湖南湘潭某饮用水水源保护区环境整治工程实例

肖潇，纪智慧

（湖南新九方科技有限公司，湖南株洲 412007）

近年来，我国饮用水水源地环境保护工作取得积极进展，但保护形势依然严峻，一些地区饮用水水源保护区划定不清、边界不明、违法问题多见，环境风险隐患突出。2018年，我国全面部署开展饮用水水源地环境问题清理整治工作，并由生态环境部组织开展全国集中式饮用水水源地环境保护第一轮专项督查，派驻湖南14个专项督查组，对湖南省市、县两级集中式饮用水水源地整治开展督查工作[1]。

督查组在湖南湘潭某饮用水水源保护区督查时，针对排查出的问题，开出了突出问题交办单。为确保科学、合理地解决实际存在的问题，综合考虑技术经济因素、项目的可实施性和土地可利用情况，地方政府积极组织开展本次饮用水水源保护区环境整治工程，保障饮用水水源地的水质安全。工程自2018年9月开始施工，2018年12月竣工。

1 主要污染情况分析

1.1 一级保护区陆域环境问题

1.1.1 居民生活污染

一级保护区陆域共有19户居民，在饮用水水源保护区陆域划定前就已存在。居民生活污水未经集中收集、处置，而是直接排放至一级保护区水域，年排水量约为2 920 t，COD年排放量约为1.664 t，氨氮年排放量约为0.039 4 t。农村生活垃圾以简单堆放为主，经雨水冲刷易对饮用水水质产生一定影响。

1.1.2 养猪场退养遗留废弃物污染

一级保护区内养猪场于2015年依法关闭，现场遗留部分养殖废弃物和残余畜禽粪水需要清理处置。

1.2 一、二级保护区排口流域农业面源污染

本工程范围内，饮用水水源一级、二级保护区河流两侧沿程的排水口共计十余个，其中较大型的排水口为位于一级保护区内的A排口以及位于二级保护区的B排口，其余为规模较小的自然排口。排口涉及的流域内，农业面源污染是水质主要影响因素。

A排口位于取水口上游约830 m，排口控制1#流域面积约2.0 km2，居民474户，约1 820人。B排口位于取水口上游约1 200 m，控制2#流域面积约1.5 km2，居民466户，约1 630人。1#流域、2#流域的农业种植结构均以水稻为主，农业施肥以传统氮、磷肥为主，较少使用有机肥；无规模化养殖，以散养为主；村民生活、居住以旱厕为主，其余生活污水直接排放，就近排入溪沟。对A、B排口及所控制1#和2#流域的水质监测结果如表1所示。

表1 取水口上游排口水质监测结果

2 技术路线

本工程对一级保护区居民生活污染、养猪场遗留废弃物进行综合整治。A、B排口位于饮用水水源保护区内，对饮用水水源地水质安全有较大的潜在威胁，应采取有效措施管控流域内各项污染物的产生量和排污量。1#流域、2#流域是水源地规范化建设的重点减排、控污流域。项目总体技术路线如图1所示。

图1 技术路线图

3 治理目标

（1）一级保护区陆域居民的生活污水经处理后达到《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）一级标准[2]，总磷、总氮达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准[3]。

（2）A排口流域上游居民的生活污水经处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级B标准。

（3）A排口、B排口出水水质平水期达到《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）Ⅲ类标准[4]。

（4）主要污染物减排目标：1#小流域（A排口）总磷、总氮削减量分别为0.3 t/a、3.3 t/a；2#小流域（B排口）总磷、总氮削减量分别为0.2 t/a、2.0 t/a。

4 工程实施

4.1 一级保护区污染控制

4.1.1 生活污水治理

一级保护区陆域19户居民的生活污水经单户三格化粪池预处理后经收集管网泵至保护区外一体化处理设施，处理达标后进入氧化塘进一步生物处理，后排入自然小溪进入二级保护区下游。

生活污水排水量约8 m3/d，采用A/O工艺地埋式一体化污水处理设备进行处理。新建氧化塘采用生态塘工艺，有效水深在1.0～1.5 m，在池塘中种植芦苇、茭白、荷花、菖蒲等水生植物，提高污水净化能力。

4.1.2 生活垃圾治理

建立生活垃圾集中收集、处置制度，每户配套设置2个垃圾桶，定期由当地政府部门统一外运至保护区外进行处理。

4.1.3 遗留畜禽废弃物资源化利用

养猪场遗留畜禽废弃物约300 t，转运至附近的有机肥厂资源化利用。

4.2 重点区域农业面源污染控制

4.2.1 生活污水治理

A排口控制1#流域面积内农村居民有两个集中连片区域，其中X区域约有居民200户，Y区域约有70户。针对两个区域内的生活污水分别采取集中收集处理方式，采用A/O+MBR工艺地埋式一体化处理设备处理达标后排入附近的水塘进一步生物处理。X区域、Y区域设计污水处理能力分别为80 m3/d、30 m3/d。

4.2.2 农业面源污染控制

（1）生态岸坡

在A排口上游1.235 km内主要渠道两侧建设生态岸坡。根据渠道现状，起点渠道宽度约6 m，终点宽度约13 m，平均宽度约10 m，平均深度约1.5 m。采用正六边形空心砖半硬化岸坡，空心砖内填筑种植土后植草（或水生植物）护坡。

在B排口上游1.020 km内主要渠道两侧建设生态岸坡。根据渠道现状，起点渠道宽度约12 m，终点宽度约20 m，平均宽度约16 m，平均深度约1.5 m。采用生态袋岸坡技术，生态袋挡墙护岸工程分为坡面修整、生态袋填充、生态袋挡墙（护坡）垒砌、植被种植等4个工序，工艺设计简便、劳动强度低且易于实现标准化施工[5]。

（2）溪流跌坎

在A排口、B排口上游主要渠道内分别建设3处跌坎跳石，以减缓溪沟流速，增加水生植物吸收溪沟营养物的时间。跌水设施水位落差为20 cm，主要由片石砌筑而成。

（3）生态田埂

在A排口上游溪沟两侧周边农田设置长度约2 470 m的生态田埂，由现有田埂改造而成。生态田埂内部填料（沸石、砾石）可对进入渠道的农田灌溉水进行吸附过滤，净化水质；两侧栽种黑麦草、蝇翼草等形成隔离带，在发生地表径流时可有效阻截氮磷养分损失和控制残留农药向水体迁移。

（4）人工湿地

为进一步净化溪沟水质，在A排口前建设人工湿地2.83 hm2，在B排口前建设人工湿地1.02 hm2，通过现有湖塘湿地改造而成。人工湿地的设计参考《人工湿地污水处理工程技术规范》（HJ 2005—2010)[6]，选用小型水平潜流型+表面流复合型人工湿地，由3级表流湿地、3处小型水平潜流填料带和1处沉淀区组成，水力负荷取值0.5 m3/（m2·d），水力坡降0.1%。人工湿地采用重力流的布水方式，以保证排水顺畅，节省能源。

如图2所示，湿地系统包括水收集沉降区和水净化植被过滤区两个部分：前段入口收集沉降区占湿地总面积8%，水深一般为1.00～1.52 m；水净化植被过滤区占湿地总面积90%，水深0.4～0.6 m。水平潜流人工湿地填料带长度约360 m，采用石灰石和沸石基质；表面流人工湿地内设置2处跌水，补充充氧曝气。本工程人工湿地水生植物优势物种选择狐尾藻、轮叶黑藻等沉水植物以及花叶芦荻等挺水植物，这些植物有很强的适应能力，既能抗干旱又能耐湿，而且还具有抗病和抗虫的能力[7-8]。湿地周边采用松木桩护坡，岸坡与松木桩之间填充袋装石灰石填料。

图2 人工湿地填料区大样图

5 环境整治效果

如表2所示，一级保护区陆域19户居民生活污水经处理后，总氮、总磷去除率分别为66%、76%，符合规划要求。

表2 一级保护区污染物去除率

A排口1#流域经水处理后，相对流域整体排污量，总氮、总磷去除率分别为31%、56%，总氮、总磷削减量分别为3.62 t/a、0.45 t/a，符合规划要求。1#流域各级处理削减效果如表3所示，生活污水处理和人工湿地的贡献最大，削减量分别占比81%和91%。

表3 1#流域各级水处理措施相对削减量

B排口2#流域经水处理后，相对流域整体排污量，总氮、总磷去除率分别为20%、34%，总氮、总磷削减量分别为2.12 t/a、0.25 t/a，符合规划要求。2#流域各级处理削减效果如表4所示，人工湿地的削减量分别77%和88%，贡献较大。

表4 2#流域各级水处理措施相对总削减量比值

6 后期运行管理

工程竣工后，对人工湿地、氧化塘等进行定期维护管理。对跌水充氧坝进行周期性检查，防止坝体开裂或沉降；定期对沉降池清淤（沉积物），防止湿地堵塞，对于出现填料堵塞的人工湿地，宜按间歇方式运行，必要时可以取出部分填料进行清洗；定期对湿地植物进行补种、除草、收割等，以便湿地能够稳定运行；对氧化塘进行周期性检查、清淤和植物管理，保证进、出水口通畅。

7 结论

本工程以保证饮用水水源地一、二级保护区为核心，对湖南湘潭某饮用水水源保护区开展规范化建设和环境整治，包括农村居民生活污水收集治理、居民生活垃圾集中收集转运、养殖场退养后遗留废弃物清理处置、重点流域农田面源污染管控，实施生态岸坡、生态田埂、溪流跌坎、人工湿地等工程措施。本工程的有效实施，削减了居民生活污染及农业面源污染对饮用水源水质的不利影响，保障了湘江流域饮用水水源地水质安全。