农村生活污水收集模式与处理技术，以期为水源保护和农村环境综合整治提供思路.

1 研究区农村污水特征与处理现状

1.1 污水来源及水质情况

根据2012-2013年对当地农村调查结果，研究区农村（除乡镇之外）几乎没有加工企业，污水来源主要为生活污水，包括厨房洗涤污水、洗浴污水、清洗农具污水、人畜粪便等.各类型的生活用水中，洗衣用量最大，一般约占了各户总用水量的60%-70%，人口较少的家庭，则以厨房用水为主.村民所用的洗涤剂种类基本一致，主要为洗衣粉、肥皂，洗洁精及洁厕灵很少用到，平均每人每月使用洗衣粉83.75 g，使用肥皂55.81 g.水质分析结果显示（表1），污水中主要污染成分为氮和有机物.

表1 生活污水水质指标分析结果（mg/L）

1.2 污水排放与处理状况

对当地农村入户抽样调查显示，人均生活污水日排放量在12 L-28 L之间，平均排放量为20 L.该结果较北京农村地区人均排放量50.58 L要低[2]，但高于石家庄农村地区生活污水人均排放量12.2 L[3].

郭占景等[3]在2011年对石家庄地区农村污水排放情况所做的调查表明，46.67%的村庄随意排放，8.33%的通过管道排放，45%的通过明渠或暗渠排放；82.5%的污水直接排入坑塘或河道，其余则排入农田或空地.这一现象也符合西柏坡地区现状，并且截止2012年，本地区尚无村庄建立起农村生活污水收集与处理设施.

此外，生活污水排放量的变化规律与居民生活习惯密切相关，农村生活污水排放呈不连续状态[4]，变化幅度大，在早、中、晚都有一个高峰时段，而深夜则会断流.

2 研究区农村污水收集与处理模式

2.1 模式选择的影响因素

在进行污染收集与处理设施建设时，除了要考虑污水排放与水质特征之外，还需要顾及当地的自然地理环境、经济水平等因素.

1）气候因素

研究区属暖温带半湿润季风大陆性气候，四季分明，春季干旱多风，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季寒冷少雪.年平均气温12.7-1.4℃，极端最高气温为41.8℃，极端最低气温为－17.9℃，1月平均气温冻土厚65-90 cm.多年平均降水量609 mm，多年平均汛期降水量430 mm，占全年降水量的70.6%；多年平均水面蒸发量1 815.4 mm，年平均干燥度1.38.因此污水收集与处理设施建设需要考虑冰冻和洪涝因素.

2）环境因素

岗南水库周边为低山丘陵，因此污水收集时可尽量使用无动力驱动的重力流系统.

由于研究区内农村水源采取抽取地下水和地表引水相结合、打井抽水为主的供水方式[4]，且几乎每个村庄都有水井，并且区内地处水源保护区，所以污水收集时应考虑防渗问题.

3）经济因素

农村山区经济欠发达，资金筹措难度较大，另一方面，本地区生产方式以农业为主，小规模养殖次之，加工企业较少.因此处理设施建设需要遵循“技术成熟、经济适用、维护简单”的原则.

4）村庄规模

区内农村人口聚集程度较低.除乡镇外，一般自然村庄规模较小，以400-500人为主，少则200人左右.大多数村庄距离乡镇污水处理厂较远的村庄，长距离输送管道的建设投资和运营成本较高.

2.2 污水收集模式

综合自然及社会状况，研究区农村污水宜采用“源头分离—多样化污水收集—截流井”的模式，每个污水收集系统规模大小与收集形式有关.

2.2.1 源头分离环节

虽然本地区农村污水来源较简单，但是由于农户生活方式差异越来越大，污水用途趋向多样化：有的农户将人畜粪便用于农业生产，有的则完全排放（且随着生活条件的改善，这一现象还会不断变化）；养殖户的畜禽粪尿及冲洗水量大且时间集中；露天堆肥淋滤水污染物浓度小但短时间量大；洗涤、洗浴水的主要成分与前两者显然不同.因此，如果能从源头开始，按用途对污水进行分类收集，不仅可减轻污水处理压力，而且可促进N，P的农业回用.比如推行使用粪尿分集式生态卫生厕所或沼气池卫生厕，将人畜粪尿与养殖场冲洗水、堆肥淋滤雨水、洗涤洗浴水进行分离.

在有条件的村庄，源头分离环节采用雨污分离收集，一方面预防雨洪及泥沙对设施的毁坏；另一方面减轻污水处理的压力；否则可采用不完全分流模式，即雨水自然排放.

2.2.2 污水收集环节

污水收集方式需要依据处理方式来确定，同时考虑防冻、防渗、费用等因素，以及具体的村庄环境.总体来说，可采用以下两种形式：

1）集中收集.即在全村埋设污水管道，连通每户人家，进行污水收集.管道铺设时需要设置检查井.此种方式造价较高，但安全、美观，适合人口集中、资金充足（或为农村环境综合整治等工程项目区）的村庄.

2）分散收集.将村庄中各农户污水分区进行收集，各的区域污水单独处理.适用于住户分散、地形复杂、污水不易集中收集的村庄.

2.2.3 截流井

截流井主要是为了防止暴雨对后续污水处理系统造成冲击而设置的，暴雨时，雨水从溢流口排走.多种方向管道污水经栅格拦截粗粒物质、垃圾之后，汇入截流井，随后统一流入污水处理设施.对于集中收集方式来说，建议采用槽式截流井，污水量不大时可采用堰式截流井.

2.3 污水处理模式

生活污水处理遵循先易后难、先简后繁的思路：首先，采用沉淀、拦截、过滤等物理方法去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质（SS），在农村常采用化粪池、压氧滤池作为处理单元；其次，采用生物、化学方法去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质，在农村常用接触氧化、生物滤池等作为处理单元；最后，采用生物、化学方法进一步去除残留的有机物和氮、磷等污染物，在农村可以使用的方法有人工湿地、氧化塘、生态渠等生态处理方法.

根据目前国内较为成熟的污水处理技术[5，6]和西柏坡地区农村基本状况，污水处理主要模式可采用不接入乡镇管网模式和接入乡镇管网模式两种.

2.3.1 接入乡镇管网模式

对于距离乡镇污水处理厂较近的村庄（不超过5 km），可以将污水集中收集后由乡镇污水处理厂统一处理.不过在西柏坡地区，符合条件的村庄较少.

2.3.2 不接入乡镇管网模式

传统的氧化塘、化粪池、土地渗滤系统等农村污水处理技术，容易滋生蚊虫，美观效果差，而且可能成为严重的地下水污染源[6]，而且在冬季较难维持正常运行，因此虽然造价低廉，但并不适合北方农村.

人工湿地是近些年来逐渐兴起的一种生态处理方法，分为表流式和潜流式两种类型，前者同样受到气温变化影响，去污能力有限，且环境卫生差，但后者具有保温性能好、处理效果受气候影响小、美观卫生等优点，如果加以改进，能对有机物及氮磷等农村生活污水中的主要成分达到良好的处理效果，但建设费用比表流湿地高.

根据污水收集方式的不同，研究区不接入乡镇管网的生活污水处理模式可以分为三种处理模式：

1）分散式处理模式（人工湿地模式）

处理流程为：调节池—沉淀池—人工湿地—排放.

调节池、沉淀池、人工湿地均埋于地下.调节池的意义在于调节进水口的水量水质不受分散式排放的影响.在人工湿地床之上覆有保湿层、隔水层，防止冰冻和雨水影响，其上植有树木.该模式应充分利用地形，无需动力消耗，工程造价低，维护简单，适合十几户口以内的污水处理.

2）集中式处理模式（组合模式）

处理流程为：调节池—厌氧滤池—组合式人工湿地—排放.

即在分散式处理模式中加入厌氧处理单元消除有机污染物，同时通过串联或并联的方式将不同类型的人工湿地组合使用，以达到逐级削减水中污染物负荷的目的.此模式具有较稳定的去除率，抗干扰能力强，受季节影响不大.湿地组合形式通常为表流与水平潜流湿地的串联、并联组合，或者水平潜流与垂直流湿地的串联组合等.

组合人工湿地的面积可以根据污水处理量来决定.据《华北地区农村生活污水处理技术指南》，表流人工湿地建设投资费用约150-400元/m2，潜流人工湿地建设投资费用约200-600元/m2.

3）养殖粪污资源化模式（沼气处理模式）

处理流程为：沉淀池—厌氧消化池—多级兼氧过滤池.

厌氧消化池主要是消化、降解有机物，从而产生大量沼气.多级兼氧过滤池通过填料及滤料，净化水质.

区内大部分村庄只有小规模的分散养殖，此时养殖污水可直接并入集中收集与处理系统中，少数村庄存在规模化养殖时，可考虑采用沼气工程处理模式，实现粪污资源化.

与化粪池相比，沼气池污泥减量效果明显，有机物降解率较高，管理方便，投资较少.如果村庄同时有畜禽养殖、蔬菜种植和果林种植等产业，可形成适合不同产业结构的沼气利用模式.该模式运行时需要注意：定期清理污泥、杂物；注意用火安全；防止毒害物质入池.

3 结语

西柏坡地区地处石家庄市水源保护区内，也是大西柏坡建设的核心区域，农村污水治理问题不仅关系人居环境，而且关系石家庄市的饮用水安全，因此必须对农村污水治理给予足够的重视.根据西柏坡地区自然地理环境和社会经济发展状况，本地区农村污水以分散式和集中式相结合的方式进行收集，并以人工湿地处理技术为主，进行污染处理.但是，农村污染涉及的不仅仅是技术问题，还有观念问题、资金问题，只有广开渠道，多方参与，综合规划，才能彻底根除农村污水排放的混乱现状.

[1]戈钟庆，刘清云，陈战彬.“大西柏坡"的科学内涵和定位及发展目标探析[J].石家庄市委党校学报，2010，（10）：26-30.

[2]王俊起，王友斌，李筱翠,等.乡镇生活垃圾与生活污水排放及处理现状[J].中国卫生工程学，2004，3（4）：202-205.

[3]郭占景，丁战辉，赵伟，等.石家庄市农村垃圾与污水处理现状[J].职业与健康,2012，28（15）：1892-1893.

[4]郜文彩，赵海燕.平山县2009年新增农村饮用水安全工程浅议[J].河北水利，2012，（5）：17.

[5]卜全民.中国农村污水处理模式与技术研究[J].安徽农业科学，2011，39（20）：2261-12263.

[6]吴树彪，董仁杰，翟旭，等.组合家庭人工湿地系统处理北方农村生活污水[J].农业工程学报，2009，（11）：282-287.

（责任编辑 李健飞）

A Study of the Rural Sewage Collection and Treatment Model in Xibaipo Region

SONG Bao-ping，LIU Zheng，WANG Na
（Department of Resources&Environment，Shijiazhuang University，Shijiazhuang，Hebei 050035，China）

The Xibaipo region around Huangbizhuang Reservoir is a water resources area of Shijiazhuang City.It is of great significance to drinking water safety of Shijiazhuang City.Through survey and analysis，it is found that livelihood sewage，with Nitrogen and organic matter as its main pollutants，is the major part of rural sewage.According to climate conditions，economy，environment and county population scales，this paper presents the model of rural sewage collection and treatment.The collection is conducted by integration of decentralization and centralization；the model is carried out by constructed wetland，combination model and resource utilization model of fecal residue and waste water.

rural sewage；constructed wetland；sewage collection；sewage treatment model；Xibaipo region

X703.1

：A

：1673-1972（2014）03-0073-04

2013-11-10

石家庄学院西柏坡专项（XBPZX10）

宋保平（1971-），男，陕西宜川人，副教授，主要从事水资源与水环境研究.