湖南某地農(nóng)業(yè)面源污染治理試點(diǎn)項(xiàng)目探析

劉 碩，陳佳利，李燦，梁朝華，向求來

（湖南有色金屬研究院有限責(zé)任公司，湖南 長(zhǎng)沙 410100）

長(zhǎng)久以來，農(nóng)村環(huán)境因大量使用農(nóng)藥、化肥、畜禽養(yǎng)殖等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)造成的水體、農(nóng)田、地下水的農(nóng)業(yè)面源污染問題日趨嚴(yán)重，不僅污染了環(huán)境，提高了農(nóng)藥、化肥的使用量，更造成了耕地質(zhì)量下降，也使得農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全得不到保障。

農(nóng)業(yè)面源主要污染物一般以有機(jī)物、TN、TP為主，污染源存在多元化、隱蔽化、分散化的特點(diǎn)［1］，目前，國內(nèi)農(nóng)業(yè)面源污染治理措施主要是通過充分結(jié)合各流域污染特征，施以工程等措施，構(gòu)建精準(zhǔn)、高效的流域農(nóng)業(yè)面源污染綜合治理體系［2］。

現(xiàn)結(jié)合湖南某地農(nóng)業(yè)面源污染綜合治理試點(diǎn)項(xiàng)目的工程實(shí)例實(shí)際情況，對(duì)各項(xiàng)治理措施在設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)思路及設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的論述。

1 農(nóng)業(yè)面源污染的特點(diǎn)及危害

1.1 農(nóng)業(yè)面源污染的特點(diǎn)

農(nóng)業(yè)面源污染主要是因土壤的擾動(dòng)引起農(nóng)田中的有機(jī)或無機(jī)物在降雨或灌溉過程中，借助地表徑流、農(nóng)田灌溉等進(jìn)入地表水體，或因畜禽養(yǎng)殖、居民生活污水隨意排放造成的水體污染。

1.1.1 多元性

農(nóng)業(yè)面源污染污染源呈現(xiàn)多元化，人類的生產(chǎn)、生活廢物排放，大量的污染物排放超過了生態(tài)環(huán)境的自凈能力，都會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來影響。

1.1.2 隱蔽性和長(zhǎng)期性

農(nóng)業(yè)面源污染會(huì)隨著土地利用、氣候變化、水文地質(zhì)特征呈現(xiàn)邊界和位置的不易識(shí)別，且一旦形成污染通過自然界自然消解周期比較長(zhǎng)，若不通過人為干涉，在不新增污染物的前提下需要長(zhǎng)期自然消解才能消除污染。

1.1.3 隨機(jī)性和模糊性

造成農(nóng)業(yè)面源污染的因素繁多，雖然單個(gè)污染因素對(duì)污染貢獻(xiàn)較小，但多種污染因素的相互疊加、相互影響，會(huì)導(dǎo)致污染日趨嚴(yán)重，這種污染因素邊界不清，隨機(jī)性較大，是難以治理的重要原因之一。

1.2 農(nóng)業(yè)面源污染的危害

農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)環(huán)境的危害是多方面的，從生態(tài)角度考慮，包括水體污染、土壤污染；從經(jīng)濟(jì)角度考慮，包括農(nóng)作物產(chǎn)量下降、農(nóng)藥化肥用量提高、農(nóng)作物安全性降低［3，4］；從社會(huì)學(xué)角度來看，帶來的危害包括危及飲用水安全、人類身體健康等。

2 工程概況

2.1 項(xiàng)目區(qū)污染概況

項(xiàng)目區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，雨水豐富，雨熱同期，造成項(xiàng)目區(qū)水系復(fù)雜的特點(diǎn)，河流水系主要由枉水河及其它4條支流組成，總面積4 000公頃，其中耕地1 466公頃、居民生活區(qū)900公頃。

項(xiàng)目區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染問題比較突出，主要集中在污水直排造成的地表徑流污染及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成的農(nóng)田面源污染，主要表現(xiàn)為：

1.畜禽養(yǎng)殖污染：根據(jù)統(tǒng)計(jì)，項(xiàng)目區(qū)共有7家規(guī)?；B(yǎng)殖場(chǎng)，大量養(yǎng)殖廢棄物直接排入周邊溝、渠、水塘，最后隨地表徑流入河，對(duì)周邊水體造成了嚴(yán)重污染，部分支流水系已經(jīng)變黑、變臭。

2.地表徑流污染：項(xiàng)目區(qū)常住人口8 350人，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)基本無居民生活污水處理設(shè)施，生活污水基本直排，污水橫流，整體環(huán)境質(zhì)量較差。

3.農(nóng)田面源污染：項(xiàng)目區(qū)耕地主要種植單季稻和雙季稻，使用肥料以化肥為主，年平均氮肥使用量接近450 kg／公頃，過量的化肥對(duì)周邊河道、溝渠水體造成污染，下游水體氮、磷超標(biāo)。

項(xiàng)目區(qū)污染物年排放總量詳見表1。

表1 項(xiàng)目區(qū)污染物年排放總量

2.2 項(xiàng)目建設(shè)目標(biāo)

項(xiàng)目區(qū)內(nèi)化肥農(nóng)藥減量20%以上，畜禽糞污、生活污水處理利用率達(dá)到90%以上，COD排放量減少40%以上、TN排放量減少30%以上和TP排放量減少30%以上。

3 農(nóng)業(yè)面源污染治理工藝

3.1 總體設(shè)計(jì)方案

根據(jù)項(xiàng)目區(qū)內(nèi)水系特點(diǎn)，將項(xiàng)目區(qū)分成4條獨(dú)立水系，每條水系范圍內(nèi)有多個(gè)水塘，通過對(duì)每條水系的水塘進(jìn)行改造，并通過生態(tài)溝渠串聯(lián)，將每條水系構(gòu)建為多級(jí)人工濕地系統(tǒng)，由點(diǎn)成線、由線成面，確保項(xiàng)目區(qū)內(nèi)每個(gè)特征污染源全覆蓋。各條水系分布及污染類型詳見表2。

表2 各水系分布及污染源類型匯總表 %

3.2 各種污染類型處理方案

1.畜禽養(yǎng)殖污染治理方案：推行干清糞工藝，固體排泄物制成有機(jī)肥，免費(fèi)提供給周邊農(nóng)戶，替代化肥，液體排泄物經(jīng)沼氣池、基質(zhì)消納池處理后沼液回田或經(jīng)下游人工濕地處理后達(dá)標(biāo)排放。

2.地表徑流污染治理思路：對(duì)居民區(qū)推行單戶式凈化系統(tǒng)，并利用居民生活區(qū)廢棄池塘、溝渠構(gòu)建多級(jí)濕地消納系統(tǒng)，降低生活污水、地表徑流污染的負(fù)荷，在適當(dāng)位置構(gòu)建景觀濕地。

3.農(nóng)田面源污染治理思路：針對(duì)區(qū)域內(nèi)小流域農(nóng)田比重大、山塘溝渠水系發(fā)達(dá)的特點(diǎn)，對(duì)農(nóng)田面源污染采取種養(yǎng)結(jié)合、測(cè)土配方、廢棄物收集、布置殺蟲燈等綠色防控措施，降低農(nóng)藥、化肥使用量。

4 農(nóng)業(yè)面源污染治理設(shè)計(jì)

4.1 五斗沖－李家沖水系治理設(shè)計(jì)

畜禽養(yǎng)殖污染治理措施：設(shè)置2座200 m3沼氣池及一座450 m3基質(zhì)消納池，并通過構(gòu)建兩座占地10 000 m2綠狐尾藻濕地。配套設(shè)置一座10 t／d有機(jī)肥加工廠，沼渣及畜禽養(yǎng)殖干清糞送有機(jī)肥廠。

地表徑流污染及農(nóng)田面源污染治理措施：設(shè)置兩座占地共1 344 m2表流人工濕地，人工濕地及畜禽養(yǎng)殖污染綠狐尾藻濕地通過729 m生態(tài)溝渠串聯(lián)，生態(tài)溝渠根據(jù)地形地勢(shì)設(shè)置10座擋水坎。

4.2 谷家沖－張家沖水系

畜禽養(yǎng)殖污染治理措施：設(shè)置1座200 m3沼氣池及一座200 m3基質(zhì)消納池，并通過構(gòu)建兩座占地5 054 m2綠狐尾藻濕地。沼渣及畜禽養(yǎng)殖干清糞送有機(jī)肥廠。

農(nóng)田面源污染及地表徑流污染治理措施：設(shè)置10座占地面積共計(jì)15 638 m2的景觀塘、表流人工濕地，景觀塘及人工濕地通過1 685 m生態(tài)溝渠及100 m賓格網(wǎng)串聯(lián)，生態(tài)溝渠根據(jù)地形地勢(shì)設(shè)置24座擋水坎，水系內(nèi)居民生活污水通過設(shè)置300座四格凈化池。

4.3 趙家沖—林家沖水系

畜禽養(yǎng)殖污染治理措施：設(shè)置1座30 m3厭氧池及一座80m3基質(zhì)消納池，并構(gòu)建兩座占地2 113m2濕地。沼渣及畜禽養(yǎng)殖干清糞送有機(jī)肥廠。

農(nóng)田面源污染及地表徑流污染治理措施：設(shè)置1座面積3 063 m2的表流人工濕地，綠狐尾藻濕地及人工濕地通過2 468 m生態(tài)溝渠串聯(lián)，生態(tài)溝渠根據(jù)地形設(shè)置20座擋水坎。設(shè)置150盞殺蟲燈。

4.4 城鎮(zhèn)污水橫向水系

地表徑流污染及農(nóng)田面源污染治理措施：構(gòu)建3座占地面積11 931 m2的景觀塘及表流人工濕地，景觀塘及人工濕地通過206 m生態(tài)溝渠串聯(lián)，生態(tài)溝渠根據(jù)地形地勢(shì)設(shè)置4座擋水坎。

5 投資及運(yùn)行效果分析

該項(xiàng)目總投資2 950萬元，處理措施覆蓋耕地1 427公頃，項(xiàng)目實(shí)施后項(xiàng)目區(qū)COD、TN、TP削減量分別為38.09 t／a、27.14 t／a、1.15 t／a，削減率分別為41.09%、66.39%、51.36%，超出了預(yù)期目標(biāo)。

6 結(jié) 論

1.該項(xiàng)目根據(jù)污染特點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)地形地勢(shì)，通過構(gòu)建多級(jí)人工濕地系統(tǒng)，處理后排入水體內(nèi)的水質(zhì)有明顯改善，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

2.養(yǎng)殖糞污經(jīng)過收集后制成有機(jī)肥，免費(fèi)提供給周邊農(nóng)戶，減少化肥的投入量。

3.通過設(shè)置殺蟲燈構(gòu)建水稻病蟲害專業(yè)化綠色防控措施，降低農(nóng)藥使用量。

4.該項(xiàng)目工藝投資省、運(yùn)行穩(wěn)定、抗沖擊能力強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)單，在治理農(nóng)業(yè)面源污染方面具有推廣意義。