農村水環境污染防治正日益受到有關部門的關注。針對我國農村近期的現實情況:社會經濟發展水平相對較低,公共基礎設施建設相對落后,農民收入相對較低,國家尚無法投入大量資金于農村環保工作等,筆者認為農村水環境污染治理應充分利用農村的自然資源優勢,即合理利用農村自然界固有的土壤、池塘、植物和陽光對污染物的天然凈化作用,構成良性循環的自然凈化生態系統,最大限度地達到基建費用低、凈化成本低、運行維護簡單、滿足當地居民身體健康和環境質量要求以及資源循環利用等目標。據此,收集國內外有關資料,經過認真思考,對防治丁作有一定認識,分析各類自然凈化系統的特點,提出農村水環境污染防治適宜的T藝技術方案,建議在農村推廣應用。
1農村水環境污染防治的初步認識
我國農村的主要特征是住戶分散,地廣人稀,污水量小但變化幅度大,污水水質較穩定,無特殊污染物質,缺乏公共基礎設施,居民環保知識貧乏,但都自發地采用傳統的土法防治水污染,其基本機理是利用當地的大自然天然凈化能力(包括土壤。池塘、植物和陽光等)。筆者認為科學合理地利用農村大自然的天然凈化潛力是最可取的水污染防治技術措施,并有下列初步認識:
(1)技術路線以采用自然凈化系統為主,輔以必要的配套設施,盡量減少污水工程的基建投資。采用基建造價昂貴,運行成本高,維護管理復雜的人工凈化系統在我國農村建不起、用不起。
(2)排水系統劃分宜根據當地地形,以河溝、坎丘、山崗等地物為界,自流就近收集,分散處理。不宜花較大代價將分散的污水集中,盡量減少收集輸送污水管渠的長度,節省管渠造價。因為在污水工程投資中,管道造價所占比例很大。
(3)凈化工藝的選定以能在當地持續長期運行的永久性工程為出發點,不宜按臨時性過渡性工程措施考慮,應維護管理簡單,長效管理。
(4)凈化水質宜符合當地的排放標準,包括在雨季或冬季等不利時期,全年均能保證當地居民的身體健康和環境質量。
(5)凈化T程不宜對周圍環境構成二次危害,防止土壤板結、植物質量下降,避免散發臭氣對周圍居民造成影響。
2自然凈化系統的分類
自然凈化系統主要分土地處理系統、穩定塘處理系統和濕地處理系統三大類。土地處理系統主要由土壤層作為凈化介質,包括地表滲濾和地下滲濾。穩定塘處理系統主要由藻菌共生生物體作為凈化手段,包括好氧塘、兼性塘和厭氧塘。濕地處理系統是由土壤層、藻菌浮游生物和水生植物作為凈化手段,包括表流濕地和潛流濕地。
上列三類自然凈化系統的凈化機理各有特點,在開發和應用有關自然凈化系統時,應結合當地的地質、氣候和地形等自然條件慎重選用。
2.1土地處理
土地處理是應用歷史最悠久,應用范圍最廣泛的污水自然凈化法。污水灌溉在我國廣大農村長期使用,積有豐富經驗。其凈化機理主要依靠污水在土壤表面和下部幾厘米原土壤層生成的生物團,通過滲透過程發生的物理、化學和生物處理作用,去除大部分懸浮物、有機物、病原菌、氨氮和磷等污染物質,并且在有氧的條件下,使生物團不斷新陳代謝,滲透層永遠處于活性狀態。供氧可有兩種方式,一種是污水在土壤層表面間歇輸入,如地表滲濾;另一種是污水在土層滲濾過程中,使空氣在滲濾層兩側
輸入,如地下滲濾,故該處地下水位應較深,使滲濾層和地下水層之間保持一定距離的不飽和層。地表滲濾按灌水方式分為漫灌、垅灌和噴灌,易散發臭氣,必須遠離居民點。地下滲濾主要為穿孔管在溝內配水,配水長度受限制,故地下滲濾場規模不宜過
大。它不散發臭氣,故可靠近居民點,特別適用于分散的小流量就地處理方案。
2.2穩定塘處理
其凈化機理主要依靠塘中形成的藻菌共生生物體,藻類在陽光照射下進行光合作用,固定CO。,攝取氮磷等營養物和有機質,同時釋放氧,供水中微生物氧化降解有機質,二者相輔相成。有時藻類釋出的氧量不能滿足微生物群體氧化需要時,要由塘水
表面補充供氧。在此過程中可去除大部分懸浮物、有機物、病原菌、氮和磷等污染質。根據塘水中氧的存在情況分為好氧塘、兼性塘和厭氧塘。處理負荷較小,故占地面積較大。在土地遼闊、氣候適宜的地區被廣泛應用。近年來我國在不少城市采用穩定塘
處理污水,效果較好。適用于當地陽光充足、氣溫適宜、土壤滲濾率慢的地區。一般均處于厭氧狀態,即使在好氧塘也是,易散發臭氣,故應遠離居民點,限制了穩定塘的應用。
2.3濕地處理
濕地不僅是“濕的地”,它是一種既不同于水體、又不同于陸地的特殊過渡類型生態系統,為水生、陸生生態系統界面相互延伸擴展的重疊空間區域。濕地類型包括沼澤、河口三角灣、泥灘、泥沼、水塘、三角洲、珊瑚礁、季節性河流、瀉湖、淺海、泥炭地和泛濫草原等。濕地具有生物多樣性富集的特定生物區系,生長棲集著眾多的植物、動物和微生物,因此生物氧化作用強烈。濕地有三大特征:①地表長期或季節性處在過濕或積水狀態,地表生長著濕生、沼生、淺水生植物,且具有較強的生長能力。②生活著適應該特殊環境的微生物類群。③具有水成或半水成土壤。污水在濕地通過土壤建立起來的水生生物生態系統對懸浮物、有機物、植物營養素和病原體等進行凈化,并形成平衡的水生生態系統,形成藻類一浮游生物一水生植物一魚類一水鳥的生態循環系統,使荒蕪的洼塘泥澤變成生機勃勃、風景秀美的濕地,因此在有條件的地區很值得推廣。有的國家應用人工濕地已獲成功,我國在20世紀90年代開始試驗研究人工濕地也取得一定成果。根據污水在濕地內的流態可分為表流濕地和潛流濕地。但人工濕地為滿足天然濕地的生態條件,必須采取許多措施。良好的人工濕地甚至可比天然濕地獲得更好的污水凈化效果,但造價較高,其占地面積比穩定塘小。
3自然凈化系統的分析比較
3.1土地處理系統優缺點
(1)適用范圍最廣泛,我國廣大農村長期使用污水灌溉,有豐富的實踐經驗;
(2)適用于砂質類土壤,土壤滲濾率O.5m/d左右,最高地下水位在滲濾層底部距離大于1.2m,場地坡度小于15%的地區;
(3)在滲濾率過快或過慢土層、喀斯特地層和地下有裂隙巖層的地區不可采用;
(4)地表滲濾可能會造成人體與污水直接接觸,會散發臭氣,應遠離居民點;
(5)地下滲濾不會發生上述問題,可在居民點附近應用,場地面積不宜過大,適用于中小流量污水處理。
3.2穩定塘處理系統優缺點
(1)適用于陽光充足、氣溫適宜、土壤滲濾率較小的地區;
(2)占地面積較大;
(3)塘底土壤滲水嚴重時應加鋪防滲層;
(4)在春秋季散發臭氣嚴重,即使是好氧塘也應遠離居民點;
(5)四周應有保護圍欄。
3.3濕地處理系統優缺點
(1)是值得推廣應用的處理工藝,天然濕地不如土地和池塘廣泛存在,采用機會少;
(2)必要時可采用人工濕地,但建造符合濕地生態條件的人工濕地系統投資較大;
(3)占地面積比穩定塘少。
4討論和建議
(1)自然凈化系統的凈化效果已有大量國內外文獻資料報道,在規劃、場址選定、設計、施工、運行和維護都處于有效管理程序下,基本能滿足當地環境質量標準,我國環境質量標準主要適用于城鎮,建議根據各地農村的具體情況制定適用于當地農村的地方環境質量標準,以利因地制宜地執行。
(2)自然凈化系統均是利用自然界的土壤、池塘、植物和陽光的天然凈化能力,其凈化負荷遠低于人工凈化系統,宜分散就地處理,零星地充分利用附近小規模的土地或池塘凈化污水,使基建造價最低,維護最方便。不宜按傳統習慣集中大量污水在大面積土地或池塘凈化污水。大量的基建投資和維護工作量不適用于農村。
(3)為保證自然凈化系統持續長期地正常運行,宜采用預處理。根據國外經驗宜采用腐化池,因為它造價低、維護管理較簡單。它可截留大量懸浮物和油脂,防止土壤堵塞,池塘內沉積。
(4)如何選定自然凈化系統,筆者根據其各自特點認為:在存在天然濕地的地區,選用天然濕地系統;在土壤滲濾率適當的地區,選用土地處理系統,其中污水量較小時,可選用地下滲濾系統;在土壤滲濾率較低地區,且氣候自然條件適當時,選用穩定塘系統;如土地面積緊張時,可選用人工濕地系統。
(5)自然凈化系統在凈水過程中,可附帶生產農作物、水生植物等副產品,凈化水可回注地下水。為了保證質量,需要采取一定的技術措施,達到人與水、自然的和諧共處,生態平衡。要遵循各自然凈化系統的凈化規律,考慮到冬季、雨季等對凈化的影響;不能投入其無法降解的污染物質;不能破壞自然的和諧生態狀態,防止最終導致破壞自然凈化系統。
(6)農村水環境污染防治工作涉及面廣,影響人口多,對防治我國水環境的面源污染有重大意義,是一項政策性極強的工作,建議明確有關管理部門全面負責,制定適合我國國情的管理程序,補充有關的政策法規,在當地土地利用和水用途規劃指導下,制定各地農村水環境污染防治地方規劃。
(7)要制定完善自然凈化系統技術規程。此類生態條件的人工濕地系統投資較大;
(3)占地面積比穩定塘少。
4討論和建議
(1)自然凈化系統的凈化效果已有大量國內外文獻資料報道,在規劃、場址選定、設計、施工、運行和維護都處于有效管理程序下,基本能滿足當地環境質量標準,我國環境質量標準主要適用于城鎮,建議根據各地農村的具體情況制定適用于當地農村的地方環境質量標準,以利因地制宜地執行。
(2)自然凈化系統均是利用自然界的土壤、池塘、植物和陽光的天然凈化能力,其凈化負荷遠低于人工凈化系統,宜分散就地處理,零星地充分利用附近小規模的土地或池塘凈化污水,使基建造價最低,維護最方便。不宜按傳統習慣集中大量污水在大面積土地或池塘凈化污水。大量的基建投資和維護工作量不適用于農村。
(3)為保證自然凈化系統持續長期地正常運行,宜采用預處理。根據國外經驗宜采用腐化池,因為它造價低、維護管理較簡單。它可截留大量懸浮物和油脂,防止土壤堵塞,池塘內沉積。
(4)如何選定自然凈化系統,筆者根據其各自特點認為:在存在天然濕地的地區,選用天然濕地系統;在土壤滲濾率適當的地區,選用土地處理系統,其中污水量較小時,可選用地下滲濾系統;在土壤滲濾率較低地區,且氣候自然條件適當時,選用穩定塘系統;如土地面積緊張時,可選用人工濕地系統。
(5)自然凈化系統在凈水過程中,可附帶生產農作物、水生植物等副產品,凈化水可回注地下水。為了保證質量,需要采取一定的技術措施,達到人與水、自然的和諧共處,生態平衡。要遵循各自然凈化系統的凈化規律,考慮到冬季、雨季等對凈化的影響;不能投入其無法降解的污染物質;不能破壞自然的和諧生態狀態,防止最終導致破壞自然凈化系統。
(6)農村水環境污染防治工作涉及面廣,影響人口多,對防治我國水環境的面源污染有重大意義,是一項政策性極強的T作,建議明確有關管理部門全面負責,制定適合我國國情的管理程序,補充有關的政策法規,在當地土地利用和水用途規劃指導下,
制定各地農村水環境污染防治地方規劃。
(7)要制定完善自然凈化系統技術規程。此類凈化系統的良好運行主要與自然條件密切相關,我國幅員遼闊,各地自然條件差異懸殊,現有技術規程對自然凈化系統僅作原則規定,難以具體指導此類工程建設,建議制定各類自然凈化系統的規劃、場址評估、設計、施1=、運行和維護的地方技術規程,具體指導工程建設,保證丁程質量和長期有效運行。
(8)農村水環境污染防治工程能否上馬關鍵是資金。建議的自然凈化系統雖然比人工凈化系統的投資少得多,但畢竟要有一定的建設和維護資金。建議有關行政管理部門制定有效的、能保證系統長期運行的財政機制,對財務作出合理安排。
5小結
農村水環境污染防治工作已開始提到議事日程。本文從宏觀出發,針對我國農村的現狀,根據防治工作的初步認識,提出自然凈化系統是最適合農村實際的技術方案。它是可行的,因為它主要利用農村固有的自然凈化資源作為防治手段;它是可操作的,因為它投資最少,維護管理最簡單,最易于操作;它是可靠的,因為它已獲得國內外大量文獻資料證實,在有效管理下可保護居民的身體健康和環境質量。為了有序有效地開展此項丁作,有些基礎工作應該進行,為此提出若干建議,希望對推動農村水環境污染防治工作有所幫助
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