隋惠權(quán)，范中軍

(1.大連民族大學(xué) 建筑學(xué)院，遼寧 大連，116605；2.重慶市秀山縣城鄉(xiāng)建委，重慶，409999)

組合式污水處理體系在武陵山片區(qū)農(nóng)村的應(yīng)用研究

隋惠權(quán)1，范中軍2

(1.大連民族大學(xué) 建筑學(xué)院，遼寧 大連，116605；2.重慶市秀山縣城鄉(xiāng)建委，重慶，409999)

為了保護(hù)武陵山片區(qū)的生態(tài)環(huán)境和水資源的清潔，針對(duì)武陵山片區(qū)的實(shí)際特點(diǎn)，結(jié)合重慶秀山縣11個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理工程的實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)武陵山地區(qū)農(nóng)村生活污水處理體系構(gòu)建的技術(shù)路線、規(guī)劃設(shè)計(jì)原則提出部分建設(shè)性意見，達(dá)到方便可行，經(jīng)濟(jì)適用和易于推廣的目的。

武陵山片區(qū)；農(nóng)村生活污水；處理系統(tǒng)；規(guī)劃建設(shè)形式

武陵山地區(qū)是我國(guó)內(nèi)陸跨省交界面積最大、人口最多的少數(shù)民族聚居區(qū)，也是國(guó)家西部大開發(fā)和中部崛起戰(zhàn)略交匯地帶。土地總面積約為15萬平方公里，含蓋50余縣(市、區(qū))，總?cè)丝诩s3 000萬人，其中有土家族、苗族、侗族等30多個(gè)少數(shù)民族。這里水資源十分豐富，區(qū)內(nèi)有烏江、清江、澧水、酉水、沅江、沱江、資水等主要河流。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，特別是西部開發(fā)、新農(nóng)村建設(shè)、高山移民和城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略的實(shí)施，農(nóng)村居民原始的耕作方式、生活習(xí)慣和居住條件已發(fā)生了巨的大變化。自來水，衛(wèi)生潔具、洗衣機(jī)、沐浴等設(shè)施已逐漸步進(jìn)入尋常百姓家，致使生活垃圾和污水排放量急劇增加。另外隨著農(nóng)村耕作方式的改變以及化肥的大量使用，也使得原始的農(nóng)村生活污水的消化途徑，發(fā)生了巨大的改變?！袄匡L(fēng)刮，污水靠蒸發(fā)”這句話一度比較形象地描述了農(nóng)村生活垃圾和污水無序排放的現(xiàn)狀。生活垃圾和污水無序排放，會(huì)造成農(nóng)村河道水體變黑發(fā)臭、魚蝦絕跡、蚊蠅孳生、疾病泛濫。生活污水通過小溪和河流沿途多渠道集中流入主要江河中，致使主要江河水體沿途及下游水域嚴(yán)重污染。

根據(jù)國(guó)發(fā)〔2010〕46號(hào)《全國(guó)主體功能區(qū)規(guī)劃》和《武陵山片區(qū)區(qū)域發(fā)展與扶貧攻堅(jiān)規(guī)劃》(2011～2020年)的文件精神，已將武陵山片區(qū)規(guī)劃為生態(tài)保護(hù)發(fā)展區(qū)。為了落實(shí)生態(tài)保護(hù)的宗旨，垃圾和污水處理問題一度被提上日程。針對(duì)武陵山片區(qū)的地理位置、區(qū)域環(huán)境及人居特點(diǎn)，因地制宜地選擇污水收集和處理方式，達(dá)到生態(tài)、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、適用和可持續(xù)發(fā)展目的是當(dāng)務(wù)之急。

1 武陵山地區(qū)環(huán)境氣候條件和人居特點(diǎn)

武陵山地區(qū)是我國(guó)重要的生態(tài)屏障。這里氣候濕潤(rùn)，無霜期較長(zhǎng)，春秋多低溫陰雨，年平均降水量約1 100 mm左右。境內(nèi)森林覆蓋率達(dá)60.1%，是我國(guó)亞熱帶森林系統(tǒng)核心區(qū)、長(zhǎng)江流域重要的水資源涵養(yǎng)區(qū)和生態(tài)屏障如圖1。

圖1 武陵山片區(qū)及長(zhǎng)江流域圖

這里傳統(tǒng)民居一般依山傍水而建，沿江、河、道路兩旁呈狹長(zhǎng)區(qū)帶，居住區(qū)比較分散，且隨地形的起伏高差變化較大，又多為卡斯特地層與地貌特征。過去由于交通不發(fā)達(dá)，這里的農(nóng)村百姓大多過著自給自足的生活，其生活污水一般是養(yǎng)豬或漚糞，作為農(nóng)田肥料來使用的，污水中的有機(jī)物在農(nóng)田中被農(nóng)作物吸收，轉(zhuǎn)化為農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，很少流失到水體中去，因此，對(duì)環(huán)境影響不大。但隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，這里的一切也在悄然發(fā)生著改變。城鎮(zhèn)化、美麗鄉(xiāng)村建設(shè)、特色村寨、環(huán)境整治、五水共治就是其中的一項(xiàng)重要內(nèi)容。

2 武陵山片區(qū)農(nóng)村生活污水主要處理工藝選擇

根據(jù)武陵山地區(qū)農(nóng)村村鎮(zhèn)居民的居住特點(diǎn)和建筑物的分布形式，如果按著一般傳統(tǒng)城鎮(zhèn)污水集中處理的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工必將帶來諸多不實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)上的巨大浪費(fèi)。不但修建集中污水處理廠需要占用較大的空間和土地資源，僅僅埋設(shè)一二級(jí)管網(wǎng)一項(xiàng)的預(yù)算費(fèi)用就遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其期望值。而且即使集中污水處理設(shè)施建成后，管理運(yùn)營(yíng)和費(fèi)用在現(xiàn)時(shí)武陵山片區(qū)農(nóng)村也是一個(gè)很棘手問題。

由于農(nóng)村生活污水中的污染物多為有機(jī)物，據(jù)對(duì)有關(guān)資料分析可知SS約為100～500 mg·L-1；COD約為62.06～314.05 mg·L-1；NH3-N為0.26～40.50 mg·L-1；TP約為0.45～12.11 mg·L-1,其生化性能較好，一般以生物處理方法為主[1]。通常生物處理方法從工藝上可分為：厭氧生物處理和好氧生物處理兩種；從處理模式上又可分為集中處理和分散處理兩種。集中處理多采用好氧生物處理方法，適用于城鎮(zhèn)和居住比較集中、經(jīng)濟(jì)相對(duì)發(fā)達(dá)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠、處理效果好，但基建投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、剩余污泥難處理；分散處理方法一般為厭氧生物處理，處理設(shè)施投資少、運(yùn)行費(fèi)用低，但相當(dāng)一部分處理設(shè)施存在著處理效果不穩(wěn)定、難以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)等問題。

目前在武陵山片區(qū)農(nóng)村已推廣使用的處理方式和方法主要有以下幾種。

2.1 生活污水凈化沼氣池

生活污水凈化沼氣池是采用厭氧發(fā)酵和兼性生物過濾相結(jié)合的技術(shù)方法，將生活污水中的有機(jī)物分解轉(zhuǎn)化成CH4、CO2和水，達(dá)到生活污水凈化處理的目的。其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)定、不需要?jiǎng)恿?、管理?jiǎn)便、剩余污泥少、可回收利用沼氣能源，可建在綠化或菜地下面，不占用耕地。但從目前使用情況來看，在技術(shù)上也存在一定問題，主要是農(nóng)村居住分散，每戶人口相對(duì)較少，產(chǎn)氣量不足，閑置較多，污水停留時(shí)間長(zhǎng)，出水中部分指標(biāo)不能完全達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)等問題。

2.2 生物化糞池

化糞池是一種利用沉淀和厭氧發(fā)酵的原理，去除生活污水中有機(jī)物的前端處理設(shè)施。生活污水進(jìn)入化糞池經(jīng)過12～24 h的沉淀，大約可以去除50%～60%的懸浮物。沉淀下來的污泥經(jīng)過3個(gè)月以上的厭氧發(fā)酵和分解，有機(jī)物可分解成穩(wěn)定的無機(jī)污泥和水。生物化糞池可以批量定制，具有體積小，形式靈活，施工方便，有機(jī)負(fù)荷高，可實(shí)現(xiàn)污水-污泥一次性處理，能耗低等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是污水停留時(shí)間較長(zhǎng)，需不定期清掏污泥，處理效果不能完全達(dá)標(biāo)等問題[2]。

2.3 穩(wěn)定塘

穩(wěn)定塘又稱氧化塘或生物塘，其凈化過程與自然水體的自凈過程相似。在條件允許的情況下，利用荒廢的河道、溝渠、沼澤、池塘或廢棄的水庫等地段，結(jié)合景觀特點(diǎn)一并設(shè)計(jì)建設(shè)而成。穩(wěn)定塘污水處理系統(tǒng)具有基建投資和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、維護(hù)和維修簡(jiǎn)單、便于操作、能有效去除污水中的有機(jī)物和病原體、無需污泥處理等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是占地面積多、受氣候影響較大、若設(shè)計(jì)或運(yùn)行管理不當(dāng)，則會(huì)造成二次污染，產(chǎn)生臭味和滋生蚊蠅，需要有前端預(yù)處理設(shè)施配合使用。

2.4 人工濕地

人工濕地(CW，Constructed Wetland)污水處理技術(shù)是70年代末發(fā)展起來的一種污水處理新技術(shù)。主要利用土壤、人工介質(zhì)、植物、微生物的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，對(duì)污水、污泥進(jìn)行處理的一種技術(shù)。它具有處理效果好、對(duì)氮和磷的去除能力強(qiáng)、維護(hù)和管理方便、工程基建和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低以及對(duì)負(fù)荷變化適應(yīng)能力強(qiáng)等特點(diǎn)[3]。適合于技術(shù)管理水平不高，規(guī)模較小的村鎮(zhèn)或偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村的污水處理。配合種植水生植物，還可以達(dá)到美化環(huán)境和景觀效果。缺點(diǎn)是對(duì)進(jìn)水質(zhì)量要求比較高，需要配合前端處理設(shè)施進(jìn)行必要的預(yù)處理。

2.5 單元組合式污水處理系統(tǒng)

上述幾種小型生活污水凈化處理裝置，比較適合武陵山地區(qū)農(nóng)村的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用。但就其處理效果來看，各有其優(yōu)勢(shì)和不足，單一處理技術(shù)通常難以滿足對(duì)生活污水的有效治理、達(dá)標(biāo)排放或回收利用的要求[4]。生活污水凈化沼氣池和高效生物化糞池屬于厭氧生化處理設(shè)施，可就近埋設(shè)建在建筑物旁邊，通過充分厭氧發(fā)酵，可以去除絕大部分有機(jī)物，但對(duì)懸浮物、氮和磷的去除效果要差一些。穩(wěn)定塘、人工濕地屬于生態(tài)處理方法，生態(tài)處理方法對(duì)氮和磷的處理效果相對(duì)比較理想，但對(duì)進(jìn)水質(zhì)量要求必較高，必須配有前置處理設(shè)施，預(yù)先去除生活污水中大顆粒、雜質(zhì)及大部分有機(jī)懸浮物[5]。

綜上所述，厭氧生化處理技術(shù)和生態(tài)處理技術(shù)在處理農(nóng)村生活污水方面各有千秋，能夠構(gòu)成優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，且都滿足武陵山地區(qū)農(nóng)村對(duì)生活污水處理設(shè)施建設(shè)的一般要求，如果將它們有機(jī)地結(jié)合起來，其處理效果會(huì)更加理想。

3 武陵山片區(qū)農(nóng)村污水處理體系的規(guī)劃與設(shè)計(jì)

武陵山地區(qū)群山峻嶺較多，地下水系發(fā)育，人口密度相對(duì)較大，為欠發(fā)達(dá)地區(qū)，其基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)薄弱。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，國(guó)家扶貧政策的逐步落實(shí)，武陵山地區(qū)農(nóng)村基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和生態(tài)環(huán)境整治已被提上議事日程。例如重慶的秀山縣最近幾年已逐步對(duì)下屬的洪安、隘口、雅江等十幾個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的垃圾收集清理和生活污水處理體系進(jìn)行了統(tǒng)一的規(guī)劃設(shè)計(jì)和監(jiān)督實(shí)施，取得了一定成效，部分經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

3.1 統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施

解決好武陵山地區(qū)農(nóng)村生活污水處理問題，是一個(gè)關(guān)乎生態(tài)環(huán)境和子孫后代的龐大系統(tǒng)工程。作為新農(nóng)村建設(shè)總體規(guī)劃的重要組成部分，農(nóng)村生活污水處理應(yīng)堅(jiān)持同步進(jìn)行，統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施。因?yàn)樨毨У貐^(qū)基層政府財(cái)力有限，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府在解決此類問題時(shí)更是捉襟見肘。統(tǒng)一規(guī)劃需由縣級(jí)政府來主導(dǎo)完成，在項(xiàng)目具體落實(shí)中鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府來擔(dān)主要責(zé)任。為改善農(nóng)村環(huán)境狀況，國(guó)家每年都有相應(yīng)的專項(xiàng)資金投入，用于對(duì)我國(guó)主要江、河上游污染治理項(xiàng)目的啟動(dòng)和配套設(shè)施的建設(shè)。縣級(jí)政府負(fù)責(zé)項(xiàng)目的申報(bào)和資金統(tǒng)籌，主導(dǎo)進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃和設(shè)計(jì)，積極推進(jìn)、監(jiān)督項(xiàng)目的具體落實(shí)和實(shí)施。在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)中，要分清輕重緩急，對(duì)于主要環(huán)境保護(hù)區(qū)、江、河、湖泊與水體沿岸應(yīng)率先實(shí)施規(guī)劃和治理；對(duì)人口居住相對(duì)密集的鄉(xiāng)鎮(zhèn)應(yīng)在統(tǒng)一規(guī)劃的基礎(chǔ)上，分片或分步、集中或組團(tuán)進(jìn)行污水治理；對(duì)農(nóng)民新村、特色村寨、高山移民等項(xiàng)目在規(guī)劃建設(shè)的同時(shí)，污水處理必須一并統(tǒng)籌考慮；對(duì)居住較為分散的原有房屋或新建住宅鼓勵(lì)優(yōu)先考慮衛(wèi)浴和排水設(shè)施改造，安裝必要的污水收集和分離裝置，構(gòu)筑一級(jí)厭氧發(fā)酵設(shè)施，對(duì)生活污水進(jìn)行前端預(yù)處理。為解決好農(nóng)村生活污水處理 “重建設(shè)，輕管理”的矛盾，各級(jí)政府應(yīng)盡快制定相關(guān)政策，建立激勵(lì)和監(jiān)管機(jī)制，激發(fā)市場(chǎng)活力，逐步引導(dǎo)民間資本和專業(yè)化污水處理和運(yùn)營(yíng)管理企業(yè)進(jìn)入這一領(lǐng)域。

3.2 因地制宜，科學(xué)建設(shè)

在規(guī)劃設(shè)計(jì)中，依據(jù)當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，因地制宜地選擇工藝合理、切實(shí)可行的技術(shù)方案是十分必要的。貧困地區(qū)現(xiàn)實(shí)技術(shù)力量還比較薄弱，應(yīng)聘請(qǐng)具有一定設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)資質(zhì)的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行專業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中要充分了解當(dāng)?shù)鼐用?，特別是少數(shù)民族居民的生活習(xí)俗和居住特點(diǎn)；了解當(dāng)?shù)氐牡匦?、地貌、水文、地質(zhì)、環(huán)境、自然資源以及江河流域水系特點(diǎn)；了解相關(guān)法律、政策和公眾意愿。處理好舊村落改造、特色村寨建設(shè)、移民新村和可持續(xù)發(fā)展之間的銜接關(guān)系，同時(shí)還要注意對(duì)原始特色村落、村貌、特色民族建筑及文化傳承的保護(hù)。

針對(duì)新農(nóng)村建設(shè)的集中連片區(qū)，在規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)的同時(shí)，應(yīng)統(tǒng)籌考慮設(shè)計(jì)和建設(shè)污水收集、處理和排放管網(wǎng)，實(shí)行雨污水分流制；生活污水經(jīng)處理設(shè)施處理后，排放可實(shí)行合流制；對(duì)舊村莊的改造，在已建有合流制管網(wǎng)的情況下，在節(jié)點(diǎn)處采用截流方式將污水送入污水處理設(shè)施；原有化糞池應(yīng)盡可能地利用和改造，經(jīng)二級(jí)厭氧發(fā)酵處理后再接入人工濕地；一級(jí)厭氧發(fā)酵池可根據(jù)建筑的排列走向、室內(nèi)主要排水設(shè)施位置、排水管線和給水設(shè)施的布置情況，臨近建筑物就近興建；二級(jí)厭氧發(fā)酵池、穩(wěn)定塘或人工濕地可集中異地建；對(duì)居住較分散的住戶對(duì)廁所進(jìn)行改造后，安裝高效生物化糞池或生活污水凈化沼氣池并與庭院式小型人工濕地構(gòu)成組合。

污水處理設(shè)施的選址應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)丶吧贁?shù)民族的生活習(xí)俗，房屋的坐落位置，地形條件及風(fēng)向，盡可能選在綠化地、荒地、洼地和河塘邊，就近集中或分設(shè)。應(yīng)以少占用耕地，縮短排水管道，減少土石方工程量，降低建設(shè)與運(yùn)營(yíng)管理成本為主要控制目標(biāo)。依據(jù)場(chǎng)地特征、污水處理要求、所處理污水的性質(zhì)來確定系統(tǒng)的技術(shù)工藝和單元組合形式如圖2。

可選擇單一式、并聯(lián)式、串聯(lián)式和組合式等方式靈活設(shè)計(jì)；生態(tài)穩(wěn)定塘、人工濕地在設(shè)計(jì)建設(shè)的同時(shí)需要考慮周邊的地形條件，兼顧景觀效果，形狀和形式可以多樣化，對(duì)地形起伏落差較大的場(chǎng)地亦可采用多級(jí)跌水曝氣的方式以提高處理效果；與河岸整治和景觀帶建設(shè)工作相結(jié)合，處理好兩者之間有機(jī)的銜接關(guān)系，構(gòu)建完美整體效果；與生態(tài)農(nóng)業(yè)相結(jié)合，在干旱缺水地區(qū)，考慮處理后的水能夠方便再生循環(huán)與利用；對(duì)具有喀斯特地質(zhì)特征地區(qū)的集中或分散建設(shè)的居民生活污水的處理設(shè)施要做好嚴(yán)格防滲處理，以免地下水遭受二次污染。

圖2 單元組合式污水處理系統(tǒng)

4 結(jié) 語

武陵山片區(qū)是我國(guó)重要的生態(tài)屏障，也是我國(guó)扶貧攻堅(jiān)的先行試點(diǎn)區(qū)，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)薄弱。隨著我國(guó)西部開發(fā)戰(zhàn)略的實(shí)施及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷深入，高山移民和社會(huì)主義新農(nóng)村建設(shè)的同步進(jìn)行，綠色環(huán)保理念也在逐步得到加強(qiáng)。國(guó)家每年都投入一定的相應(yīng)資金，用于對(duì)農(nóng)村環(huán)境的整治，其中垃圾和污水處理就是一項(xiàng)重要的內(nèi)容。針對(duì)武陵山地區(qū)農(nóng)村的人居環(huán)境特點(diǎn)，因地制宜地選擇和設(shè)計(jì)適宜當(dāng)?shù)貧夂驐l件、建筑形式和居住特點(diǎn)的農(nóng)村生活污水處理體系，搞好規(guī)劃設(shè)計(jì)，推動(dòng)農(nóng)村環(huán)境綜合治理和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)是十分必要。

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(責(zé)任編輯 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

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(DC201502040303)。

隋惠權(quán)(1960-)，男，遼寧丹東人，教授，主要從事減災(zāi)防災(zāi)與特色村鎮(zhèn)規(guī)劃研究。

2096-1383(2017)03-0244-04

TD 992

A