北方某镇水环境问题及其治理措施

2011-11-05李建民杜义鹏

山西建筑 2011年36期

李建民杜义鹏潘涛

0 引言

目前，农村环境污染日趋严重，农业生态功能脆弱，土地退化，饮用水源和农业用水受到污染，农产品和水产品质量下降，农民群众身体健康受到严重威胁，农村经济和社会发展受到严重制约，农村环境的整治已成为社会主义新农村建设的迫切需要。我国北方某镇面积为13 571亩，总人口5 000人，远期规划人口为15 000人。环保基础设施欠缺和农民环保意识淡薄是造成众多环境问题的主因，生活污水造成的环境污染是农民急需解决的环境问题。

1 环境现状

该镇的房屋建筑相对比较整齐，南北一条主路，东西四条辅路。道路多为土路，部分道路进行了水泥硬化。该镇无村办企业和厂矿，无工业污染。秸杆充分利用，但常常无序堆放，大部分用作燃料，其余部分作牲畜饲料。地下水(水位埋深在15 m左右)是该镇的主要供水水源，新民居、学校和机关等单位利用地下水进行集体供水，其余大部分农户采用自备井供水。

近年来，随着地区经济的发展，城镇建设得到相应发展，居民生活水平得到提高，生活方式也随之改变，但是，由于资金的不足使配套设施发展不均衡，现状基础设施较落后。虽然生活垃圾得到较好集中，但环境问题依然严重，生活杂用水乱排、“脏、乱、差”等问题日益突出。目前，该镇没有专门的污水排放系统，农户就地排放，街道两侧商户杂用污水顺势排出，属于无组织排水。污水乱排乱倒现象非常严重，对周围的水环境造成了严重污染。此外，大多数农户都有雨水沟(明沟或暗沟)，但没有完整的雨水与污水分流系统，雨污合流直接排放。

2 生活污水处理

对该镇生活污水总体上采取“集中收集、集中处理、资源化利用”的原则，主要是基于以下三点考虑:

1)该镇居民居住集中，污水收集容易;

2)根据地表水水域功能分区，该镇流经的河流属于Ⅱ类水体，根据GB 8978-1996污水综合排放标准中的规定，Ⅱ类水体禁止新增排污口;

3)污水集中收集与处理，具有管理维护方便的优点。

2.1 污水处理设计原则

1)生活污水治理应与村镇建设的总体规划相结合，因地制宜;2)立足于源头削减、资源利用和全过程控制;3)应紧密结合农业生产;4)结合当地生态环境，构建区域内污染零排放的良好生态循环系统;5)处理工艺的选择应与村庄的经济发展水平、村民的经济承受能力相适应。

2.2 水质、水量预测

根据城乡发展的远期规划，2020年该镇区规划人口将达到15 000人，远期污水管网的规模即按此人口数进行设计。届时，全镇的集中供水工程、改厕工程也应全部实施完毕，随着经济条件和卫生条件的改善，人均生活用水量也会相应提高，可按90 L/(人·d)考虑。

根据以上数值估算的远期该镇污水排放量为:15 000 人 ×90 L/(人·d)×0.8=1 080 m3/d，取1 100 m3/d。

远期的镇区排水水质的确定，根据《小城镇给水排水工程规划》中提供的典型小城镇生活污水水质，选取其中中等浓度的排水水质，其主要指标见表1。

表1 典型小城镇生活污水水质 mg/L

流经该镇河段属于Ⅱ类水体，根据GB 8978-1996污水综合排放标准中的规定，Ⅱ类水体禁止新增排污口。因此，本方案中的污水处理设计目标为:污水经处理后寻求以农业灌溉为主的、多种形式的利用途径，实现全部资源化利用。设计出水标准采用GB 18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准中最严格的一级A标准。主要指标见表2。

表2 污水处理厂出水水质指标 mg/L

2.3 污水处理工艺的选择

根据该镇所处的地理位置、当地的社会经济条件、水质特点和出水水质要求，在选择污水处理方案选择时遵循以下原则:1)工艺技术成熟可靠，运行效果稳定;2)基建投资省，能耗和运行费用低;3)剩余污泥量很少或基本不产生;4)操作简单，便于管理、维护;5)耐冲击负荷能力强。通过对曝气生物滤池、MBR和稳定塘+人工湿地的工艺原理、效果、技术经济等不同角度进行综合比较，认为本污水处理工程适宜采用氧化塘+人工湿地的处理工艺。

2.4 工艺流程及说明

工艺流程如图1所示。生活污水经管网收集后，自流至镇外的污水处理厂。首先经机械格栅去除污水中的大块漂浮物，然后可不经初沉池直接进入厌氧塘。在厌氧塘中，污水中的有机物和塘底沉积的污泥可以由于微生物的厌氧分解而得到水解和稳定。

经厌氧塘处理后的污水自流进入后续的兼性塘，在兼性塘中，废水中的溶解性有机物、氨氮、硝酸盐等分别通过微生物的好氧分解、硝化、反硝化作用得到去除，不溶性的有机物和沉淀下来的生物污泥，在塘底经厌氧微生物的分解代谢得到稳定。

兼性塘的出水可完全满足GB 5084-92农田灌溉水质标准，可通过灌渠或灌溉水泵引至附近农田进行农业灌溉。灌溉剩余部分出水则自流进入表流湿地，通过湿地生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用来实现对污水的净化作用。表流湿地可沿潮河堤岸进行布置，共采用7块湿地串联运行，各级之间设置跌水，为水体进行充氧。近期工程的水量很少，因此出水以农灌回用为主，可先不建设表流湿地。

经表流湿地处理后出水可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，经简单的消毒处理后，就可以满足河湖景观、生活杂用以及渔业养殖等用途。剩余的处理出水可存入储存塘，为不同季节用水量的变化提供缓冲能力。为保证储存塘水的水质，可设置循环水管路，将部分塘水重新通过表流湿地进行充氧和净化，防止发生富营养化。

2.5 处理后出水零排放可行性分析

由于该镇所处位置的特殊性，要求生活污水处理出水零排放，因此必须对处理出水的利用进行合理化的安排和设计。不同于城市的再生水利用方式，乡镇地区的生活污水处理回用应与当地的居民生活和农业生产紧密地结合，这样才能最大限度地发挥项目的环境和经济效益。因此，需要考虑不同季节、不同用途的回用方式，采用不同的回用标准和回用手段，最大程度地实现污水的可靠回用，达到处理出水零排放的目标。

目前该镇的农业仍以种植业为主，绝大部分农田均为旱田，因此污水处理后进行农业灌溉是一条有效的出路，且农灌要求的水质标准较低，对降低污水处理设施投资和运行成本十分有利。但是农业灌溉用水量受植物生长周期和天气因素影响，具有很强的季节性，特别是到了秋冬季农田不需灌溉，无法满足处理后排水的全部消纳。故采用农灌作为污水处理后零排放的唯一手段并不可行，还必须寻求其他的利用方式，考虑采用生活杂用和河湖景观利用的方式。