耿舒暢,關宇辰

(大連民族大學 建筑學院，遼寧 大連 116605)

針對中國北方農村污水直排及水環(huán)境改造的問題研究
——以大連市普蘭店區(qū)小鹽場周邊村鎮(zhèn)為例

耿舒暢,關宇辰

(大連民族大學 建筑學院，遼寧 大連 116605)

隨著中國城市化進程的加深，農村傳統(tǒng)的生產、生活方式都發(fā)生了較大改變，農村生態(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題中較為凸顯的一個，這不但制約了農村區(qū)域經濟的發(fā)展，而且與建設社會主義新農村的發(fā)展方向背道而馳?；诒狈睫r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)小鹽場周邊的三個自然村落作為探究對象，結合當地居民的生產生活模式以及實際經濟狀況提出具體的解決思路和辦法，探索出一套相對完善的農村污水處理和建設宜居村鎮(zhèn)的工作對策，為北方地區(qū)村鎮(zhèn)規(guī)劃改造提供參考。

農村；污水直排；水環(huán)境；村鎮(zhèn)景觀

1 水質污染情況

普蘭店區(qū)下轄11個街道、5個鎮(zhèn)、2個鄉(xiāng)、1個滿族鄉(xiāng)，截至2016年，普蘭店區(qū)人口73.9萬。選擇普蘭店區(qū)所轄的7個鄉(xiāng)鎮(zhèn)作為調研對象，16個供水工程作為檢測取樣點。2012年，檢測數量120份(枯水期和豐水期各一次，下同)，2013年檢測數量100份，2014年檢測份數80份，共計300份。嚴格遵照現行《生活飲用水標準檢驗方法》(GB/T5750-2006)對取樣點的水質進行檢測，4 h內完成水樣的采集、保存、運送以及樣品最終送達實驗室。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檢測；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指標檢測，其中檢測指標包括：色度、渾濁度、肉眼可見物、pH值、各類金屬和化合物質以及總硬度，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19個項目的指標檢測。水樣檢測儀器設備有：分光光度計、 PHS-3C型PH計、濁度儀。針對檢測指標項目的評價，參照《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB T5749-2006)。

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

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

對表1數據進行分析：橫向比較，枯水期和豐水期季節(jié)不同，檢測合格率差異較大；縱向比較，2012-2014年，周邊農村生活水質合格率逐年下降，三年平均合格率為64.67 % ，其中不合格指標包括：渾濁度、可見物、色度、耐熱大腸菌群、消毒劑指標、硝酸鹽、錳等。經過進一步調查發(fā)現，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致地下水被污染。

2 生活污水排放現狀及成因

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

(1)村鎮(zhèn)居民一直沿用的污水直排方式是造成整個區(qū)域內水環(huán)境極度惡劣的主要原因。由于當地的生產很少使用有機肥澆灌作物，人畜排泄物也就無需再蓄積起來，而是連同生活污水一起直接排放到污水渠中。調查中發(fā)現很多住戶直接將衛(wèi)生間架設在排污渠上，糞水直接落入水渠中。由于人畜糞尿中的氨氮溶淋性較強，這就造成該區(qū)域污水氨氮含量偏高，加之當地的污水渠完全依靠自然雨水的沖刷來達到整體水質凈化的需求，導致在干旱少雨的東北農村地區(qū)存在一種普遍現象，散發(fā)著惡臭的排污明渠或是橫穿或是環(huán)繞在整個村鎮(zhèn)周圍，增加相應的污水處理系統(tǒng)是解決這一現象的根本方法。

(2)不良的垃圾丟棄方式和垃圾固液不分的現狀加劇了這一區(qū)域內污染的擴散。小鹽場周邊三個自然村(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。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，并通過滲透的方式緩慢地污染著深層的地下水，而當地居民主要依靠打井和水塘積水的方式獲得生活、灌溉用水。調查中發(fā)現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，經過簡單的沉淀后就澆灌菜地。這不僅增加了污水擴散的范圍，更加劇了污染物對居民身體健康的危害。

3 改造構想與措施

根據大連市普蘭店區(qū)小鹽場周邊村鎮(zhèn)居民的生產生活方式、行為習慣、利害關系等因素綜合考慮，采用傳統(tǒng)污水地表漫流的土地處理系統(tǒng)，將現有排污渠的改造與周圍村落的景觀營造相結合，在保證低能耗、低投入的前提下解決當地居民直排污水凈化的問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)惡化的問題。

3.1 采用高效率、低成本的污水處理技術

針對當地氨氮為主要污染源的廚房、衛(wèi)生間的直排污水，在參考了國內不同類型的農戶污水分散式土地處理系統(tǒng)后，在武漢大學張亮先生針對滇池北岸居民散戶污水處理提出的改良型三格化糞池、復合基質慮床和人工濕地系統(tǒng)的新型組合工藝基礎上進行了改良，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凈化問題，而且在污水匯集到河道后，利用排污渠的地勢坡度分段對污水進行反復的循環(huán)凈化。這種利用當地原有排水渠的地勢差達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和巨額的管網建設費用，也不需要消耗大量的清潔水作為污染物的輸送介質，同時完全消除了凈化系統(tǒng)自身對動力電源的依賴。這種凈化方法操作簡單、成本低廉、更適合當地的經濟條件。

圖3 原污水處理流程圖

圖4 改良后污水處理流程圖

3.2 因地制宜地進行技術改良

由于南北方的地域、氣候、土壤等條件的差異，在具體的實施過程中需要根據項目實際環(huán)境進行相應的調整和優(yōu)化，從而達到排污渠凈化系統(tǒng)改造的最高性價比。本文針對北方地區(qū)耕種習慣和農作物使用情況，將廢棄的秸稈粉碎后加入到復合基質濾床里。通過模擬實驗，加入秸稈后的基質慮床在單次過濾污水時就能將污水中的氨氮含量降低50 %。為了增加慮床對污水過濾的效能，對排污渠兩側的緩坡和整個河道再次進行優(yōu)化改造，如圖5。

圖5 改良后排水渠斷面

首先通過改造將排水渠側壁設計為梯田式的階梯吸附過濾系統(tǒng)，變相延長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的緩坡上經過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段落，在每個段落的河道內設有多重植物基質吸附慮床，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濾和凈化。經過以上的技術改良，使得污水在水渠中的凈化次數翻倍提升，整個土地凈化系統(tǒng)的時效性得以延長。

3.3 結合居民的實際生產生活需求增設新功能

改良后的凈化系統(tǒng)除了滿足對水質凈化的功能外，還需要充分考慮到當地居民實際生產生活中的其他需求，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上演化而來的，所以改造后的排污渠依然要具有泄洪功能，如圖6。

圖6 排水渠的過濾及防洪功能

將河道中的慮床底部進行了抬高鏤空處理，這樣既能夠滿足瞬時雨量增大帶來的洪峰排泄的問題，也能夠滿足枯水期污水量少、流速緩慢的過濾問題。另外，針對附近居民就近取水澆灌作物的需求，在河道上分段設計了多處集水池，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繼續(xù)流回到主河道內。集水池的設計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地居民的實際生產生活需求，比單純的土地漫流處理系統(tǒng)具有更強的適應性和生命力。

3.4 注重和周圍村鎮(zhèn)環(huán)境的整合與提升

由于小鹽場當地的排污渠橫穿了三個自然村，明渠兩側的空間自然演變?yōu)榫用襁M出村落的通道，排污渠的改造必然會影響到兩側居民的出行與生活。從項目對當地未來的發(fā)展角度看，其價值不應該僅僅體現在水質凈化這一個環(huán)節(jié)上，改善村鎮(zhèn)的整體環(huán)境、提升居民的生活質量和幸福感也尤為重要。過去在涉及到此類課題時往往只注重凈化技術問題，忽視了與之相關的環(huán)境問題。經過本次課題的研究，未來的農村污水明渠改造項目應該將環(huán)境因素一并納入到研究范圍中來，既要完成水質凈化的目的，又要考慮到居民與水渠改造項目之間的關系，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 語

本次課題在武漢大學張亮先生提出的改良型三格化糞池、復合基質慮床和人工濕地系統(tǒng)的新型組合工藝基礎上進行了改進，以大連市普蘭店區(qū)小鹽場周邊的三個村為代表，針對東北農村污水直排及水環(huán)境改造的問題提出了設計方案，方案利用秸稈作為吸附基質，采用土地漫流凈化處理的方式，結合當地居民的生產生活方式，對排污渠功能進行設置，對周邊整體景觀進行改造。該方案既節(jié)省資金又節(jié)約能源，同時具有提升村鎮(zhèn)整體環(huán)境的功能，對解決北方農村水環(huán)境和村鎮(zhèn)景觀建設提供參考，但仍有以下四個問題有待解決：

(1)從宏觀上看，雖然早在“八五”、“九五”期間中科院沈陽應用生態(tài)所的研究就已經表明，中國北方寒冷地區(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計，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行專項扶持，并通過立法明確村鎮(zhèn)污水處理設施標準，那么將大大加快中國農村水環(huán)境問題的解決。

(4)從效能上看，土地吸附原理對于工業(yè)污水中金屬物質的吸附作用還不明顯，這是需要進一步研究的問題。

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

[2] 嚴婷婷,王紅華,孫治旭,等. 滇池流域農村生活污水產排污系數研究[J]. 環(huán)境科學導刊, 2010, 29(4):46-48.

[3] 馬靜, 董曉方. 農村環(huán)境污染現狀及治理對策[J]. 農業(yè)災害研究, 2012, 2(3):86-88.

[4] 王延華. 生態(tài)土壤系統(tǒng)對生活污水的處理賢能及氮循環(huán)過程研究[D]. 上海：上海交通大學環(huán)境科學與工程學院, 2008.

[5] 陳茂霞, 王歡, 周后珍,等. 成都市城鄉(xiāng)結合部排污渠污水水質規(guī)律分析[J]. 四川環(huán)境, 2013, 32(3):66-71.

[6] 武倩倩，任加國，王其芳. 城鎮(zhèn)排污河道地下水有機污染研究[J].安徽農業(yè)科學， 2014，42(6) : 1813 -1814.

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

(責任編輯 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)務費專項資金資助項目。

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

2096-1383(2017)01-0067-04

S

A