针对中国北方农村污水直排及水环境改造的问题研究——以大连市普兰店区小盐场周边村镇为例

耿舒畅,关宇辰

(大连民族大学 建筑学院，辽宁 大连 116605)

针对中国北方农村污水直排及水环境改造的问题研究
——以大连市普兰店区小盐场周边村镇为例

耿舒畅,关宇辰

(大连民族大学 建筑学院，辽宁 大连 116605)

随着中国城市化进程的加深，农村传统的生产、生活方式都发生了较大改变，农村生态环境也受到了极大的挑战。水资源、水环境的不断恶化就是诸多问题中较为凸显的一个，这不但制约了农村区域经济的发展，而且与建设社会主义新农村的发展方向背道而驰。基于北方农村排污及水环境改造的课题研究，选取大连市普兰店区小盐场周边的三个自然村落作为探究对象，结合当地居民的生产生活模式以及实际经济状况提出具体的解决思路和办法，探索出一套相对完善的农村污水处理和建设宜居村镇的工作对策，为北方地区村镇规划改造提供参考。

农村；污水直排；水环境；村镇景观

1 水质污染情况

普兰店区下辖11个街道、5个镇、2个乡、1个满族乡，截至2016年，普兰店区人口73.9万。选择普兰店区所辖的7个乡镇作为调研对象，16个供水工程作为检测取样点。2012年，检测数量120份(枯水期和丰水期各一次，下同)，2013年检测数量100份，2014年检测份数80份，共计300份。严格遵照现行《生活饮用水标准检验方法》(GB/T5750-2006)对取样点的水质进行检测，4 h内完成水样的采集、保存、运送以及样品最终送达实验室。在水样采集环节，以灭菌的500 mL具塞玻璃瓶采集水样供微生物指标检测；用聚烯塑料桶采集 2.5 L 水样供感官性状各部分一般化学指标检测，其中检测指标包括：色度、浑浊度、肉眼可见物、pH值、各类金属和化合物质以及总硬度，除此之外还包括像氨氮、硝酸盐、总大肠菌群、耐热大肠菌群等共计19个项目的指标检测。水样检测仪器设备有：分光光度计、 PHS-3C型PH计、浊度仪。针对检测指标项目的评价，参照《生活饮用水卫生标准》(GB T5749-2006)。

2012-2014年大连市原金州区和普兰店区周边农村生活用水水质调查基本情况见表1。

表1 原金州区和普兰店区周边村镇生活用水水质检测

对表1数据进行分析：横向比较，枯水期和丰水期季节不同，检测合格率差异较大；纵向比较，2012-2014年，周边农村生活水质合格率逐年下降，三年平均合格率为64.67 % ，其中不合格指标包括：浑浊度、可见物、色度、耐热大肠菌群、消毒剂指标、硝酸盐、锰等。经过进一步调查发现，造成这种局面的主要原因是生活和工业污水排放污染水源周边环境，大量使用含氮化肥导致地下水被污染。

2 生活污水排放现状及成因

小盐场周边是李店村、隋屯和唐屯三个自然村以及部分外迁户组成的一个大型混居区域。由于该区域内住房、耕地、湿地相互交错在一起，整个区域内居民随意排放的生活污水严重影响了周边的地表水质和生活环境。

(1)村镇居民一直沿用的污水直排方式是造成整个区域内水环境极度恶劣的主要原因。由于当地的生产很少使用有机肥浇灌作物，人畜排泄物也就无需再蓄积起来，而是连同生活污水一起直接排放到污水渠中。调查中发现很多住户直接将卫生间架设在排污渠上，粪水直接落入水渠中。由于人畜粪尿中的氨氮溶淋性较强，这就造成该区域污水氨氮含量偏高，加之当地的污水渠完全依靠自然雨水的冲刷来达到整体水质净化的需求，导致在干旱少雨的东北农村地区存在一种普遍现象，散发着恶臭的排污明渠或是横穿或是环绕在整个村镇周围，增加相应的污水处理系统是解决这一现象的根本方法。

(2)不良的垃圾丢弃方式和垃圾固液不分的现状加剧了这一区域内污染的扩散。小盐场周边三个自然村(李店村、隋屯、唐屯)都没有健全的垃圾集中和回收系统，居民的生活垃圾被随意丢弃，排污渠周围渐渐形成了多处生活垃圾堆放点。固态垃圾和液态的污水杂糅在一起相互影响，排污渠多处水道被固体垃圾堵塞，污水在堵塞处汇积，并通过渗透的方式缓慢地污染着深层的地下水，而当地居民主要依靠打井和水塘积水的方式获得生活、灌溉用水。调查中发现很多居民的生活取水井和灌溉用水积水池与排污渠之间的距离甚至不超过10 m，三者之间交叉污染的几率很高。还有部分居民为了生产方便，直接以人工引流的方式将污水渠中的污水引入到田地边的小水池中，经过简单的沉淀后就浇灌菜地。这不仅增加了污水扩散的范围，更加剧了污染物对居民身体健康的危害。

3 改造构想与措施

根据大连市普兰店区小盐场周边村镇居民的生产生活方式、行为习惯、利害关系等因素综合考虑，采用传统污水地表漫流的土地处理系统，将现有排污渠的改造与周围村落的景观营造相结合，在保证低能耗、低投入的前提下解决当地居民直排污水净化的问题和排污渠局部功能规划不合理、渠道沿线生态景观持续恶化的问题。

3.1 采用高效率、低成本的污水处理技术

针对当地氨氮为主要污染源的厨房、卫生间的直排污水，在参考了国内不同类型的农户污水分散式土地处理系统后，在武汉大学张亮先生针对滇池北岸居民散户污水处理提出的改良型三格化粪池、复合基质虑床和人工湿地系统的新型组合工艺基础上进行了改良，原污水处理流程和改良后的污水处理流程如图3-4。新的土地净化系统不仅解决了散户污水排入污水渠前的水质净化问题，而且在污水汇集到河道后，利用排污渠的地势坡度分段对污水进行反复的循环净化。这种利用当地原有排水渠的地势差达到地表漫流净化污水的处理方法与城市污水常用的集中处理方法完全不同，它既不需要庞大的污水收集管网和巨额的管网建设费用，也不需要消耗大量的清洁水作为污染物的输送介质，同时完全消除了净化系统自身对动力电源的依赖。这种净化方法操作简单、成本低廉、更适合当地的经济条件。

图3 原污水处理流程图

图4 改良后污水处理流程图

3.2 因地制宜地进行技术改良

由于南北方的地域、气候、土壤等条件的差异，在具体的实施过程中需要根据项目实际环境进行相应的调整和优化，从而达到排污渠净化系统改造的最高性价比。本文针对北方地区耕种习惯和农作物使用情况，将废弃的秸秆粉碎后加入到复合基质滤床里。通过模拟实验，加入秸秆后的基质虑床在单次过滤污水时就能将污水中的氨氮含量降低50 %。为了增加虑床对污水过滤的效能，对排污渠两侧的缓坡和整个河道再次进行优化改造，如图5。

图5 改良后排水渠断面

首先通过改造将排水渠侧壁设计为梯田式的阶梯吸附过滤系统，变相延长了虑床与污水接触的面积，污水以叠水的方式从排污渠两侧的缓坡上经过二次净化后再流入排污渠。其次将横穿村落的排污渠分成多个段落，在每个段落的河道内设有多重植物基质吸附虑床，这样能够保证河道两岸不同位置排放的污水均能够得到充分的过滤和净化。经过以上的技术改良，使得污水在水渠中的净化次数翻倍提升，整个土地净化系统的时效性得以延长。

3.3 结合居民的实际生产生活需求增设新功能

改良后的净化系统除了满足对水质净化的功能外，还需要充分考虑到当地居民实际生产生活中的其他需求，比如防洪排涝和耕种浇灌。由于北方的排污渠大都是在泻洪明渠的基础上演化而来的，所以改造后的排污渠依然要具有泄洪功能，如图6。

图6 排水渠的过滤及防洪功能

将河道中的虑床底部进行了抬高镂空处理，这样既能够满足瞬时雨量增大带来的洪峰排泄的问题，也能够满足枯水期污水量少、流速缓慢的过滤问题。另外，针对附近居民就近取水浇灌作物的需求，在河道上分段设计了多处集水池，净化后的污水沿引流渠流入集水池中，但污水注满集水池后会继续流回到主河道内。集水池的设计既能满足居民的浇灌需求，也能像海绵一样吸附雨水缓解洪峰。以上新增的功能保证了当地居民的实际生产生活需求，比单纯的土地漫流处理系统具有更强的适应性和生命力。

3.4 注重和周围村镇环境的整合与提升

由于小盐场当地的排污渠横穿了三个自然村，明渠两侧的空间自然演变为居民进出村落的通道，排污渠的改造必然会影响到两侧居民的出行与生活。从项目对当地未来的发展角度看，其价值不应该仅仅体现在水质净化这一个环节上，改善村镇的整体环境、提升居民的生活质量和幸福感也尤为重要。过去在涉及到此类课题时往往只注重净化技术问题，忽视了与之相关的环境问题。经过本次课题的研究，未来的农村污水明渠改造项目应该将环境因素一并纳入到研究范围中来，既要完成水质净化的目的，又要考虑到居民与水渠改造项目之间的关系，在参与度、融入度和美观性上综合提高排水渠及周边的环境。

4 结 语

本次课题在武汉大学张亮先生提出的改良型三格化粪池、复合基质虑床和人工湿地系统的新型组合工艺基础上进行了改进，以大连市普兰店区小盐场周边的三个村为代表，针对东北农村污水直排及水环境改造的问题提出了设计方案，方案利用秸秆作为吸附基质，采用土地漫流净化处理的方式，结合当地居民的生产生活方式，对排污渠功能进行设置，对周边整体景观进行改造。该方案既节省资金又节约能源，同时具有提升村镇整体环境的功能，对解决北方农村水环境和村镇景观建设提供参考，但仍有以下四个问题有待解决：

(1)从宏观上看，虽然早在“八五”、“九五”期间中科院沈阳应用生态所的研究就已经表明，中国北方寒冷地区利用地下土壤渗滤法处理生活污水是可行的，但实际情况却是东北96 %的村庄仍没有排水渠道或污水处理系统。

(2)从微观上看，东北地区的地域和气候差异均很大，如果不在冻土层以下着手做出改良设计，则该方法很难在高纬度、高寒地区使用。

(3)从资金投入上看，如果政府能够划拨资金进行专项扶持，并通过立法明确村镇污水处理设施标准，那么将大大加快中国农村水环境问题的解决。

(4)从效能上看，土地吸附原理对于工业污水中金属物质的吸附作用还不明显，这是需要进一步研究的问题。

[1] 张亮. 农户污水分散式土地处理系统研究[D]. 武汉：武汉大学, 2009：2-5.

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[3] 马静, 董晓方. 农村环境污染现状及治理对策[J]. 农业灾害研究, 2012, 2(3):86-88.

[4] 王延华. 生态土壤系统对生活污水的处理贤能及氮循环过程研究[D]. 上海：上海交通大学环境科学与工程学院, 2008.

[5] 陈茂霞, 王欢, 周后珍,等. 成都市城乡结合部排污渠污水水质规律分析[J]. 四川环境, 2013, 32(3):66-71.

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[7] 董金荣. 我国农村小型生活污水处理的工艺技术路线[EB/OL].(2015-10-30). http://huanbao.bjx.com.cn/news/20151030/676642.shtml.

(责任编辑 邹永红)

A Study on Problems of Rural Sewage Drainage and Water Environment Reconstruction in North China——A Case of Small Villages in Xiaoyanchang Village, Pulandian District, Dalian

GENG Shu-chang， GUAN Yu-chen

(School of Architecture, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China)

With the deepening of urbanization in China, the traditional rural production and lifestyle have changed greatly, and the rural environment has also faced a great challenge. The deterioration of water resources and water environment is one of the most prominent problems, which not only restricts the development of rural regional economy, but also runs counter to the direction of our construction of new socialist countryside. Based on the study of rural sewage and water environment reform in northern China, three natural villages around Xiaoyanchang Village in Pulandian district of Dalian were selected as the objects of study. Based on the production and living patterns of local residents and the actual economic situation, the paper proposed specific solutions and methods, and explored a set of relatively perfect rural sewage treatment and construction of livable villages and towns of the work of countermeasures, which provided a reference for the planning and transformation of villages and towns in northern areas.

rural areas; direct discharge of sewage; water environment; village landscape

2016-10-28；最后

2016-12-13

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目。

耿舒畅(1979-)，男，辽宁大连人，讲师，主要从事空间环境展示与设计研究。

2096-1383(2017)01-0067-04

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