美丽乡村建设中地下水污染防治模式研究

吴 欣，崔 鹏

(西北大学城市与环境学院，陕西 西安 710127)



美丽乡村建设中地下水污染防治模式研究

吴 欣，崔 鹏

(西北大学城市与环境学院，陕西 西安 710127)

随着农村经济社会的快速发展和农民生产生活方式的转变，农村生活污水的排放量不断增大，因污水不达标排放而引发的地下水和土壤污染问题日益严重。加强农村生活污水的收集和处理，已成为村庄环境整治、地下水污染防治的重要内容和美丽乡村建设的迫切需求。以富平县梅家坪镇岔口村为例，充分调研生活污水产生规律，研究适宜渭北旱塬农村的无害化、资源化厕改方案和生活污水收集、处理模式及工艺，为我国半干旱地区农村污水处理和地下水污染防治提供借鉴，为乡村人居环境可持续发展提供技术支撑。

美丽乡村建设；农村生活污水；地下水污染；富平县梅家坪镇岔口村

建设美丽乡村，是促进农村经济社会科学发展、提升农民生活品质、加快城乡一体化进程、建设幸福农村的重大举措，是推进新农村建设和生态文明建设的主要抓手。作为农村环境治理的主要内容之一，农村污水治理的重要性毋庸置疑。近年来，农村居民生活条件明显改善，农村生活污水排放量不断增加。虽然农村污水治理已成为共识，但我国当前农村生活污水处理现状仍不容乐观，由于农村污水不达标排放引发的地下水污染事件频发。据统计,全国农村每年有超过2 500万 t的生活污水直接排放,96%的村庄没有排污渠道和污水处理设施[1]。农村无害化卫生厕所普及率还不到33%，尤其是大部分西部和北方农村地区无害化卫生厕所普及率在10%以下[2]。

2015年6月1日实施的《美丽乡村建设指南》(GB/T 32000-2015)明确提出农村生活污水处理应以粪污分流、雨污分流为原则，在综合考虑当地自然、社会、经济和现有排水设施情况下确定生活污水收集模式；在生活污水处理方式上可根据村庄和农户分布，采用集中处理或分散处理或两者结合的方式；建设污水处理系统并定期维护，生活污水处理农户覆盖率不得低于70%[3]。农村生活污水处理事关农村居民基本生存、生活，如得不到有效治理，将对地下水安全、农村居民的健康和农村经济社会良性发展带来严重影响[4]，严重制约我国广大农村地区美丽乡村建设的步伐。

1 岔口村生活污水来源及特征

1.1 岔口村生活污水主要来源

本文以陕西省富平县梅家坪镇县岔口村为例，开展农村生活污水治理及地下水污染防治模式的研究。岔口村地处渭北旱塬，在富平县梅家坪镇最北部,距离富平县城22 km，村庄面积143.45 ha，下辖岔口、米家堡和赵家等3个自然村，5个村民小组，共860户、3 153人，农业以旱作农业、果树栽植和蔬菜种植为主。岔口村生活污水主要来源包括厕所产生的粪尿污水、农户厨房产生的餐厨废水、洗衣及沐浴产生的冲洗污水等。

通过实地调研，岔口村的厕所大致分为3种类型：(1)2000年后新建的混凝土或砖混结构房屋，基本都配建了室内水厕。但由于村内供水量和水压限制，许多水厕无法使用水箱自动冲水。再加上村内缺乏统一的排污设施，这类厕所的粪便储存跟旱厕相同，都是在排粪管底部开挖储粪坑储存，再进行定期清理。(2)20世纪八九十年代修建的砖砌房和砖包土房，基本上还以配建旱厕为主。有所区别的是，有些农户是在自家院中修建自用的院厕，有些是沿道路修建，几家人共用的公共旱厕。(3)岔口村目前还建有4座公共厕所也均为旱厕。岔口村内所有厕所的储粪坑露天敞开且未经防渗处理，不仅严重影响村容村貌和人居环境质量，而且污水渗入地下易造成地下水污染。

近些年，随着新农村建设和美丽乡村建设的推进，农村居民的生活方式和用水习惯也逐步趋近城市居民。家庭配套的洗澡间、盥洗室、洗衣房和现代化厨房等设施逐渐普及，这些具有时代特色和城市烙印的生活空间嵌入原有院落空间之中，使农村生活用水类型及用量发生较大改变，产生的污水来源及成分也随之发生变化。

随着农业生产机械化程度的提高，农村农业生产力发生了巨大的变化，农户院落的分布也由原来为牛、羊等大型牲畜提供家庭养殖空间,变为提供放置机械化生产工具的空间，再到生产性功能从农户院落中剥离，因此农户院落空间中生产性功能的后院逐步被厕所和储物间替代，原有大型牲畜和家禽养殖所产生的粪尿污水也大为减少。

1.2 岔口村生活污水排放特征

岔口村具有典型的关中农村地域特征，村庄规模较大，居住院落分布相对集中，街道沟渠网络不成系统。村庄生活污水排放具有以下特征：

1.2.1 水量水质发生改变

由于岔口村居民经济收入增加、城乡交通环境改善、居住形式和环境变化，村民生活方式和用水习惯趋近城市，农村生活污水来源的类型变得越来越丰富，生活污水总量持续增长，COD、氨氮、总氮、总磷等主要污染物含量也有所提高，一天内不同时段污水排放量波动较大。

1.2.2 来源分散无序排放

岔口村由于缺乏建设资金和有效管理，村庄现状排水仍为雨污合流的排水体制。厕所粪尿污水和餐厨、洗衣、沐浴等污水按户各自排放、不成体系。村内道路排水一般为单双侧相结合式布置的明渠，部分未硬化道路因没有建设排水明渠而污水横流。

1.2.3 缺少污水处理设施

岔口村厕所粪尿污水存于储粪坑，定期由村民直接用做肥料还田或雇佣相关专业人员外运，也有部分直接排入村旁的西干渠。厨房做饭清洗等炊事产生的废水以及洗衣、沐浴等产生的洗涤水、洗浴水等冲洗污餐厨、洗衣、沐浴等污水，不做任何处理直接排至街道或直接由街道上的排水明渠、暗渠排至村庄东侧西干渠内。污水直接排放破坏了村庄景观风貌、生态空间和人居环境。大量生活污水不做任何处理直接排入地表水体，易于滋生病菌、引发疾病、威胁公共安全。

1.2.4 易造成地下水污染

像岔口这样污水收集设施简陋，收集方式分散与集中并存的村庄，农户、公厕排放的污水以及生活垃圾经雨水冲刷形成的渗滤液等污水进入土壤，缓慢渗入地下水。村庄部分区域虽有污水集中收集设施，但缺乏有效的污水处理工艺和设施，未达到排放标准的污水直接排放至涝池、渗井，污水以连续渗入的形式直接扩散到含水层，更是污染了地下水。伴随渭北旱塬地下水位下降，下渗污染面扩大，威胁更大范围内的地下水安全。

生活污水渗入地下会造成地下水环境中硝态氮、硬度和细菌总数超标等问题，这种污染过程常常具有隐蔽性、延时性、扩散性和不可逆性的特点。污染物质缓慢地在地下含水层中移动，倘若发现地下水被污染，说明污染程度已经相当严重，在技术上想要完全净化或恢复治理已被污染的地下水非常困难[5]。岔口村现状供水采取分片区供水的形式，米家堡和赵家两个居住组团的饮用水水源来自机井就近抽取的地下水，通过高位水池供至每户。未经处理的生活污水侵入地下水，对岔居民饮用水地下水源造成污染，威胁供水安全。

2 岔口村生活污水处理存在的现实瓶颈

2.1 特殊的地形给污水统一收集带来困难

岔口村分为南、北两个大的居住组团，其间有农田和焦化厂生活区隔离，铺设统一的污水管网存在不经济性；南、北两片居住组团部分区域居住院落相当紧凑集中、道路街巷空间狭小、公共空间有限，给污水管道的规划建设带来阻力；村庄地势西高东低，地形起伏，也增加了污水管网规划建设的难度和费用，给污水的收集和处理带来了影响。同时，村庄排水系统没有建立，伴随南、北居住分区的模式，只有部分污水来源汇入管网，会影响村庄的污水收集率。

2.2 村庄原有肌理约束排水管网规划建设

建国初期村庄规模较小，村庄布局总体上比较分散；20世纪七八十年代，居住空间格局在整体松散的基础上，逐步出现团块状集中的趋势；2000年以后村庄规模进一步壮大，米家堡和赵家两个居住组团逐渐集中连片，与北部的岔口组团共同奠定了聚落南、北分区的居住格局。现状村庄空间形态和肌理相对稳定，院落比较集中，但质量参差不齐，废弃建筑、临时和简易建筑穿插其中，部分居住组团中道路街巷狭窄，没有为污水管网的铺设留出足够的空间。

2.3 管网和处理设施建设运营筹资难度大

岔口村近些年来村庄才铺设少量的给水管网，采用压力供水，岔口隔日供水，米家堡、赵家每日傍晚供水。排水没有铺设任何管网，采用沿道路单双侧修建明渠的布置方式，部分街巷仍未修建排水渠。污水管网和处理设施的规划、建设、运行、维护、管理均需资金投入，然而岔口村村民收入主要来源于农业生产和外出务工两方面，收入水平有限，若没有专项资金支持，村集体和村民难以负担这些污水管网和处理设施的建设、维护成本。基础设施建设运营资金缺乏是我国西北地区农村普遍存在的瓶颈，即使得到政府的专项资金支持，如果没有效率高、能耗低、资源化的污水处理技术，维持动力运行、管理维护和定期检修的费用若得不到保障，也将导致设施长期运行的困境。

3 岔口村生活污水处理技术研究

根据岔口村实际情况，一方面要加强对污水源头的管控，着重对厕所产生的粪尿进行无害化、资源化处理。另一方面需做好厨房、洗浴等生活污水的有效收集接纳工作，合理确定污水处理设施选址，采用合适的污水处理方式和技术工艺处理达标后排放。

3.1 生活污水源头管控

3.1.1 厕所改造方案选取

目前，国内最常见的无害化厕所改造方式主要有三格化粪池式、双翁漏斗式、三联通沼气池式、粪尿分集式、阁楼堆肥式、双坑交替式等模式[6，7]。岔口村位于西北地区半干旱地区，冬季多有雨雪天气，且水资源紧张。对以上常用的无害化厕所类型进行综合比对认为岔口村宜采用粪尿分集式厕所较为合适。这种厕所先进行粪尿分离再作为有机肥，尿液不用储存可直接灌溉，有利于粪尿的资源化利用，厕所不需要冲水，减少了环境的污染和可能的经济负担，设备较为简易，成本较低，操作简便，方便快速推广。

3.1.2 厕所改造工艺措施

岔口村现有厕所分为室内、室外两种修建形式，主要改造工艺措施相似。室内厕所需改造原有户外储粪池，旁边增加储尿罐和排气管，户内主要改造蹲便器和水箱。在储粪池侧壁开凿直径大于100 mm 的洞安装排气管，排气管顶端的高度要超过屋顶高度500 mm 以上，管口纱网遮盖以阻挡雨水和蚊蝇进入储粪池，储粪池清理口上方增加盖板；储粪池旁需新挖掘坑用来放置储尿罐，在蹲便器和储粪池之间增加排粪管和集尿管。原有蹲便器改为粪尿分集式蹲便器，水箱则改为储灰盒。岔口村现有室外厕所的改造方式也与之类似，但注意在屋顶下方开设足够照明、换气使用的窗户，窗户的高度应能达到保护隐私的效果。另外，现有部分储粪坑的坑底和坑壁为土质，储存的污水易下渗造成地下水污染，应改为混凝土浇筑式，并做防渗处理。

3.2 生活污水分区处理技术

岔口村分为南、北两片集中的居住组团，北部居住组团为岔口，居住院落集中、街巷空间密度较大，公共空间和生态空间不足；南部居住组团为赵家和米家堡，除村庄集中紧凑建设区外，村庄边缘还散布着一些农户，在村庄边缘及部分沟道中还留有较大面积的用地。本着投资成本低、运行效率高、能源消耗低、易操作管理的原则，选用下表所列的生活污水收集方式及处理技术分别对岔口村南、北居住组团的生活污水进行收集、处理。

表1 岔口村生活污水分区收集模式和处理工艺表

3.2.1 村庄生活污水收集模式

岔口村北部居住组团采用集中收集模式，污水经铺设管网集中收集后进入处理设施。南部居住组团采用集中收集和分散收集结合的模式，对村庄边缘及黄土台塬边坡附近的分散农户划分片区，距离较近的农户铺设排水管网分区进行污水收集处理和排放。

由于村庄现状基础设施条件较差，可考虑近期沿用合流制的排水方式，部分区域采用截流式合流制的排水方式。村庄生活污水的收集应充分利用现状道路单侧或双侧的明渠，通过明渠改暗渠的处理方式，以及道路硬化修建暗渠的处理方式，将现有渠道进行系统化联系，并进行密闭收集处理，同时渠道应做好防渗漏的工艺处理，以避免污染地下水。中期结合美丽乡村试点将村庄排水系统全部改为截流式合流制，水体在排入西干渠前先设置污水截流井,经截流管将村庄生活污水排入村庄污水处理设施。远期待村庄经济条件和建设环境提升后，结合美丽乡村建设对村庄基础设施系统进行全面整改，村庄内部规划建设地埋式排水管网，全部采用雨污分流制排水体制，排水管网的铺设应充分考虑村庄地形地貌，尽量采用重力自流排水形式，避免使用水泵抬升污水，满足排水管网在重力作用下自流的要求，并依据水量等因素合理推算确定管径尺寸，管径大小应适宜，避免管径过大造成闲置浪费的局面，也应控制避免管径过小导致经常堵塞的情况发生[8]。

3.2.2 村庄生活污水处理工艺

目前我国农村生活污水处理技术按原理主要分为生物、生态和物化处理等类型[9]。岔口村位于渭北旱塬，居民生活用水量较少，村中大部分厕所为旱厕。但设计时仍需考虑农村用水习惯将与城市趋同，盥洗室、淋浴间、洗衣房、现代化厨房将会逐渐增多的变化。根据《西北地区农村生活污水处理技术指南》以及实地调研，推算岔口村居民生活用水量及污水排放量如表2。

表2 岔口村居民生活用水量及人均污水排放量表

集中式生活污水处理工艺采用厌氧池+曝气氧化塘+人工湿地的处理工艺，服务人口约3 000人左右，设计规模为200 m3/d，污水经处理后应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级B排放标准。这种工艺结合了生物、生态方法两种污水处理技术，对有机物降解、硝化、反硝化及脱氮除磷都有良好的效果[10]。

图1 集中式生活污水处理工艺流程示意根据岔口村地形地貌，主导风向、用地条件、景观风貌等实际情况，并考虑管网重力自流，将集中式生活污水处理设施建设地址选在南部居住组团东南侧的洼地内。

分散式生活污水处理工艺采用厌氧池+庭院式人工湿地处理工艺。分散式污水处理设施可利用庭院和宅旁空闲地灵活布置，分散的农户单独建设，相对集中的可2～3户合建，每套污水处理设施的服务人口不超过10人。污水经处理后回用于农田灌溉时，需达到《农田灌概水质标准》(GB 5084-2005)的要求。

图2 分散式生活污水处理工艺流程示意

4 结语

富平县梅家坪镇岔口村在美丽乡村建设中应加强农村生活污水治理，避免农村生活污水对地下水的污染。根据岔口村生活污水排放特征、自然条件和社会经济发展状况，从源头管控、收集模式和处理方式等生活污水产生、收集、处理、排放等各个环节入手，因地制宜地开展农村污水治理和地下水污染防治综合治理。具体措施包括：改造原有厕所设施，对户厕、院厕和公厕的污水进行无害化、资源化处理；结合农户分布、村庄地形特征，规划建设生活污水分区收集管网设施；生活污水处理采用集中处理与分散处理相结合的方式，集中式污水处理采用厌氧池+曝气氧化塘+人工湿地的工艺，分散式污水处理采用厌氧池+庭院式人工湿地的工艺。

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The Study on Groundwater Pollution Prevention and Control Modes in Construction of Beautiful Villages

WU Xin，CUI Peng

(College of Urban and Environmental Science，Northwest University, Xi’an 710127,China)

With the rapid development of rural economy and society and transformation of production and life style, discharge of rural domestic waste is increasing constantly. Pollution problems of underground water and soil caused by the unqualified discharge of wastewater are increasingly serious. To reinforce collection and disposal of rural life wastewater has already become important contents of village environment renovation, pollution control of underwater and urgent demands of beautiful village construction. Based on Chakou Village, Meijiaping Town， Fuping County, the author fully investigates production regularity of sanitary sewage, studies a harmless and recycling toilet-reforming scheme, mode and technology of life wastewater’s collection and disposal conforming to rural reality in Weibei Dry Plateau, provides references for rural sewage treatment and groundwater pollution in a semi-arid area in China, and offers technical support for sustainable development of rural human settlement environment.

construction of beautiful villages；rural life wastewater；groundwater pollution；Chakou Village；Meijiaping Town；Fuping County

2016-11-14

国家科技支撑计划项目：“产业延伸升级类城郊型美丽乡村建设综合技术集成与示范”(2015BAL01B04)；陕西省教育厅专项科研计划项目：“新型城镇化背景下城乡社区养老设施规划模式研究”(16JK1744)

吴欣(1980-)，女，陕西西安人，讲师，主要从事城乡规划与设计、城乡基础设施规划研究。

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1004-1184(2017)02-0053-03