“浊流变清溪”乡村生活污水处理与景观营造研究——以都江堰市欣禾村为例

陈 娟 孟宪超 罗佳妮 黄 筑 刘庆莹

（西南民族大学，四川 成都 610041）

目前，在乡村振兴的大背景下，农村经济发展迅速，农民生活水平在不断提高。但是，农村环境建设与经济发展不同步，其中水环境污染问题尤为严重。我国大部分农村地区生活污水处理方式是通过地面蒸发达到消除。2018第四届环境施治论坛中有数据表明，与城市、县城相比，乡村污水垃圾治理相对缓慢，污水处理和垃圾点等相关环境基础配套设施严重滞后。其中，区域之间也存在公共服务不均衡的现象。例如，东部地区污水治理率达到34.1%，中部地区达到13%，而西部只有12.4%。据不完全统计，2015年城市污水处理率达90%，县城达85%，而农村只有25%。国家在污水处理上多建设大量的污水处理厂，但其运行面临经费高、实施困难、技术人才稀缺的难题，导致污水处理厂运行效果不佳。预测2020年农村污水处理投放金额200多亿元，2020年污水处理率相较2014年会增长20%左右，可见国家对乡村污水处理的重视度在逐日渐增加。此时，寻找与乡村实际相结合的污水治理方法显得十分重要。近年来，对乡村污水治理的研究大多集中在生物工程方向，没有考虑污水处理设施和乡村人居环境的结合。因此，本文通过河道景观建设，充分利用植物吸附污染物、净化水体的特点，将乡村水污染治理与美丽乡村建设相结合，为建设生态宜居的美丽乡村提供借鉴。

1 乡村生活污水处理研究

国内关于乡村生活污水处理的研究方向为沼气、生物工程方面，浙江省等试验点也出现了人工湿地、稳定塘和土壤渗滤等具体技术的实践。近些年，有学者提到污水治理过程中美化、景观化和因地制宜的方法。例如，王影等提出“临界景观构建法、空间结构构建法、景观要素构建法”3种景观形态构建方法，并以兴凯湖流域人工湿地景观规划设计为例进行了验证［1］。但是，目前针对乡村尺度上的乡村景观、乡村文化与生活污水治理相结合的方法和例子还不多。我国农村常用生活污水处理工艺技术见表1。

国外研究上，韩国、日本和德国等都提出了相关乡村污水处理方式，并不断完善形成体系。特别是日本高度重视乡村污水处理，他们的生活污水处理系统基本达到全国覆盖，并针对污水治理出台了一系列法律法规。德国PKA湿地技术利用介质层和湿地植物两大系统共同营造的净化系统（如图1所示），在适用场地范围上可大可小，解决了居民分散、难建集中式污水处理厂的问题［2］，且技术投资少、建设管理方便、运行费用低，适合在乡村运用。

2 都江堰市欣禾村基本概况

欣禾村位于四川省都江堰市大观镇东北部，东有S106线穿境而过，周边5 km内有街子古镇、熊猫乐园等已开发的旅游项目，部分周边村落也借助本地资源开展了漂流等旅游项目，如图2所示。全村幅员面积336.13 hm2，共2 767人。村庄内新老建筑混合排布，有几座废旧无人居住房屋仍未拆除。周边5 km内包含13座污水处理厂，分布情况如图3所示，其中距离欣禾村最近的是村子之外的大观镇处理厂，村庄污水大部分无系统就近排出。村庄内主要几处河流水面上有较多漂浮物，水体透明度低，有臭味，河床附有絮状物。

表1 国内农村常用生活污水处理工艺技术

图1 PKA人工湿地平面示意图

图2 欣禾村建筑、河流、驳岸现状图

图3 附近污水厂分布图（作者自绘）

欣禾村地势平坦，年均气温15.2℃，降水量充沛，年均近1 200 mm。村庄气候怡人，适合许多湿地植物和农作物生长。植物包括芦苇、香蒲、珙桐、高山栎以及竹等。欣禾村水源源自岷江河支系泊江河，村内河流位于其中上游位置。河流下游连接着人口较密集的村庄，村内河流分布在房前屋后，大小走向不一，宽度3～8 m不等，深度普遍在50 cm左右。驳岸主要分硬质水泥、自然石和自然驳岸3种。

3 都江堰市欣禾村污水类型及特点

3.1 生产污水

村庄内有泡菜加工厂和养殖厂，村南边紧邻一个造纸厂。生产污水分布集中，其中含有COD、BOD、SS等污染元素，如表2所示。污水需要通过相关专业污水设备处理，絮凝沉淀等一般的物化处理工艺达不到出水标准。

表2 污染源污染元素及特点

3.2 生活污水

当地居民排放的大量生活污水中，包含农药残留物和农民养殖的牲畜排泄物，其中氮磷元素富集。村庄没有固定的排放口及管道，污水分布散乱。现场调研分析可知，欣禾村生活污水具有两大特点，并分析了其产生的原因。

3.2.1 污水总量巨大，水量波动大。据调研，欣禾村每家的生活污水有排入旱厕和直接排入河道2个途径。其中，排入旱厕的只有冲厕用水和牲畜的排泄物，日常生活用水则直接排放到河道中。按照欣禾村村民的生活水平来看，人均生活用水量已远超有完善污水处理系统的城市居民人均生活用水量。如果以100 L/d/人计算，全村每日污水量约270 t，加上工厂的污水排放量，如此数量的污水未经处理直接排放到河道中，对河水造成的污染是巨大的。养殖户间隔性地冲刷养殖圈，也会使污水的排放量不均匀，排放时间也不固定。村镇污水的产生主要集中在每天早中晚，并呈现节假日水量大、工作日水量小的情况。加上欣禾村降雨量的季节性差异，也会导致水量不稳定。

3.2.2 分布广且散乱。欣禾村没有铺设污水管道，污水不能得到集中处理。除了安置小区外，污水从各个小沟渠排入河流，每家农户间隔较远且分布散乱。大块建筑聚集地之间距离最大为四五百米，最短则只有几十米，造成相应每段河流的情况各不相同。

4 乡村生活污水处理对策

乡村污水无组织或合流制排放形式，决定了处理乡村生活污水的同时要考虑乡村生产污水的处理。所以，欣禾村的污水处理应采用人工湿地处理技术，并结合相关适量污水处理设备。污水处理设备用来应对乡村生产污水，人工湿地系统应对大部分生活污水和雨水冲刷带来的径流污染。不同方案之间形成点、线、面的框架，与村庄内不同场地和人的需求相联系，通过植物种植、地形改造、景观小品的设计等，实现生活污水的处理和村庄景观营造相结合的目的。

4.1 污水处理的整体规划

第一，拆除废旧建筑物，清理河道垃圾和淤泥，梳理开放空间，为设备的选址落地和公共空间的营造做准备。针对含有一定家禽集养或散养污染指标较高的地方，选取生物接触氧化池。据有关学者研究和试验，生物接触氧化和人工湿地组合工艺处理乡村生活污水的效果可达到出水一级排放标准。根据污水处理设施大小和生产污水源头位置，拟安放了2个生物接触氧化池。一处位于村庄北边河流上游的交叉点处养殖场旁，一处位于泡菜加工厂南部居民聚集的地方。2个设备点都紧挨污染源头，能更快、更便捷地在源头处理污水，预防污水进入河道带到下游。

第二，提出3种不同形式的人工湿地模式，并按各自特点安排到相应段的河流，具体分布及位置如图4所示的标注。

图4 欣禾村整体生活污水处理规划图

图5 生物接触氧化池工艺流程图

4.2 生产污水处理对策

生物接触氧化池主要由池体、填料、布水装置和曝气装置组成，如图5所示。通过将待处理的污水进行鼓气充氧，以一定流速流经加入填料的曝气池进行充分接触净化，从而达到废水再利用的目的。生物接触氧化池需要一次性购买池体，定期更换填料，造价几千到几万不等。运行需要人工不定期消除水面泡沫，检测设备。相较最先在四川省发展和应用的生活污水净化沼气池，生物接触氧化池能较有效地进一步去除水中的氮磷元素。

4.3 生活污水处理对策

欣禾村生活污水处理选择人工湿地技术。人工湿地处理系统运行简单，主要依靠植物对污染物质的吸收、代谢和分解实现水体净化。人工湿地处理系统是乡村生活污水处理美化、景观化常用的方式，主要在植物的主要形式和植物种类的选择上体现地区之间的差异性，进而营造具有本土景观特色的污水处理系统。欣禾村依据自然地貌和气候条件，建议选用潜流型人工湿地，如图6所示。这种湿地造价适中，处理效果受气候影响小，不易滋生蚊虫。

图6 潜流型人工湿地剖面示意图

湿地植物可选用目前四川省应用较广的旱伞竹、芦苇、香蒲、美人蕉、菖蒲及姜花6种湿地植物。较小型人工湿地工程可以采用芦苇、香蒲与姜花3类本地湿地植物。湿地基质可采用矿石和粗砂等［3］。

根据村庄内几条主要河流的地理位置、驳岸情况和周边建筑群落关系，初步设计3种不同的湿地污水净化模式。三种模式通过对岸线的重塑、地形利用和植物配置等，实现对水体的净化。

第一种模式主要适用于硬质驳岸或者自然石驳岸的河流，平面图、剖面图和效果图分别如图7、8和图9所示。先把污水引入沉淀池，利用微生物厌氧发酵；再进入曝气池和兼氧池，进一步分解污水中的有机物；最后，流经植物池和湿地植物净化区，利用植物根系的吸附作用，对有害物质特别是可能含有的重金属进行处理。河流需要人为清理淤泥河道，搭设种植池，在竖向上形成高度错落的关系。在湿地植物上选择乔—草搭配，添加芳香植物增加游玩观赏性。表3为湿地植物净化带植物种类。方案中，乔木主要营造河道两边林荫环境，和根系泌氧性弱的植物搭配种植，创造处微氧区和缺氧区共存的环境，利于总氮的降解。

图7 模式一平面图

图8 模式一剖面图

表3 湿地植物净化带植物种类表

图9 模式一效果图

第二种模式偏向于水净化的教育展示作用，可以与净水湿地和村庄的一些公共场合相结合，平面图和效果图分别如图10和图11所示。针对自然驳岸的河道，要求岸线形态自由，可以为人营造更多形式的活动空间。阶梯型的看台和木栈道也提供了游客观景的角度。

图10 模式二平面图

图11 模式二效果图

第三种模式具有复合性，适合使用在河流污染相对弱的地方，可以利用处理过的水进行一些鱼类养殖，或与第二种模式相结合用作景观用水，平面图、剖面图和效果图分别如图12、13和图14所示。其主要突出景观性能，植物上多用观赏性水生花卉，加以建筑小品和服务设施，提高人群的使用。

规划设想在建筑群聚集的地方实施治理性强的第二种模式，在河流的上游贴近污染源的地方实施第一种模式，其他则运用第三种模式。3种模式特点对比，如表4所示。

图12 模式三平面图

图13 模式三剖面图

图14 模式三效果图

表4 3种模式特点对比

另外，村庄中缺少湖泊或水池等面状水体，村庄多数建筑群落内的建筑之间间距也过于紧密。建议疏通各个河道，加强河道之间的联系，并在建筑群旁增设面状水体，既能丰富水系结构，也能起到预防火灾的作用。

5 结语

河流污染范围大和缺乏资金，是目前欣禾村生活污水处理所面临的两大难题。选择生物接触氧化池和人工湿地相结合的处理方案，既能提高污水处理效率，也能降低成本。此外，相对简易和成熟的设施运维程序，给实现村庄生活污水处理提供了保障。3种各具不同特征的人工湿地模式，既可以灵活结合场地现状，又可以从湿地植物、景观小品上展示欣禾村自然和人文文化。当前，欣禾村需提高本村村庄景观、文化发掘和利用的意识，改善环境，美化村庄面貌，从而为村庄以后的各方面发展打下良好基础。