浅谈新农村规划中的水污染与对策
2012-01-27曹洪晶张莹莹
曹洪晶 张莹莹
国家林业局林产工业规划设计院,北京 100010
浅谈新农村规划中的水污染与对策
曹洪晶 张莹莹
国家林业局林产工业规划设计院,北京 100010
分析了我国农村水污染的来源、处理现状、存在的问题及主要特点,在总结国内外农村污水处理模式和工艺的基础上,讨论了适合我国新农村规划中的多样化污水处理对策。对编制社会主义新农村生态规划,提高新农村规划的科学性和实用性都具有重要意义。
新农村;规划;水污染;对策
New rural communitiPesla; nning; Water pollutio n; Countermeasures
引言
随着社会主义新农村建设的不断推进,我国农村水污染问题也日益暴露。加强农村污水治理有利于促进农村人居环境、改善农村生产和生活条件、提高农民生活质量。加强污水治理是建设生态社会主义新农村的前提条件,是建设可持续化、和谐稳定社会主义新农村的基础,是建设生态社会主义新农村的核心内容之一。
早在上世纪60~70年代,污水处理问题已成为其他发达国家农村建设的重要内容之一。日本把污水处理工作放在十分重要的位置并写入宪法,自1977年就实行农村污水处理计划,并成立农村污水处理协会,主要负责日本乡镇污水处理的技术研发工作,研究了一系列适合于农村应用的污水处理设备。设计了JARUS模式的15种不同型号污水处理装置,对污水处理取得了较好的效果;澳大利亚科学和工业研究组织(CSIRO)提出一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水再利用系统(FILTER)”,该系统利用处理后的污水进行作物灌溉,然后再用地下暗管将其汇集排出;韩国国立汉城大学农业工程系对湿地污水处理在田间进行了试验,提出了一种适于湿地的污水处理系统,使污水中的污染物质经湿地过滤或被土壤吸收,或被微生物转变成无害物[1];同样其他欧洲国家对污水的处理也很重视[2],并根据农村特点采用不同的污水处理方式,对相对集中的村庄采用集中处理,对于分散的村庄采用分散小型污水处理[3]。
我国农村污水处理起步晚,近年来才引起高度重视,尤其是“十一五”规划的实施有效的推动了农村污水处理问题的发展。但由于我国广大农村生产落后,污水产生的原因复杂,加之经济基础差,农村污水处理问题目前尚未得到很好的解决,据2005年建设部对74个代表性村庄的调查显示,96% 的村庄没有专业排水渠道和污水处理系统,80%的村庄将垃圾堆放在路边甚至水源地、泄洪道以及水塘边。因此,加强农村污水规划和治理是新农村建设中加强基础设施建设的一项重要内容,是改善农村水环境的关键。本文在分析了我国社会主义新农村建设中污水产生的原因、现状及特点后,结合国内外农村污水处理模式和相关技术,讨论了我国社会主义新农村建设中存在的污水处理问题。
1 农村水污染来源与现状分析
现代农村水污染主要来源于农村生活污水污染、养殖污染、生活垃圾污染、农业面源污染以及乡镇企业污染。其处理现状和基本特征如下:
(1)生活污水:农村生活污水是指居民在生产生活过程中产生的洗浴污水、厨房污水、粪便冲洗水等。日常生活中产生的污水是目前农村所面临的重要污染源之一,相关调查表明,我国农村每年产生生活污水约80多亿吨(2010年全国废水排放总量为617.3 亿吨[4]),绝大部分未经无害化处理直接排放,已经严重污染了农村地区的水环境,直接威胁着广大农民群众的身体健康[5]。目前,大部分村庄没有专业排水渠道和污水处理系统,生活污水未经任何处理直接排入地表流入河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体中,这些生活污水有机物含量较高,分布较散,处理较难。
(2)禽畜养殖污染:禽畜养殖所产生的污染占很大比重,农村禽畜养殖目前主要以农民家庭为单位,采取传统的分散养殖方式,大量禽畜养殖所产生的粪便、废水与粪尿堆置场基本不做任何处理,直接排放渗透到地表水或排放到河道里,所造成的污染已经严重影响水文环境系统,在部分地区甚至超过工业污染。
(3)生活垃圾污染:目前农村所产生的生活垃圾大部分未经无害化处理,缺乏统一的科学规划,随意堆放的垃圾所产生的污染直接渗透到地表水中,也是造成水环境污染的一个重要原因。
(4)农业面源污染:农业面源污染是指农民在从事农业耕作活动时,由于使用化肥、农药等有毒性化学物质,残留的有毒化学物质未经无害化处理直接进入河流、湖泊、水库等造成水体污染。农业是中国农村的主导产业,农业生产过程中使用了大量的农药和化肥等有毒性化学物质,研究数据表明没有被吸收的有毒性化学物质高达60%以上[6],其中氮和磷占据的比例较高,据联合国粮农组织1993年统计,我国农田磷素进入水体的数量为19.5kg/hm2,比美国高8倍。这些有毒性化学物质直接残留在土壤中或渗透到地表水或河流、湖泊中,不仅造成水源的污染,而且使淡水中的有益微生物受到危害,对整个生态系统造成无形的污染。
(5)乡镇企业污染:乡镇企业污染主要指乡镇企业在生产过程中排放的污染物对水的污染。由于我国农村工业发展较晚,大部分乡镇企业技术水平低,工艺落后,污染治理设施差,致使废弃物排放不达标,造成农村水体的污染。比如乡镇采矿和冶金工业的尾矿、炉渣随意堆放在河道旁,造成河道淤积、水体受污染;部分水库集雨区内建有煤场、小铁炉、小采选等非法企业,直接利用水库山塘纳污,污染水源。采用落后工艺技术的乡镇企业对自然资源地掠夺式利用对周围环境造成污染,工业生产过程中不达标的废弃物排放都直接或间接地使得农村水体受到污染。据《中国环境状况公报》(2010)统计数据显示,中国70%以上的河流都受到不同程度的污染,最为严重的是海河,有60%以上的监测断面检测出重度污染[4]。
由于我国农村分布范围较广,经济发展不平衡,污水处理系统不完善,农民环保意识差等原因,不同地区的水污染也呈现出不同特征,如经济发达地区的水污染量比经济欠发达地区要高。总体而言,我国农村水污染问题较为复杂,主要表现在污染来源广、分布散、污染重、治理难度大的特征。
2 农村水污染处理模式与技术分析
由于我国农村水污染的复杂性,在广大农村建立统一的污水处理模式或标准是不大现实的,为实现农村污水的有效处理,在编制污水规划的过程中,应该根据各村的实际情况,因地制宜地制定污水收集、处理模式[7]。以下借鉴国外多年来形成的农村污水处理成功经验,结合我国农村污水排放特点和近年来农村排水系统规划实践,总结出我国农村污水处理的几种可能模式。
(1)接入城镇污水管网统一处理:对距离城镇污水管网较近(5 km以内)的村庄,如果能满足城镇污水收集管网接入和高程要求,宜优先考虑纳入城、镇区污水收集系统,将生活污水送入城镇污水处理厂集中处理[8]。
(2)分散式农村生活污水处理:对于距离城镇污水管网较远的村庄,只能就地采用小型化分散处理模式,目前主要有生态处理技术、生物处理技术、生物-生态组合技术及一些其他技术[5]。
生态处理技术以土地处理方法为基础,以自然净化功能为核心,在外部条件的优化与调控作用下,使污染物在降解过程中相互作用,以达到污水净化的目的。主要有土地处理技术、稳定塘技术、蚯蚓生态滤池处理技术。其中,土地处理技术是利用土壤-微生物-植物系统的自我调控机制及其对污染物的综合净化功能进行污水处理,主要包括:①将污水投放到土壤表面,使污水在流经土壤-微生物-作物系统时得以净化的慢速渗滤技术;②将污水投放到渗透性能较好的土壤表面,通过提高水力负荷,使污水快速流过土壤,依靠渗透过程中不同的物理、生物和化学作用,使污水得以净化的快速渗滤技术(简称RI系统,在欧美国家被广泛使用)[9];③以表面布水或低压、高压喷洒形式将污水有控制地投放到生长多年牧草、坡度和缓、土地渗透性能低的坡面上,使污水在地表沿坡面缓慢流动过程中被植物摄取、蒸发和渗入地下而得以充分净化的地表漫流技术;④在有一定长宽比和地面坡度的洼地里人为地将石、砂、土壤、煤渣等一种或几种介质按一定比例构成基质作为填床料,并有选择性地植入性能好、成活率高、抗水性强、生长周期长、美观且具有经济价值的水生植物,依靠人工基质、水生植物和微生物这个复合生态系统的物理、化学和生物作用来净化污水的人工湿地技术;⑤将污水投放到具有一定构造和良好扩散性能的地下土层中,在毛管浸润和土壤渗滤作用下,使污水在向周围和向下扩散过程中达到净化要求的地下渗滤技术。稳定塘技术是一种利用天然净化能力对污水进行处理的技术总称,其净化过程与自然水体的自净过程相似,通常是将土地进行适当的人工修整,建成池塘,并设置围堤和防渗层,依靠塘内生长的微生物(主要是菌藻)的共同作用来处理污水中的有机污染物,通过降解有机物以净化污水的自然净化技术。蚯蚓生态滤池技术是在普通生物滤池基础上进行改进的一种新型生物处理技术,它是根据蚯蚓具有吞食有机物质、提高土壤通透性能和促进有机物的分解转化等特点而设计的。
生物处理技术主要包括厌氧生物技术和好氧生物技术。厌氧生物处理技术是指在没有游离氧存在的条件下,兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法,经厌氧生物处理后,复杂的有机化合物被转化为简单的化合物。好氧生物处理技术是在有游离氧(分子氧)存在的条件下,好氧微生物降解有机物,使其稳定、无害化的处理技术。
生物-生态组合技术是在综合考虑生物技术和生态技术优缺点的基础上,对不同技术进行优化组合形成的一种新技术,其优点是比单纯的生物或生态技术具有更强的污水净化能力,能得到较好的出水水质,生物-生态组合技术形式多样,应用广泛,在此主要列举两种典型的组合模式。①高效厌氧(ABR) -生态组合处理模式:该模式将高效厌氧技术与改良的人工湿地串连,厌氧单元主要将颗粒有机物转化为溶解性有机物,为湿地处理提供有利的条件,改良的人工湿地主要由无机填料、砂石和微生物组成,通过组合能使污水中的有机污染物得到高效降解,以提高污水净化能力。②厌氧-好氧组合一体化处理模式:该模式是在吸收了传统生物氧化法的基础上,将厌氧、缺氧、好氧技术有机结合为一体,使悬浮载体与污水在流化状态下充分接触,以达到高效去污的目的。组合技术具有高效、稳定、去污能力强、出水水质好的特点,但购置成本较高[10]。
此外,还有一些其他常见技术。①沼气净化池处理技术:该技术根据水质确定工艺流程,主要采用“多级发酵、多种好氧过滤和多层次的净化”逐段降解,经处理后的水质能较稳定地达到粪便无害化和污水排放标准,并用于农田灌溉或水产养殖;②膜生物技术:是将生物降解作用与膜的高效分离技术结合而成的一种新型高效污水处理与回用工艺。③净化槽技术:该技术是由日本研发的一种处理分散式污水的一体化装置,主要利用生物降解、物理沉淀、物理吸附和化学絮凝反应等原理,通过功能分区,使污染物分别在不同处理单元内得到削减。④微生物固定化技术:是利用化学或物理方法将游离的微生物(主要是细菌和真菌)限定于一定的空间区域内,使其保持生物活性并可反复循环使用的一种技术。
总之,目前用于污水处理的技术较多,各项技术都有其优缺点和适用范围,在新农村规划和建设过程中,必须结合村庄的特点,因地制宜,选择适合于村庄的污水处理技术,以发挥其最大效益。因此,污水治理规划编制过程中除考虑满足当前达标处理与今后可再生利用外,还应该着重考虑农村的经济承受能力和所选技术的易操作性和稳定性。根据目前我国农村的经济发展和技术水平,最常用的农村污水处理技术主要是沼气净化、人工湿地、稳定塘、土壤渗滤等。
3 建议与对策
(1)农村生活污水处理:在规划社会主义新农村建设的过程中,应加强农村生活污水处理规划的制定,并根据规划有效开展污水治理工作。针对农村生活污水产生的原因、现状和特点,有效开展改厕、改厨和改圈等工作,并建设配套污水处理设施,对生活污水进行有效处理。
(2)对禽畜养殖产生的污染,应采取必要的防污措施,通过建立科学、完善的排放体系,综合利用禽畜排放的废弃物,如建立沼气净化池,变废为宝。同时,应推广生态养殖,减少污染的产生。对形成一定规模的养殖场进行标准化、规范化管理,根据《全国规模化畜禽养殖业污染情况调查及防治对策》积极推进禽畜养殖污染治理。
(3)对生活垃圾产生的污染,在有条件的地区,最好的解决办法是实现垃圾资源化深度处理,只有对垃圾进行分类处理、回收循环使用,才能较好的实现垃圾无害化处理。对于不能实现资源化深度处理的村庄,应加强对农村生活垃圾收集、运输装备设施的投入。根据村庄人口、垃圾生产量,增设便于推动和摆放的活动垃圾桶,加强对生活垃圾的收集和无害化处理,以减少生活垃圾对水体的污染。同时,应不断加强对秸秆、太阳能、沼气、风能等清洁新能源的推广,以减少生活垃圾产生的污染。
(4)对农业面源污染,政策是保障,如美国农业部实施了乡村清洁水计划和国家灌溉水质计划等都对减少农业面源污染起到很大作用。技术是关键,操作简单、价格便宜的替代技术(如人工湿地、植被过滤带和草地、河岸缓冲带、暴雨蓄积池和沉淀塘等)在其他发达国家的农业面源污染处理中起到了关键性的作用。同时还应该大力推广生物农业、有机农业、再生农业、绿色农业等运行模式,科学合理的使用农用化学物质,严格控制农产品基地的污水灌溉。并建立起土壤环境质量检测机制,对污染土壤进行综合治理,并依法调整其用途。
(5)对乡镇企业污染,乡镇企业污染与城市企业污染之间存在很大的差别,城市企业污染治理策略在农村未必能取得较好效果,由于乡村企业较为分散,加之部分企业为农村经济支柱产业,加大了地方政府监管和执法难度[11]。为有效治理乡镇企业水污染问题,应加强对乡镇企业的监管力度,合理优化乡镇企业的产业结构,对企业污染进行严格控制和集中处理,取缔非法乡村企业,关闭污染企业,实现污染物达标排放,有效防止企业废弃物污染地下水。
(6)对水源地的污染:根据《集中式饮用水水源环境保护指南》(2012,试行),建立农村水源地环境保护工程,防止水源污染,确保饮用水安全。对水源保护区内潜在的污染源进行清理,并依法拆除、整改或搬迁;加强对饮用水源保护区的监管,加强对农村饮用水源的保护和宣传,完善各类警示牌、宣传牌、界桩和界碑;同时加强对水源地水质的监测,及时掌握水源水质变化情况。
总之,农村水污染治理是一项系统工程,需要社会各界积极努力配合。首先,政策和资金是保障,应逐渐形成以环保为主题,农民为主体,国家扶持,地方补助,企业参与的多元化投入、多渠道动员的工作机制,使农村污水处理工程能够顺利付诸实施,确实改善农村生产生活环境。其次,简单有效的技术是关键,加大对农村污水处理技术的投入,加强对农村污水处理技术的研发,利用高效、简洁、廉价的实用化方法有效改善农村水污染问题。本质是修复水体生态系统自然净化功能,通过建立科学完善的排放体系,保护好农村沟渠、河流、湖泊、池塘等水力系统,使其恢复自然功能,增强自净能力。此外,在新农村规划编制过程中,应注重资源利用与环境保护之间的矛盾,在基础设施建设中应加强农村生活污水处理工程,对农村现有的水资源采取切实可行的保护措施,并通过开展农村环保活动,不断提高农民环保意识,充分调动农民的积极性和主动性,让农民自发的参与改善农村水体环境。
4 结语
农村污水处理是社会主义生态新农村建设的主要内容之一,是一项复杂而艰巨的系统工程,需要国家、企业、农民共同努力。国家政策扶持为农村水污染治理提供法律保障,多元化的资金投入能保证水污染工程的顺利实施和处理技术的不断更新,科学、合理地规划能有效的促进农村水污染治理工程的实施,加强水污染处理技术的研发是促进污水环境改善的关键,修复水体生态系统自然净化功能是污水治理的本质。不断改善农村水体生态系统,使其恢复自然净化功能,符合社会主义新农村建设的要求,是落实科学发展观和可持续发展社会主义生态新农村的重要体现。
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On the water pollution and contermeasures in the new rural ecological planning
Cao Hongjing,Zhang Yingying
Planning and Design Institute of Forest Products Indeu Fstorrye, sSttrayt A dministration, Beijing 100010, China
The origin of water pollutionc, urren t processinsgi tuation, existing problemas nd majo r charactersticws ere analysedi n rural China. On the base of summarizitnhg e treatment pattern s and techniqueosf rural water pollutionats home and abroad, diversificatioWn astewateTr reatme nt Strategy suitablei n China's new rural planni ng were discussedT. here are important meani ng for the compilinogf socialist new rural planning, improvinsgc ientific and practical meaninog f new rural planning.
10.3969/j.issn.1001-8972.2012.20.007
曹洪晶,1981,女,助理工程师,学士学位,主要研究方向:规划与设计。