農村面源污染綜合污水治理研究

時間:2022-11-08 08:29:19

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農村面源污染綜合污水治理研究

摘要:農村面源污染是指農村生活和農業生產活動中大量污染物進入受納水體所引起的污染。在降水和徑流沖刷作用下,溶解的或固體狀的污染物從非特定的地域通過農田地表徑流、農田排水和地下滲漏等方式進入受納水體中。當前,有必要采取合理措施,對農村面源污染進行綜合防治。一是通過農田生態塘改造,對農田退水中的N、P等元素進行有效攔截與凈化利用;二是通過生活污水治理和畜禽養殖廢棄物減量化等措施,從源頭上減少地表徑流污染負荷,實現廢棄物的資源化利用。以上污染治理技術在湖南省農村環境綜合整治及農業面源污染治理中廣泛使用,效果較好。

關鍵詞:農村面源污染;生態塘;三格式化糞池;沼氣池

農村面源污染主要指農村生產生活中所產生的污染,污染類型較多,面源較為復雜,主要來自農村生活源、養殖業及種植業。

1農村面源污染現狀

1.1農村生活污染

農村生活污染主要來源于三個方面:一是廁所污水,即人體的糞尿排泄物;二是生活洗滌污水;三是廚房污水。污水中主要是人體排泄和生活中排放的有機物,一般不含有毒物質,但含有氮、磷等水體富營養物質,還有大量的細菌、病毒和寄生蟲卵。

1.2養殖污染

農村小戶養殖較多,畜禽糞便多以干清糞方式收集,絕大多數的畜禽糞尿經沼氣池處理,部分畜禽養殖糞便沒有經過處理肆意堆放,導致氮、磷、化學需氧量(CODCr)等富營養化物質直接或間接排入水體,造成水質污染。

1.3農田徑流

農業面源污染主要源自區域內化肥的施用,肥料的利用率低,極易造成水體的富營養化、土壤的酸化和次生鹽漬化。相應地,用氮、磷污染的富營養化水灌溉農田,使得農田中的氮、磷大量剩余,除對河流的富營養化做出貢獻外,還可能影響農產品的品質。根據有關資料統計,農田養分被植物利用的部分很少,氮肥的利用率僅為30%~35%,磷肥為10%~20%,鉀肥為35%~50%[1],剩余的養分通過各種途徑,如徑流、淋溶、反硝化、吸附和侵蝕等進入環境,改變原有土壤的結構和特性,造成土壤酸化、土壤板結、有機質減少等后果。

2農村面源污染治理難的原因

一是相對于工業點狀源污染,農業污染是面狀源污染,這使之更難監測和控制,其治理難度比工業更大;二是農村建設缺乏監管和設計規劃,農村面源污染的成因和防治方法宣傳不夠,大多數農村居民的環境保護意識較為淡薄;三是由于技術、經費、人才等方面的原因,治理的手段和技術相對滯后,一些科技成果的轉化、見效還不快。

3農村面源污染治理案例分析

湖南省益陽市桃江縣高橋鎮橫馬塘村屬于典型的農業村,境內農田面積為412hm2,果園面積為13.87hm2,旱地面積為43.87hm2,以農業種植與養殖為主,農業種植作物主要為水稻,養殖對象多為牛、豬、雞、鴨等家禽。根據現場調查結果,橫馬塘村共有1425戶,農村人口有5489人,目前,農戶建有三格化糞池245個,改廁完成率為17.2%。橫馬塘村水系較為發育,水體兩側分散著很多大大小小的村落。由于農村市政設施極為落后,衛生環境狀況極差,目前,橫馬塘村無下水道系統和集中式污水處理設施。近年來,隨著農村居住條件的改善,大量水沖廁所建設和使用,農村生活污水量增大,大部分獨立收集。農村排水基本為合流制,未鋪設管網,屋前多明溝排水,屋后多自然散排。根據現場調研,橫馬塘村完成改廁農戶的沖廁水、洗浴水均經三級化糞池處理后用于房前屋后小菜園、小花園等,實現就地消納,未完成改廁農戶生活污水直接外排,且農戶的廚房廢水、洗衣廢水未能收集直接排入附近的溝渠,與雨水合流排放至附近地表水體。

3.1橫馬塘村農村面源污染治理設施建設和運行情況

目前,橫馬塘村農村面源污染治理設施主要有兩種。一是生活污水三級化糞池。當前,橫馬塘村正在進行改廁工作,完成改廁戶數245戶,污水經三級化糞池處理后用于房前屋后小菜園、小花園等,實現就地消納。經現場踏勘,設施運行良好。二是畜禽養殖沼氣池。橫馬塘村畜禽養殖戶共計13戶,完成沼氣池建設5戶,現場踏勘可知,糞污經管道進入沼氣池處理后,定期清掏作為農肥,目前運行正常。

3.2治理目標

農村居民生活污水治理水平明顯提高,新增三格化糞池20套,示范村組橫馬塘村5組、14組改廁工作完成率達到100%,生活污水分散治理率為100%;畜禽養殖污染得到嚴格控制,畜禽養殖戶糞污處理設施配套率提高到100%;建設村域地表徑流污水凈化示范工程一處。效益分析表明,預計減排COD36.37t/a,減排NH3-N3.8t/a。

3.3面源污染治理

3.3.1農村生活污染治理近年來,農村生活日漸城市化,生活污水主要來自農家的廁所沖洗水、廚房洗滌水、洗衣機排水、淋浴排水、餐飲廢水及其他排水等[2]。參考《湖南省農村生活污水治理技術指南》(試行),湖南省農村生活污水水質情況如表1所示[3]。主要監測指標有pH、懸浮物(SS)、化學需氧量(CODCr)、五日生化需氧量(BOD5)、氨氮(NH4+-N)、總氮(TN)和總磷(TP).根據《湖南省農村生活污水治理專項規劃指導意見》,采用分散處理與資源化利用模式的農戶必須嚴格做到“黑灰”分離,堅持“黑灰分離、資源化利用、就近就地分散治理優先”的原則[3]。因此,本案例生活污水處理工藝的設計流程如圖1所示。廁所污水采用三格化糞池進行無害化預處理,經無害化處理后優先就近就地資源化利用。洗浴水排入儲液池。廚房污水數量較少,污染物濃度較低,含有少量的油。黑灰分離措施主要是將農村廁所臺面增高10~15cm,使洗浴等其他廢水無法進入廁所管道,分別接管道將沖廁水和洗浴等廢水分開處理。3.3.2畜禽養殖污染治理根據養殖種類、養殖規模、當地的自然地理環境條件以及排水去向等因素,合理確定畜禽養殖污染的治理工藝路線及處理目標。橫馬塘村地形較為平坦,種植面積大,按每667m2農田可消納5頭豬產生的養殖廢棄物計,可消納35230頭豬產生的糞便。據統計,橫馬塘村目前養殖量約為1640頭豬(雞、鴨、牛按標準折算)[4],村內土地完全可消納目前養殖糞污,故采用種養平衡(沼氣池+種養平衡)的模式對村內8個養殖戶排放的糞污進行治理。養殖糞、尿全部進入沼氣池/化糞池,經發酵后變成液態肥,糞便經堆肥后成為腐熟堆肥,液態肥和堆肥施用于果園、茶園、稻田、菜地等地方,使糞、尿變廢為寶,減少化肥的施用量,產生可觀的經濟效益和顯著的環境效益。3.3.3農村地表徑流污染治理根據項目區水塘污染現狀,對現有村域內1口池塘進行生態化改造,改造池塘擬選址橫馬塘村18組,池塘面積約為8616m2,上游匯水面積約為0.2km2。采用生態浮床,結合懸掛式生物填料技術,減少氮磷流失,實現廢水治理后進行農田利用,減少地表徑流污染。地表徑流污水通過溝渠接入生態塘,通過植物攔截吸收,進一步去除水中的有機物,將上游雨污水通過溝渠接入生態塘。生態塘采用生態浮床結合懸掛式生物填料技術的方式,利用生態浮床作為固定基點,浮床之間懸掛與水密度相近的軟性填料,形成浮島式生態凈化帶。生態浮床采用強化塑料作為框架結構,采用發泡聚苯乙烯作為浮力材料,浮床尺寸為5m×5m,浮床上種植美人蕉、鳶尾等觀賞性植物。生態浮床8個為一組,相互間隔一定距離,之間連接懸掛式軟性填料,形成一個大的浮島式生態凈化系統。項目的實施解決了橫馬塘村農村面源污染問題,并將該村建設成為農村面源污染治理項目示范村,為湖南省農村面源污染整治提供了樣板和經驗。

4農村面源污染防治的建議

一是加大宣傳力度,提高農村面源污染治理意識。建議政府部門充分利用電視、廣播、自媒體、宣傳欄等農民喜聞樂見的形式,加強農村面源污染的危害宣傳,加強農民生態環境保護和參與意識,充分調動農民參與農業面源污染防治的積極性和主動性。二是落實責任,建立分工協助齊抓共管工作機制。將農村面源污染防治納入政府重點工作,建立政府統一領導、各部門分工協助、全社會共同參與的工作機制。建議各級政府加強農村面源污染防治監管能力建設,有選擇地在鄉鎮一級成立專門機構,落實職能、編制、經費,配備專職人員,加強農村面源污染監管能力。三是促轉型,大力開發和推廣新型農業。根據水環境容量和國內外農村面源污染控制的規程和標準,制定合理的農業發展規劃;通過激勵機制,加強新型高效肥料、高效低毒農藥、生物防控技術以及農業廢棄物循環利用技術的研發和推廣應用,并引導農民科學施肥用藥。

參考文獻

1張曉楠,邱國玉.化肥對我國水環境安全的影響及過量施用的成因分析[J].南水北調與水利科技,2019(6):104-114.

2林喜芳.南方農村生活污水處理技術的探討[J].技術創新,2010(12):54-56.

3湖南省生態環境廳.湖南省生態環境廳辦公室關于印發《湖南省農村生活污水治理專項規劃指導意見》《湖南省農村生活污水治理技術指南(試行)》的通知[EB/OL].(2020-08-31)[2021-08-02].

4熊昭昭,王書月,童雨,等.江西省農業面源污染時空特征及污染風險分析[J].農業環境科學學報,2018(12):2821-2828.

作者:寧輝龍 單位:湖南德邦環保科技有限公司