组合式污水处理体系在武陵山片区农村的应用研究

隋惠权，范中军

(1.大连民族大学 建筑学院，辽宁 大连，116605；2.重庆市秀山县城乡建委，重庆，409999)

组合式污水处理体系在武陵山片区农村的应用研究

隋惠权1，范中军2

(1.大连民族大学 建筑学院，辽宁 大连，116605；2.重庆市秀山县城乡建委，重庆，409999)

为了保护武陵山片区的生态环境和水资源的清洁，针对武陵山片区的实际特点，结合重庆秀山县11个乡镇污水处理工程的实际应用经验，对武陵山地区农村生活污水处理体系构建的技术路线、规划设计原则提出部分建设性意见，达到方便可行，经济适用和易于推广的目的。

武陵山片区；农村生活污水；处理系统；规划建设形式

武陵山地区是我国内陆跨省交界面积最大、人口最多的少数民族聚居区，也是国家西部大开发和中部崛起战略交汇地带。土地总面积约为15万平方公里，含盖50余县(市、区)，总人口约3 000万人，其中有土家族、苗族、侗族等30多个少数民族。这里水资源十分丰富，区内有乌江、清江、澧水、酉水、沅江、沱江、资水等主要河流。随着我国经济社会的快速发展，特别是西部开发、新农村建设、高山移民和城镇化战略的实施，农村居民原始的耕作方式、生活习惯和居住条件已发生了巨的大变化。自来水，卫生洁具、洗衣机、沐浴等设施已逐渐步进入寻常百姓家，致使生活垃圾和污水排放量急剧增加。另外随着农村耕作方式的改变以及化肥的大量使用，也使得原始的农村生活污水的消化途径，发生了巨大的改变。“垃圾靠风刮，污水靠蒸发”这句话一度比较形象地描述了农村生活垃圾和污水无序排放的现状。生活垃圾和污水无序排放，会造成农村河道水体变黑发臭、鱼虾绝迹、蚊蝇孳生、疾病泛滥。生活污水通过小溪和河流沿途多渠道集中流入主要江河中，致使主要江河水体沿途及下游水域严重污染。

根据国发〔2010〕46号《全国主体功能区规划》和《武陵山片区区域发展与扶贫攻坚规划》(2011～2020年)的文件精神，已将武陵山片区规划为生态保护发展区。为了落实生态保护的宗旨，垃圾和污水处理问题一度被提上日程。针对武陵山片区的地理位置、区域环境及人居特点，因地制宜地选择污水收集和处理方式，达到生态、环保、经济、适用和可持续发展目的是当务之急。

1 武陵山地区环境气候条件和人居特点

武陵山地区是我国重要的生态屏障。这里气候湿润，无霜期较长，春秋多低温阴雨，年平均降水量约1 100 mm左右。境内森林覆盖率达60.1%，是我国亚热带森林系统核心区、长江流域重要的水资源涵养区和生态屏障如图1。

图1 武陵山片区及长江流域图

这里传统民居一般依山傍水而建，沿江、河、道路两旁呈狭长区带，居住区比较分散，且随地形的起伏高差变化较大，又多为卡斯特地层与地貌特征。过去由于交通不发达，这里的农村百姓大多过着自给自足的生活，其生活污水一般是养猪或沤粪，作为农田肥料来使用的，污水中的有机物在农田中被农作物吸收，转化为农作物的营养物质，很少流失到水体中去，因此，对环境影响不大。但随着我国经济社会的快速发展，这里的一切也在悄然发生着改变。城镇化、美丽乡村建设、特色村寨、环境整治、五水共治就是其中的一项重要内容。

2 武陵山片区农村生活污水主要处理工艺选择

根据武陵山地区农村村镇居民的居住特点和建筑物的分布形式，如果按着一般传统城镇污水集中处理的方式进行设计和施工必将带来诸多不实用性和经济上的巨大浪费。不但修建集中污水处理厂需要占用较大的空间和土地资源，仅仅埋设一二级管网一项的预算费用就远远超出其期望值。而且即使集中污水处理设施建成后，管理运营和费用在现时武陵山片区农村也是一个很棘手问题。

由于农村生活污水中的污染物多为有机物，据对有关资料分析可知SS约为100～500 mg·L-1；COD约为62.06～314.05 mg·L-1；NH3-N为0.26～40.50 mg·L-1；TP约为0.45～12.11 mg·L-1,其生化性能较好，一般以生物处理方法为主[1]。通常生物处理方法从工艺上可分为：厌氧生物处理和好氧生物处理两种；从处理模式上又可分为集中处理和分散处理两种。集中处理多采用好氧生物处理方法，适用于城镇和居住比较集中、经济相对发达的乡镇，技术成熟、运行可靠、处理效果好，但基建投资大、运行费用高、剩余污泥难处理；分散处理方法一般为厌氧生物处理，处理设施投资少、运行费用低，但相当一部分处理设施存在着处理效果不稳定、难以达到排放标准等问题。

目前在武陵山片区农村已推广使用的处理方式和方法主要有以下几种。

2.1 生活污水净化沼气池

生活污水净化沼气池是采用厌氧发酵和兼性生物过滤相结合的技术方法，将生活污水中的有机物分解转化成CH4、CO2和水，达到生活污水净化处理的目的。其优点是运行稳定、不需要动力、管理简便、剩余污泥少、可回收利用沼气能源，可建在绿化或菜地下面，不占用耕地。但从目前使用情况来看，在技术上也存在一定问题，主要是农村居住分散，每户人口相对较少，产气量不足，闲置较多，污水停留时间长，出水中部分指标不能完全达到排放标准等问题。

2.2 生物化粪池

化粪池是一种利用沉淀和厌氧发酵的原理，去除生活污水中有机物的前端处理设施。生活污水进入化粪池经过12～24 h的沉淀，大约可以去除50%～60%的悬浮物。沉淀下来的污泥经过3个月以上的厌氧发酵和分解，有机物可分解成稳定的无机污泥和水。生物化粪池可以批量定制，具有体积小，形式灵活，施工方便，有机负荷高，可实现污水-污泥一次性处理，能耗低等优点。缺点是污水停留时间较长，需不定期清掏污泥，处理效果不能完全达标等问题[2]。

2.3 稳定塘

稳定塘又称氧化塘或生物塘，其净化过程与自然水体的自净过程相似。在条件允许的情况下，利用荒废的河道、沟渠、沼泽、池塘或废弃的水库等地段，结合景观特点一并设计建设而成。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。缺点是占地面积多、受气候影响较大、若设计或运行管理不当，则会造成二次污染，产生臭味和滋生蚊蝇，需要有前端预处理设施配合使用。

2.4 人工湿地

人工湿地(CW，Constructed Wetland)污水处理技术是70年代末发展起来的一种污水处理新技术。主要利用土壤、人工介质、植物、微生物的物理、化学、生物三重协同作用，对污水、污泥进行处理的一种技术。它具有处理效果好、对氮和磷的去除能力强、维护和管理方便、工程基建和运转费用低以及对负荷变化适应能力强等特点[3]。适合于技术管理水平不高，规模较小的村镇或偏远乡村的污水处理。配合种植水生植物，还可以达到美化环境和景观效果。缺点是对进水质量要求比较高，需要配合前端处理设施进行必要的预处理。

2.5 单元组合式污水处理系统

上述几种小型生活污水净化处理装置，比较适合武陵山地区农村的现实应用。但就其处理效果来看，各有其优势和不足，单一处理技术通常难以满足对生活污水的有效治理、达标排放或回收利用的要求[4]。生活污水净化沼气池和高效生物化粪池属于厌氧生化处理设施，可就近埋设建在建筑物旁边，通过充分厌氧发酵，可以去除绝大部分有机物，但对悬浮物、氮和磷的去除效果要差一些。稳定塘、人工湿地属于生态处理方法，生态处理方法对氮和磷的处理效果相对比较理想，但对进水质量要求必较高，必须配有前置处理设施，预先去除生活污水中大颗粒、杂质及大部分有机悬浮物[5]。

综上所述，厌氧生化处理技术和生态处理技术在处理农村生活污水方面各有千秋，能够构成优势互补，且都满足武陵山地区农村对生活污水处理设施建设的一般要求，如果将它们有机地结合起来，其处理效果会更加理想。

3 武陵山片区农村污水处理体系的规划与设计

武陵山地区群山峻岭较多，地下水系发育，人口密度相对较大，为欠发达地区，其基础设施建设相对薄弱。随着我国经济社会的不断发展，国家扶贫政策的逐步落实，武陵山地区农村基础设施建设和生态环境整治已被提上议事日程。例如重庆的秀山县最近几年已逐步对下属的洪安、隘口、雅江等十几个乡镇的垃圾收集清理和生活污水处理体系进行了统一的规划设计和监督实施，取得了一定成效，部分经验可以借鉴。

3.1 统一规划，分步实施

解决好武陵山地区农村生活污水处理问题，是一个关乎生态环境和子孙后代的庞大系统工程。作为新农村建设总体规划的重要组成部分，农村生活污水处理应坚持同步进行，统一规划，分步实施。因为贫困地区基层政府财力有限，特别是乡镇政府在解决此类问题时更是捉襟见肘。统一规划需由县级政府来主导完成，在项目具体落实中乡镇政府来担主要责任。为改善农村环境状况，国家每年都有相应的专项资金投入，用于对我国主要江、河上游污染治理项目的启动和配套设施的建设。县级政府负责项目的申报和资金统筹，主导进行统一规划和设计，积极推进、监督项目的具体落实和实施。在项目的设计中，要分清轻重缓急，对于主要环境保护区、江、河、湖泊与水体沿岸应率先实施规划和治理；对人口居住相对密集的乡镇应在统一规划的基础上，分片或分步、集中或组团进行污水治理；对农民新村、特色村寨、高山移民等项目在规划建设的同时，污水处理必须一并统筹考虑；对居住较为分散的原有房屋或新建住宅鼓励优先考虑卫浴和排水设施改造，安装必要的污水收集和分离装置，构筑一级厌氧发酵设施，对生活污水进行前端预处理。为解决好农村生活污水处理 “重建设，轻管理”的矛盾，各级政府应尽快制定相关政策，建立激励和监管机制，激发市场活力，逐步引导民间资本和专业化污水处理和运营管理企业进入这一领域。

3.2 因地制宜，科学建设

在规划设计中，依据当地的实际情况，因地制宜地选择工艺合理、切实可行的技术方案是十分必要的。贫困地区现实技术力量还比较薄弱，应聘请具有一定设计经验和专业资质的设计团队进行专业规划设计。在设计中要充分了解当地居民，特别是少数民族居民的生活习俗和居住特点；了解当地的地形、地貌、水文、地质、环境、自然资源以及江河流域水系特点；了解相关法律、政策和公众意愿。处理好旧村落改造、特色村寨建设、移民新村和可持续发展之间的衔接关系，同时还要注意对原始特色村落、村貌、特色民族建筑及文化传承的保护。

针对新农村建设的集中连片区，在规划设计和建设的同时，应统筹考虑设计和建设污水收集、处理和排放管网，实行雨污水分流制；生活污水经处理设施处理后，排放可实行合流制；对旧村庄的改造，在已建有合流制管网的情况下，在节点处采用截流方式将污水送入污水处理设施；原有化粪池应尽可能地利用和改造，经二级厌氧发酵处理后再接入人工湿地；一级厌氧发酵池可根据建筑的排列走向、室内主要排水设施位置、排水管线和给水设施的布置情况，临近建筑物就近兴建；二级厌氧发酵池、稳定塘或人工湿地可集中异地建；对居住较分散的住户对厕所进行改造后，安装高效生物化粪池或生活污水净化沼气池并与庭院式小型人工湿地构成组合。

污水处理设施的选址应根据当地及少数民族的生活习俗，房屋的坐落位置，地形条件及风向，尽可能选在绿化地、荒地、洼地和河塘边，就近集中或分设。应以少占用耕地，缩短排水管道，减少土石方工程量，降低建设与运营管理成本为主要控制目标。依据场地特征、污水处理要求、所处理污水的性质来确定系统的技术工艺和单元组合形式如图2。

可选择单一式、并联式、串联式和组合式等方式灵活设计；生态稳定塘、人工湿地在设计建设的同时需要考虑周边的地形条件，兼顾景观效果，形状和形式可以多样化，对地形起伏落差较大的场地亦可采用多级跌水曝气的方式以提高处理效果；与河岸整治和景观带建设工作相结合，处理好两者之间有机的衔接关系，构建完美整体效果；与生态农业相结合，在干旱缺水地区，考虑处理后的水能够方便再生循环与利用；对具有喀斯特地质特征地区的集中或分散建设的居民生活污水的处理设施要做好严格防渗处理，以免地下水遭受二次污染。

图2 单元组合式污水处理系统

4 结 语

武陵山片区是我国重要的生态屏障，也是我国扶贫攻坚的先行试点区，经济欠发达，基础设施建设相对薄弱。随着我国西部开发战略的实施及城镇化进程的不断深入，高山移民和社会主义新农村建设的同步进行，绿色环保理念也在逐步得到加强。国家每年都投入一定的相应资金，用于对农村环境的整治，其中垃圾和污水处理就是一项重要的内容。针对武陵山地区农村的人居环境特点，因地制宜地选择和设计适宜当地气候条件、建筑形式和居住特点的农村生活污水处理体系，搞好规划设计，推动农村环境综合治理和美丽乡村建设是十分必要。

[1] 孙瑞敏．我国农村生活污水排水现状分析[J].能源与环境，2010(5): 33-34.

[2] 周伟，张宽地，赵秋利. 农村污水处理技术应用及对策分析[J] . 价值工程， 2017(1)：109-110.

[3] 刘建明，丁凝.简谈人工湿地净化农村污水研究进展[J] .能源研究与管理， 2014(3)：9-12.

[4] 黄宁阳，尚斌斌.湖北农村污水治理现状调查与思考[J].湖南农业科学,2016(2)：57-59.

[5] 董亚楠,罗穆喜,李想,等.南方地区部分污水处理工艺现状及技术分析[J] .净水技术, 2016,35(5):32-37，51.

(责任编辑 王楠楠)

Application Study of Combined Sewage Treatment System in Rural Township of Wuling Mountain Areas

SUI Hui-quan1, FAN Zhong-jun2

(1.School of Architecture, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605，China;2.Urban and Rural Construction Committee, Xiushan Chongqing 409999, China)

In order to protect the ecological environment and clean water resources in Wuling Mountain areas, aiming at their actual characteristics, this paper puts forward several construction opinions about the technical roadmaps and planning design principles for rural sewage treatment suitable in Wuling Mountain areas, which are combined with the application experiences of sewage treatment projects in 11 townships of Xiushan County, Chongqing. The method is convenient, affordable and easy to popularize.

Wuling Mountain area; rural domestic sewage; treatment system; planning construction form

2017-03-06；最后

2017-03-29

中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(DC201502040303)。

隋惠权(1960-)，男，辽宁丹东人，教授，主要从事减灾防灾与特色村镇规划研究。

2096-1383(2017)03-0244-04

TD 992

A