針對(duì)中國(guó)北方農(nóng)村污水直排及水環(huán)境改造的問(wèn)題研究
——以大連市普蘭店區(qū)小鹽場(chǎng)周邊村鎮(zhèn)為例

耿舒暢,關(guān)宇辰

(大連民族大學(xué) 建筑學(xué)院，遼寧 大連 116605)

針對(duì)中國(guó)北方農(nóng)村污水直排及水環(huán)境改造的問(wèn)題研究
——以大連市普蘭店區(qū)小鹽場(chǎng)周邊村鎮(zhèn)為例

耿舒暢,關(guān)宇辰

(大連民族大學(xué) 建筑學(xué)院，遼寧 大連 116605)

隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的加深，農(nóng)村傳統(tǒng)的生產(chǎn)、生活方式都發(fā)生了較大改變，農(nóng)村生態(tài)環(huán)境也受到了極大的挑戰(zhàn)。水資源、水環(huán)境的不斷惡化就是諸多問(wèn)題中較為凸顯的一個(gè)，這不但制約了農(nóng)村區(qū)域經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，而且與建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村的發(fā)展方向背道而馳?；诒狈睫r(nóng)村排污及水環(huán)境改造的課題研究，選取大連市普蘭店區(qū)小鹽場(chǎng)周邊的三個(gè)自然村落作為探究對(duì)象，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活模式以及實(shí)際經(jīng)濟(jì)狀況提出具體的解決思路和辦法，探索出一套相對(duì)完善的農(nóng)村污水處理和建設(shè)宜居村鎮(zhèn)的工作對(duì)策，為北方地區(qū)村鎮(zhèn)規(guī)劃改造提供參考。

農(nóng)村；污水直排；水環(huán)境；村鎮(zhèn)景觀

1 水質(zhì)污染情況

普蘭店區(qū)下轄11個(gè)街道、5個(gè)鎮(zhèn)、2個(gè)鄉(xiāng)、1個(gè)滿族鄉(xiāng)，截至2016年，普蘭店區(qū)人口73.9萬(wàn)。選擇普蘭店區(qū)所轄的7個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為調(diào)研對(duì)象，16個(gè)供水工程作為檢測(cè)取樣點(diǎn)。2012年，檢測(cè)數(shù)量120份(枯水期和豐水期各一次，下同)，2013年檢測(cè)數(shù)量100份，2014年檢測(cè)份數(shù)80份，共計(jì)300份。嚴(yán)格遵照現(xiàn)行《生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)方法》(GB/T5750-2006)對(duì)取樣點(diǎn)的水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，4 h內(nèi)完成水樣的采集、保存、運(yùn)送以及樣品最終送達(dá)實(shí)驗(yàn)室。在水樣采集環(huán)節(jié)，以滅菌的500 mL具塞玻璃瓶采集水樣供微生物指標(biāo)檢測(cè)；用聚烯塑料桶采集 2.5 L 水樣供感官性狀各部分一般化學(xué)指標(biāo)檢測(cè)，其中檢測(cè)指標(biāo)包括：色度、渾濁度、肉眼可見物、pH值、各類金屬和化合物質(zhì)以及總硬度，除此之外還包括像氨氮、硝酸鹽、總大腸菌群、耐熱大腸菌群等共計(jì)19個(gè)項(xiàng)目的指標(biāo)檢測(cè)。水樣檢測(cè)儀器設(shè)備有：分光光度計(jì)、 PHS-3C型PH計(jì)、濁度儀。針對(duì)檢測(cè)指標(biāo)項(xiàng)目的評(píng)價(jià)，參照《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB T5749-2006)。

2012-2014年大連市原金州區(qū)和普蘭店區(qū)周邊農(nóng)村生活用水水質(zhì)調(diào)查基本情況見表1。

表1 原金州區(qū)和普蘭店區(qū)周邊村鎮(zhèn)生活用水水質(zhì)檢測(cè)

對(duì)表1數(shù)據(jù)進(jìn)行分析：橫向比較，枯水期和豐水期季節(jié)不同，檢測(cè)合格率差異較大；縱向比較，2012-2014年，周邊農(nóng)村生活水質(zhì)合格率逐年下降，三年平均合格率為64.67 % ，其中不合格指標(biāo)包括：渾濁度、可見物、色度、耐熱大腸菌群、消毒劑指標(biāo)、硝酸鹽、錳等。經(jīng)過(guò)進(jìn)一步調(diào)查發(fā)現(xiàn)，造成這種局面的主要原因是生活和工業(yè)污水排放污染水源周邊環(huán)境，大量使用含氮化肥導(dǎo)致地下水被污染。

2 生活污水排放現(xiàn)狀及成因

小鹽場(chǎng)周邊是李店村、隋屯和唐屯三個(gè)自然村以及部分外遷戶組成的一個(gè)大型混居區(qū)域。由于該區(qū)域內(nèi)住房、耕地、濕地相互交錯(cuò)在一起，整個(gè)區(qū)域內(nèi)居民隨意排放的生活污水嚴(yán)重影響了周邊的地表水質(zhì)和生活環(huán)境。

(1)村鎮(zhèn)居民一直沿用的污水直排方式是造成整個(gè)區(qū)域內(nèi)水環(huán)境極度惡劣的主要原因。由于當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)很少使用有機(jī)肥澆灌作物，人畜排泄物也就無(wú)需再蓄積起來(lái)，而是連同生活污水一起直接排放到污水渠中。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)很多住戶直接將衛(wèi)生間架設(shè)在排污渠上，糞水直接落入水渠中。由于人畜糞尿中的氨氮溶淋性較強(qiáng)，這就造成該區(qū)域污水氨氮含量偏高，加之當(dāng)?shù)氐奈鬯耆揽孔匀挥晁臎_刷來(lái)達(dá)到整體水質(zhì)凈化的需求，導(dǎo)致在干旱少雨的東北農(nóng)村地區(qū)存在一種普遍現(xiàn)象，散發(fā)著惡臭的排污明渠或是橫穿或是環(huán)繞在整個(gè)村鎮(zhèn)周圍，增加相應(yīng)的污水處理系統(tǒng)是解決這一現(xiàn)象的根本方法。

(2)不良的垃圾丟棄方式和垃圾固液不分的現(xiàn)狀加劇了這一區(qū)域內(nèi)污染的擴(kuò)散。小鹽場(chǎng)周邊三個(gè)自然村(李店村、隋屯、唐屯)都沒有健全的垃圾集中和回收系統(tǒng)，居民的生活垃圾被隨意丟棄，排污渠周圍漸漸形成了多處生活垃圾堆放點(diǎn)。固態(tài)垃圾和液態(tài)的污水雜糅在一起相互影響，排污渠多處水道被固體垃圾堵塞，污水在堵塞處匯積，并通過(guò)滲透的方式緩慢地污染著深層的地下水，而當(dāng)?shù)鼐用裰饕揽看蚓退练e水的方式獲得生活、灌溉用水。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)很多居民的生活取水井和灌溉用水積水池與排污渠之間的距離甚至不超過(guò)10 m，三者之間交叉污染的幾率很高。還有部分居民為了生產(chǎn)方便，直接以人工引流的方式將污水渠中的污水引入到田地邊的小水池中，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的沉淀后就澆灌菜地。這不僅增加了污水?dāng)U散的范圍，更加劇了污染物對(duì)居民身體健康的危害。

3 改造構(gòu)想與措施

根據(jù)大連市普蘭店區(qū)小鹽場(chǎng)周邊村鎮(zhèn)居民的生產(chǎn)生活方式、行為習(xí)慣、利害關(guān)系等因素綜合考慮，采用傳統(tǒng)污水地表漫流的土地處理系統(tǒng)，將現(xiàn)有排污渠的改造與周圍村落的景觀營(yíng)造相結(jié)合，在保證低能耗、低投入的前提下解決當(dāng)?shù)鼐用裰迸盼鬯畠艋膯?wèn)題和排污渠局部功能規(guī)劃不合理、渠道沿線生態(tài)景觀持續(xù)惡化的問(wèn)題。

3.1 采用高效率、低成本的污水處理技術(shù)

針對(duì)當(dāng)?shù)匕钡獮橹饕廴驹吹膹N房、衛(wèi)生間的直排污水，在參考了國(guó)內(nèi)不同類型的農(nóng)戶污水分散式土地處理系統(tǒng)后，在武漢大學(xué)張亮先生針對(duì)滇池北岸居民散戶污水處理提出的改良型三格化糞池、復(fù)合基質(zhì)慮床和人工濕地系統(tǒng)的新型組合工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了改良，原污水處理流程和改良后的污水處理流程如圖3-4。新的土地凈化系統(tǒng)不僅解決了散戶污水排入污水渠前的水質(zhì)凈化問(wèn)題，而且在污水匯集到河道后，利用排污渠的地勢(shì)坡度分段對(duì)污水進(jìn)行反復(fù)的循環(huán)凈化。這種利用當(dāng)?shù)卦信潘牡貏?shì)差達(dá)到地表漫流凈化污水的處理方法與城市污水常用的集中處理方法完全不同，它既不需要龐大的污水收集管網(wǎng)和巨額的管網(wǎng)建設(shè)費(fèi)用，也不需要消耗大量的清潔水作為污染物的輸送介質(zhì)，同時(shí)完全消除了凈化系統(tǒng)自身對(duì)動(dòng)力電源的依賴。這種凈化方法操作簡(jiǎn)單、成本低廉、更適合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)條件。

圖3 原污水處理流程圖

圖4 改良后污水處理流程圖

3.2 因地制宜地進(jìn)行技術(shù)改良

由于南北方的地域、氣候、土壤等條件的差異，在具體的實(shí)施過(guò)程中需要根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際環(huán)境進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化，從而達(dá)到排污渠凈化系統(tǒng)改造的最高性價(jià)比。本文針對(duì)北方地區(qū)耕種習(xí)慣和農(nóng)作物使用情況，將廢棄的秸稈粉碎后加入到復(fù)合基質(zhì)濾床里。通過(guò)模擬實(shí)驗(yàn)，加入秸稈后的基質(zhì)慮床在單次過(guò)濾污水時(shí)就能將污水中的氨氮含量降低50 %。為了增加慮床對(duì)污水過(guò)濾的效能，對(duì)排污渠兩側(cè)的緩坡和整個(gè)河道再次進(jìn)行優(yōu)化改造，如圖5。

圖5 改良后排水渠斷面

首先通過(guò)改造將排水渠側(cè)壁設(shè)計(jì)為梯田式的階梯吸附過(guò)濾系統(tǒng)，變相延長(zhǎng)了慮床與污水接觸的面積，污水以疊水的方式從排污渠兩側(cè)的緩坡上經(jīng)過(guò)二次凈化后再流入排污渠。其次將橫穿村落的排污渠分成多個(gè)段落，在每個(gè)段落的河道內(nèi)設(shè)有多重植物基質(zhì)吸附慮床，這樣能夠保證河道兩岸不同位置排放的污水均能夠得到充分的過(guò)濾和凈化。經(jīng)過(guò)以上的技術(shù)改良，使得污水在水渠中的凈化次數(shù)翻倍提升，整個(gè)土地凈化系統(tǒng)的時(shí)效性得以延長(zhǎng)。

3.3 結(jié)合居民的實(shí)際生產(chǎn)生活需求增設(shè)新功能

改良后的凈化系統(tǒng)除了滿足對(duì)水質(zhì)凈化的功能外，還需要充分考慮到當(dāng)?shù)鼐用駥?shí)際生產(chǎn)生活中的其他需求，比如防洪排澇和耕種澆灌。由于北方的排污渠大都是在瀉洪明渠的基礎(chǔ)上演化而來(lái)的，所以改造后的排污渠依然要具有泄洪功能，如圖6。

圖6 排水渠的過(guò)濾及防洪功能

將河道中的慮床底部進(jìn)行了抬高鏤空處理，這樣既能夠滿足瞬時(shí)雨量增大帶來(lái)的洪峰排泄的問(wèn)題，也能夠滿足枯水期污水量少、流速緩慢的過(guò)濾問(wèn)題。另外，針對(duì)附近居民就近取水澆灌作物的需求，在河道上分段設(shè)計(jì)了多處集水池，凈化后的污水沿引流渠流入集水池中，但污水注滿集水池后會(huì)繼續(xù)流回到主河道內(nèi)。集水池的設(shè)計(jì)既能滿足居民的澆灌需求，也能像海綿一樣吸附雨水緩解洪峰。以上新增的功能保證了當(dāng)?shù)鼐用竦膶?shí)際生產(chǎn)生活需求，比單純的土地漫流處理系統(tǒng)具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和生命力。

3.4 注重和周圍村鎮(zhèn)環(huán)境的整合與提升

由于小鹽場(chǎng)當(dāng)?shù)氐呐盼矍M穿了三個(gè)自然村，明渠兩側(cè)的空間自然演變?yōu)榫用襁M(jìn)出村落的通道，排污渠的改造必然會(huì)影響到兩側(cè)居民的出行與生活。從項(xiàng)目對(duì)當(dāng)?shù)匚磥?lái)的發(fā)展角度看，其價(jià)值不應(yīng)該僅僅體現(xiàn)在水質(zhì)凈化這一個(gè)環(huán)節(jié)上，改善村鎮(zhèn)的整體環(huán)境、提升居民的生活質(zhì)量和幸福感也尤為重要。過(guò)去在涉及到此類課題時(shí)往往只注重凈化技術(shù)問(wèn)題，忽視了與之相關(guān)的環(huán)境問(wèn)題。經(jīng)過(guò)本次課題的研究，未來(lái)的農(nóng)村污水明渠改造項(xiàng)目應(yīng)該將環(huán)境因素一并納入到研究范圍中來(lái)，既要完成水質(zhì)凈化的目的，又要考慮到居民與水渠改造項(xiàng)目之間的關(guān)系，在參與度、融入度和美觀性上綜合提高排水渠及周邊的環(huán)境。

4 結(jié) 語(yǔ)

本次課題在武漢大學(xué)張亮先生提出的改良型三格化糞池、復(fù)合基質(zhì)慮床和人工濕地系統(tǒng)的新型組合工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，以大連市普蘭店區(qū)小鹽場(chǎng)周邊的三個(gè)村為代表，針對(duì)東北農(nóng)村污水直排及水環(huán)境改造的問(wèn)題提出了設(shè)計(jì)方案，方案利用秸稈作為吸附基質(zhì)，采用土地漫流凈化處理的方式，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活方式，對(duì)排污渠功能進(jìn)行設(shè)置，對(duì)周邊整體景觀進(jìn)行改造。該方案既節(jié)省資金又節(jié)約能源，同時(shí)具有提升村鎮(zhèn)整體環(huán)境的功能，對(duì)解決北方農(nóng)村水環(huán)境和村鎮(zhèn)景觀建設(shè)提供參考，但仍有以下四個(gè)問(wèn)題有待解決：

(1)從宏觀上看，雖然早在“八五”、“九五”期間中科院沈陽(yáng)應(yīng)用生態(tài)所的研究就已經(jīng)表明，中國(guó)北方寒冷地區(qū)利用地下土壤滲濾法處理生活污水是可行的，但實(shí)際情況卻是東北96 %的村莊仍沒有排水渠道或污水處理系統(tǒng)。

(2)從微觀上看，東北地區(qū)的地域和氣候差異均很大，如果不在凍土層以下著手做出改良設(shè)計(jì)，則該方法很難在高緯度、高寒地區(qū)使用。

(3)從資金投入上看，如果政府能夠劃撥資金進(jìn)行專項(xiàng)扶持，并通過(guò)立法明確村鎮(zhèn)污水處理設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)，那么將大大加快中國(guó)農(nóng)村水環(huán)境問(wèn)題的解決。

(4)從效能上看，土地吸附原理對(duì)于工業(yè)污水中金屬物質(zhì)的吸附作用還不明顯，這是需要進(jìn)一步研究的問(wèn)題。

[1] 張亮. 農(nóng)戶污水分散式土地處理系統(tǒng)研究[D]. 武漢：武漢大學(xué), 2009：2-5.

[2] 嚴(yán)婷婷,王紅華,孫治旭,等. 滇池流域農(nóng)村生活污水產(chǎn)排污系數(shù)研究[J]. 環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊, 2010, 29(4):46-48.

[3] 馬靜, 董曉方. 農(nóng)村環(huán)境污染現(xiàn)狀及治理對(duì)策[J]. 農(nóng)業(yè)災(zāi)害研究, 2012, 2(3):86-88.

[4] 王延華. 生態(tài)土壤系統(tǒng)對(duì)生活污水的處理賢能及氮循環(huán)過(guò)程研究[D]. 上海：上海交通大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院, 2008.

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[7] 董金榮. 我國(guó)農(nóng)村小型生活污水處理的工藝技術(shù)路線[EB/OL].(2015-10-30). http://huanbao.bjx.com.cn/news/20151030/676642.shtml.

(責(zé)任編輯 鄒永紅)

A Study on Problems of Rural Sewage Drainage and Water Environment Reconstruction in North China——A Case of Small Villages in Xiaoyanchang Village, Pulandian District, Dalian

GENG Shu-chang， GUAN Yu-chen

(School of Architecture, Dalian Minzu University, Dalian Liaoning 116605, China)

With the deepening of urbanization in China, the traditional rural production and lifestyle have changed greatly, and the rural environment has also faced a great challenge. The deterioration of water resources and water environment is one of the most prominent problems, which not only restricts the development of rural regional economy, but also runs counter to the direction of our construction of new socialist countryside. Based on the study of rural sewage and water environment reform in northern China, three natural villages around Xiaoyanchang Village in Pulandian district of Dalian were selected as the objects of study. Based on the production and living patterns of local residents and the actual economic situation, the paper proposed specific solutions and methods, and explored a set of relatively perfect rural sewage treatment and construction of livable villages and towns of the work of countermeasures, which provided a reference for the planning and transformation of villages and towns in northern areas.

rural areas; direct discharge of sewage; water environment; village landscape

2016-10-28；最后

2016-12-13

中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目。

耿舒暢(1979-)，男，遼寧大連人，講師，主要從事空間環(huán)境展示與設(shè)計(jì)研究。

2096-1383(2017)01-0067-04

S

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