孫增峰，劉云帆

(中國城市規(guī)劃設計研究院，北京 100037)

近年來，農村傳統(tǒng)生產生活方式和資源開發(fā)利用方式所導致的水環(huán)境污染問題日趨嚴重，污染事故時有發(fā)生，給生態(tài)安全、飲用水安全帶來了極大的危害，對居住在農村地區(qū)人民生產、生活造成了直接或間接的威脅，也很大程度上影響到了農村地區(qū)生態(tài)安全和農村經濟發(fā)展[1-3]?！兜谝淮稳珖廴驹雌詹楣珗蟆窋祿@示，農村環(huán)境污染嚴重，而農業(yè)源主要污染物排放已經成為水環(huán)境污染的最主要來源[4-6]。研究表明，農業(yè)源主要污染物化學需氧量(COD)、總磷(TP)、總氮(TN)的排放量分別占到總排放量的約43%、67%和55%[7]。與點源污染相比，面源污染在時間上具有長期性和滯后性，同時空間上的分散、量大面廣等特征也致使其治理難度更大[8]。另一方面，農村居民生活污水處理率普遍偏低，污水直排，垃圾堆放堵塞河道等問題加劇了水體水質的惡化[9-11]。盡管目前在城鎮(zhèn)污水及水環(huán)境治理上已有較豐富的實踐研究和治理經驗，但針對農村水環(huán)境面臨的問題還沒有引起足夠的重視[12]。為了從根源上改善水環(huán)境，削減入河污染物總量，迫切需要從全流域角度開展統(tǒng)籌分析與治理工作[13]。從建立農村污水治理體系出發(fā)，開展農村污染成因調查與分析，綜合實踐過程的技術適用性和經濟性，提出適合農村水環(huán)境治理的“控源截污”農村污染削減方案，著重闡述了適合農村水環(huán)境治理的系統(tǒng)化措施，提出了針對農村水環(huán)境治理特點的工作建議，為同類水環(huán)境綜合整治項目提供應用實踐參考。

1 竹溪縣概況

竹溪縣處于漢江最大支流堵河上游，是南水北調中線工程水源區(qū)之一。地形以山地和丘陵為主，山地氣候特征明顯。竹溪河流域位于竹溪縣北側，流域面積659km2，河流長度69.3km。

竹溪縣2018年常住人口為31.66萬人，城鎮(zhèn)化率為37.98%。竹溪河流域范圍內城鎮(zhèn)建設用地面積僅占流域面積的1.5%。農田規(guī)模為24.36萬畝，占流域土地總面積的25.42%。流域內山川縱橫、地形坡度較大，加之降雨強度高，水土流失較為嚴重；且種植集中區(qū)域農藥化肥使用量較大，據統(tǒng)計，2017年化肥使用量3.82萬t、農藥使用量176t，化肥施用強度高于國際警戒線水平，農藥施用強度高亦高于十堰市平均水平，導致農田徑流污染總量高、分布廣。

竹溪河部分河段存在污染，水質在Ⅳ類至Ⅴ類之間波動，達不到水功能區(qū)水質要求。位于竹溪河上游郊野地區(qū)的延壩橋監(jiān)測斷面(市控)顯示2018年8月至2019年3月共監(jiān)測213d，達標天數僅為18d，達標率8.45%，其主要污染物為氨氮和總磷。

2 農村污染成因調查與分析

2.1 農村面源與養(yǎng)殖污染調查

由于流域范圍內以農業(yè)地區(qū)為主，占比高、分布廣，農地超過25%，污染排放總量大，如圖1所示。且由于地形影響，用地緊張，農田更集中于濱河區(qū)域，污染極易入河。同時竹溪河流域內化肥施用強度仍較高，超出十堰市平均水平，畜禽養(yǎng)殖也以農戶散養(yǎng)為主，規(guī)?；B(yǎng)殖率不到5%，基本無糞便處理設施。畜禽養(yǎng)殖業(yè)產生的廢水一般為高濃度有機污染廢水，直排入河加劇了流域水體污染。

圖1 竹溪河流域內農田分布圖

2.1.1農田面源污染排放量統(tǒng)計

根據流域內農田分布測算農田徑流污染負荷，污染物排放系數參照《第一次全國污染源普查：農業(yè)污染源肥料流失系數手冊》《畜禽養(yǎng)殖業(yè)源產排污系數手冊》，結合《竹溪縣“十三五”水污染防治和水土保持規(guī)劃》綜合確定。入河系數參考漳河水庫流域[14]取15%，測算流域內農田徑流COD污染負荷約為365.2t/a、氨氮約為6.5t/a、TN約為22.1t/a、TP約為2.2t/a。從流域分布上來看，竹溪河上游農田分布較廣，農田徑流污染物排放量最大，污染負荷貢獻率達到43.8%；下游次之，污染負荷貢獻率占31.4%；城區(qū)段最少，污染負荷貢獻率占24.8%。

2.1.2禽畜養(yǎng)殖污染排放量統(tǒng)計

根據估算，流域內2017年總養(yǎng)殖規(guī)模約為35.54萬頭豬，水坪鎮(zhèn)和蔣家堰鎮(zhèn)養(yǎng)殖量較大。雖然竹溪規(guī)?；B(yǎng)殖已經取得較好的成效，但仍有大量畜禽養(yǎng)殖以農戶散養(yǎng)為主，全縣規(guī)?；B(yǎng)殖率仍較低，按照規(guī)?；笄菁S便處理率約70%，現狀分散式畜禽養(yǎng)殖基本沒有處理設施來估算?？偺幚砺始s為23.3%，入河系數取14%，流域內畜禽養(yǎng)殖COD、氨氮、總氮和總磷污染負荷分別約為233.2、41.8、75.7、10.4t/a?？傮w而言，水坪鎮(zhèn)、蔣家堰鎮(zhèn)的污染貢獻率相對較高，分別占30%和22%，縣城所在地城關鎮(zhèn)的排放貢獻率達到14%?？傮w上看，由農業(yè)種養(yǎng)殖造成的面源污染占到總污染排放量的17%左右。

2.2 農村生活污水污染調查

流域范圍內鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)目前建設有4座鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理站，處理規(guī)模共4700t/d，覆蓋農村人口不足8.5%；已建人工濕地、AOBR污水處理站等分散設施總規(guī)模為2045t/d，覆蓋村莊約為65%。還有大量農村地區(qū)生活污水未能有效收集處理，據此初步測算，流域范圍內現狀農村總的污水處理率不足60%，污染排放量較高。

2.2.1農村生活污水處理率測算

流域范圍內現狀農村人口達到13.2萬人，由于地形復雜、河谷縱橫交錯，農村人口居住較為分散，一個村隨灣就片集中居住有5～15處之多。根據人均產污量72L/人/d測算竹溪河流域內農村生活污水總量約為9518t/d。

流域內農村生活污水收集處理方式包括以下三種，如圖2所示，①納入鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠集中處理。流域已建成運營城關鎮(zhèn)污水廠、東城污水廠、蔣家堰鎮(zhèn)污水處理廠、中峰鎮(zhèn)污水廠、龍壩鎮(zhèn)污水廠及水坪鎮(zhèn)污水廠等6座污水處理廠。根據現狀鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠收水范圍和村莊分布，測算鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠納管收集范圍內村莊人口僅約為1.12萬人，僅占農村總人口的8.5%。在城鎮(zhèn)近郊農村，污水收集管網最后一公里瓶頸仍未突破。從主管道延伸至農戶家的“毛細管網”尚未建立，導致部分農戶污水直排河道，污染環(huán)境。②通過人工濕地、AOBR污水處理站分散處理。流域已建分散式農村污水處理設施56座，處理工藝以人工濕地和AOBR污水處理站為主，總規(guī)模2045t/d，處理率約為21.5%。③實施農村環(huán)境綜合整治工程的村莊普遍采用化糞池處理。流域內實施農村環(huán)境綜合整治工程的村莊覆蓋率65%，其中與鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠收水范圍重疊村莊面積約占村莊總面積的26.3%，即鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠收水范圍外，村莊農村環(huán)境綜合整治覆蓋率約為38.7%，按照處理率70%估算，即實施農村環(huán)境綜合整治村莊的約占農村生活污水排放總量的27.1%。

圖2 竹溪河流域內村莊建設用地分布與集中污水廠收水范圍對比

綜上，測算農村污水集中處理率為30%，加上實施農村綜合整治的村莊，農村總污水處理率為57%。

2.2.2農村生活污水污染物排放量測算

流域納入鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水廠處理的村莊人口約1.12萬人，根據人均產污量72L/人·d測算納入鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水廠處理的農村生活污水總量約為806.4t/d，約占農村生活污水排放總量的8.5%。這部分農村生活污水經鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水廠達標處理后，COD、氨氮、TN、TP排放量分別約為14.72、1.47、4.42、0.15t/a。

流域已建分散式農村污水處理設施以人工濕地、AOBR污水處理站為主，總規(guī)模2045t/d，約占農村生活污水排放總量的21.5%。出水標準均為一級B，村莊處理后COD、氨氮、TN、TP排放量分別約為44.79、5.97、14.93、0.75t/a。

其他未收集污水的分為兩部分：一是已經實施農村環(huán)境綜合整治的村莊，普遍采用化糞池簡易處理；二是未實施農村環(huán)境綜合整治的村莊，生活污水直接排放。估算這兩部分污水COD、氨氮、TN、TP排放量分別約為451.8、110.2、137.7、12.1t/a。

綜上，全流域農村生活污水COD、氨氮、TN、TP排放量分別約為511.3、117.6、157.1、13.0t/a。

3 控源截污-農村污染削減方案

3.1 農村污染治理體系

根據現場調研與分析，流域農村地區(qū)水環(huán)境污染主要分為三類，生活污水，包括直排污水和處理后的尾水；農田村莊面源污染；畜禽養(yǎng)殖污染。

由于農業(yè)地區(qū)相對分散，尤其種植與養(yǎng)殖污染產生范圍廣，負荷產生量、產生時間隨機性高，很難進行集中收集控制，不能簡單套用城市污染控制模式[15]。為此，方案創(chuàng)新構建了農村污染綜合治理體系，如圖3所示，將各類污染源統(tǒng)籌考慮，充分發(fā)揮自然凈化功能，構建從源頭到末端的系統(tǒng)治理方案，推進農村面源污染與生活污染的聯動治理，仿照海綿城市建設，構建農村污染源100%覆蓋的農村海綿體系，并結合鄉(xiāng)村振興，打造海綿鄉(xiāng)村，提高農村生產生活品質，提高生活生產效率，進一步降低污染物產生量。

圖3 農村污染系統(tǒng)治理體系

針對農村生活污染，重點完善現有污染收集處理體系，提高收集處理效率；針對農田面源污染，加強測土施肥等科學引導，減少農藥化肥用量，優(yōu)化種植結構形式，發(fā)展生態(tài)種植；針對養(yǎng)殖污染，合理劃定禁限養(yǎng)區(qū)，引導開展規(guī)模化養(yǎng)殖、生態(tài)養(yǎng)殖等，從源頭上減少污染物的產生。各類措施相互銜接，構建完整的農村污染控制體系。

3.2 農村生活污水治理

流域內現狀農村居民點分布較多，農村生活污水對流域污染物貢獻占全部點源污染的19%左右，是流域水環(huán)境治理需要重點解決的問題之一。農村污水治理不能照搬城市經驗，《農村人居環(huán)境整治三年行動方案》中重點指出：梯次推進農村生活污水治理。根據農村不同區(qū)位條件、村莊人口聚集程度、污水產生規(guī)模，因地制宜采用污染治理與資源利用相結合、工程措施與生態(tài)措施相結合、集中與分散相結合的建設模式和處理工藝。結合流域村落和農戶分布情況等現狀，流域范圍內農村治理模式采用市政接管處理模式、鎮(zhèn)村集中處理模式和住戶分散處理模式：

(1)“市政接管”模式，如圖4所示：對于具備接入城鎮(zhèn)污水管網條件的村莊，優(yōu)先考慮將污水接入市政管網，由城鎮(zhèn)污水處理廠統(tǒng)一處理，其中符合以下條件的自然村落，生活污水建議直接納入城鎮(zhèn)污水管網統(tǒng)一集中處理：①村內有市政污水管道直接穿過；②生活污水可以依靠重力流直接流入市政污水管道；③距污水處理廠(站)2km范圍內的村莊。

圖4 “市政接管”處理模式示意圖

其中，村莊污水管網布置主要遵循如下原則：①新建管網應采用雨、污分流制排水，或采用不完全分流制?，F狀雨污水合流管網，有條件的，應進行雨污分流改造，現狀管網或渠道可作為雨水管網或渠道，新建污水管網；無改造條件的，近期可采用截流式合流制，遠期再進行分流制改造。②排水管道應與村莊國土空間規(guī)劃相結合，充分考慮村莊布局、風俗習慣、地質條件等特點，合理確定管線位置、排水方向和分區(qū)，盡量減少對現狀設施的破壞，降低施工和維護管理難度，原則上管道宜敷設在綠化帶內或規(guī)劃道路下，應充分利用現狀地形坡度，在干管埋深合理的情況下，優(yōu)先采用重力排水，盡量降低工程投資。

(2)村級集中處理模式，見表1。對于不具備接入城鎮(zhèn)污水廠條件、居住相對集中且排放要求高的大中型村莊，可將一個或相鄰村莊的居民生活污水集中收集，采用村級集中處理設施進行處理。該處理模式適用于布局相對集中、人口規(guī)模較大的地區(qū)，綜合考慮地形條件、河網分布等因素，以片區(qū)為單位的單村或多村的生活污水處理。污水治理設施以布局緊湊的單村或多村為處理單元，集中收集村莊污水后統(tǒng)一處理。

表1 農村生活污水集中處理推薦工藝

(3)“住戶分散處理”模式對于小型村莊和居住分散不易集中收集或管網敷設難度較大的村莊或零散農村，按住戶集中度分區(qū)域就近收集污水，就地采用化糞池、庭院式人工濕地等設施進行污水處理。該處理模式適用于布局分散、人口規(guī)模小、地形條件復雜、污水不易收集的單戶或相鄰農戶的生活污水處理。污水治理設施一般布置在農戶周邊，與分散收集系統(tǒng)的排水口相連，強調就近處理。

3.3 農田面源污染控制

農田面源污染通過源頭-過程-末端三層體系進行控制，如圖5所示。源頭控制肥料施用量，優(yōu)化種植結構；過程控制農田排水，增加排水的自然凈化過程，減少排水攜帶污染物量；末端采用植被緩沖、濕地凈化系統(tǒng)，避免污染物直接入河。

圖5 農業(yè)面源污染控制結構圖

推廣測土施肥與生態(tài)化種養(yǎng)殖技術，源頭減少農藥化肥用量。開展耕地質量等級調查評價與檢測，通過田間試驗，優(yōu)化施肥參數，完善肥料配方。提高糧棉油等主要農作物測土配方施肥技術覆蓋率，逐步實現測土配方施肥全覆蓋，力爭主要農作物測土配方施肥技術覆蓋率提高到95%以上，化肥農藥利用率提高到 40%以上。推進綠肥種植示范，積極探索冬閑田集中地區(qū)種植綠肥和茶園套種綠肥模式。推動實現竹溪河流域化肥用量負增長、化肥利用率顯著提升。

加強分區(qū)引導控制，優(yōu)化種植結構與分布，降低水土流失。竹溪河流域內山川縱橫，地形坡度是造成水土流失，加劇種植面源污染重要原因。規(guī)劃針對不同坡度農田實施差異化種植污染控制，減少農田N、P流失：①25°以上陡坡地開展精準滅荒、退耕還林、封山育林工程；②15°～25°緩陡坡地結合周圍山區(qū)林地優(yōu)勢發(fā)展林果、茶場、中藥材種植為主的生態(tài)觀光農業(yè)；③6°～15°緩坡農田因地制宜實施坡改梯，建設截水溝、排水溝、排洪溝等坡面排蓄工程，加強坡地徑流調控，推進蔣家堰、龍壩、中峰、縣河鎮(zhèn)高標準農田整治，減少水土流失；④對于6°以下平地和平坡農田，強化源頭農業(yè)面源污染綜合治理，開展測土施肥，鼓勵發(fā)展規(guī)?；袡C生態(tài)農業(yè)，開展高標準基本農田土地整治。通過種植產業(yè)模式生態(tài)化，控制農業(yè)灌溉用水總量，發(fā)展生態(tài)高效稻田綜合種養(yǎng)模式。推廣“畜+沼+糧/果/菜”“戶用蓄糞池+田間調節(jié)池+大田利用”“林(果)-畜-糧”等循環(huán)種養(yǎng)殖模式，促進飼草、林下畜禽增收，實現糞污就地就近消納、生態(tài)循環(huán)利用。

構建濱河緩沖凈化體系，進一步降低入河污染。農田面源污染物質大部分隨降雨徑流進入水體，在其進入水體前，通過建立生態(tài)攔截系統(tǒng)，有效阻斷徑流水中氮磷等污染物進入水環(huán)境，是控制農田面源污染的重要技術手段。目前農田面源污染過程阻斷常用的技術有兩大類：一類是農田內部的攔截，如稻田生態(tài)田埂技術、生態(tài)攔截緩沖帶技術、生物籬技術、設施菜地增設填閑作物種植技術、果園生草技術等；另一大類是污染物離開農田后的攔截阻斷技術，包括生態(tài)攔截溝渠技術、生態(tài)護岸邊坡技術等[16]。這類技術多通過對現有溝渠的生態(tài)改造和功能強化，或者額外建設生態(tài)工程，利用物理、化學和生物的聯合作用對污染物主要是氮磷進行強化凈化和深度處理，不僅能有效攔截、凈化農田氮磷污染物，而且滯留土壤氮磷于田內和(或)溝渠中，實現污染物中氮磷的減量化排放或最大化去除以及氮磷的資源化利用[17]。為進一步降低入河污染，規(guī)劃在竹溪河沿岸因地制宜建設生態(tài)田埂或攔截溝、草林復合植被緩沖帶、沼澤濕地過濾帶和礫石植被緩沖帶[18]。

3.4 養(yǎng)殖污染控制

按照“規(guī)模養(yǎng)殖、綜合治理”要求，推廣規(guī)模養(yǎng)殖，逐步縮小散養(yǎng)比例。劃定規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖區(qū)域，優(yōu)化養(yǎng)殖區(qū)域布局。依法科學劃定禁限養(yǎng)區(qū)。建設畜禽標準化規(guī)模養(yǎng)殖場，實現畜禽標準化、規(guī)模化、現代化養(yǎng)殖，并著力調整畜禽養(yǎng)殖業(yè)結構，優(yōu)先發(fā)展生態(tài)型和資源綜合利用型的畜禽養(yǎng)殖場，實現清潔生產，生態(tài)養(yǎng)殖，種養(yǎng)結合，逐步形成“養(yǎng)殖—沼氣—種植”三位一體的生態(tài)農業(yè)新格局，加強規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場廢棄物無害化處理和資源化利用，實現規(guī)模養(yǎng)殖場糞污處理設施裝備配套率提高到95%以上、畜禽養(yǎng)殖廢棄物資源化利用率達到75%，促進畜牧業(yè)轉型升級。

竹溪縣非規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖較為普遍，非規(guī)模養(yǎng)殖場戶點多面廣，由于其生產管理水平總體較低，糞污處理設施配套不到位，糞便污水不當處理極易對周邊環(huán)境造成污染，已成為當前推進畜禽養(yǎng)殖污染防治工作的難點。非規(guī)模養(yǎng)殖場戶糞污產生總量相對較少，種養(yǎng)結合是其最經濟、最有效的處理利用方式。針對非規(guī)模養(yǎng)殖，規(guī)劃以自然村為單元推廣集中養(yǎng)殖模式，由村民提供雞鴨苗，村委會提供集中養(yǎng)殖區(qū)。

以水坪鎮(zhèn)紀家山村為例，結合林地、水田、池塘發(fā)展四處生態(tài)循環(huán)種養(yǎng)區(qū)，發(fā)展林下放養(yǎng)、茶園散養(yǎng)和稻田養(yǎng)蝦等，滿足農戶雞鴨養(yǎng)殖和適度水產養(yǎng)殖需求；在生態(tài)養(yǎng)殖區(qū)嚴格施行無污染清糞和低污染養(yǎng)殖技術，如圖6所示，積極引導其利用自有田地、流轉土地，或對接周邊種植戶建立糞肥供應關系，實現糞污就地就近消納、生態(tài)循環(huán)利用。同時，鼓勵非規(guī)模養(yǎng)殖場戶應用發(fā)酵床或墊料養(yǎng)殖模式，實現畜禽糞污零排放，從而實現零污染入河。配套建有戶用沼氣或沼氣工程的非規(guī)模養(yǎng)殖場戶，進一步打通“畜+沼+糧/果/菜”等種養(yǎng)循環(huán)途徑，提高糞污利用效率。在非規(guī)模養(yǎng)殖場戶密集區(qū)，積極推廣“戶用蓄糞池+田間調節(jié)池+大田利用”種養(yǎng)結合模式，建立社會化集中收集處理體系，解決糞污還田利用“最后一公里”問題。

圖6 水坪鎮(zhèn)紀家村生態(tài)循環(huán)種養(yǎng)示意圖

3.5 建設農業(yè)面源污染綜合治理示范區(qū)

以流域水環(huán)境保護和竹溪河水庫飲用水源保護為目標，以蔣家堰和中峰鎮(zhèn)的黃土嶺片區(qū)、小南溝村、龍壩茶園、青草坪老貢米基地片區(qū)等為重點，建設竹溪河源頭農業(yè)面源污染綜合治理示范區(qū)，如圖7所示，集中推行田間化肥和農藥減量使用、生物肥應用示范、生態(tài)溝塘渠消減氮磷技術，加強污糞存儲池、秸稈農膜回收利用、生態(tài)種養(yǎng)殖和規(guī)模化養(yǎng)殖、農村生活污水處理，從水土資源保護、農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)修復、農業(yè)農村環(huán)境治理、農村綠色能源建設、農業(yè)產業(yè)產能提升、農業(yè)可持續(xù)發(fā)展示范建設等方面加強對農業(yè)資源的保護和農業(yè)突出環(huán)境問題的治理，依托山區(qū)良好的生態(tài)環(huán)境優(yōu)勢和綠色資源條件，推廣有機綠色循環(huán)農業(yè)生產方式，把有機農業(yè)、智慧農業(yè)、鄉(xiāng)村振興、美麗鄉(xiāng)村建設等結合起來，形成三產融合的高效農業(yè)示范區(qū)。

圖7 竹溪河源頭農業(yè)面源污染綜合治理區(qū)技術路線

4 結論

農村生活污水治理的重點是完善污染收集處理體系。結合地形地貌、污水收集設施及居民點分布等現狀條件，靈活選擇市政接管、鎮(zhèn)村集中或住戶分散處理模式。針對農田面源污染，需加強測土施肥等科學引導，減少農藥化肥用量，優(yōu)化種植結構形式，發(fā)展生態(tài)種植；針對養(yǎng)殖污染，應合理劃定禁限養(yǎng)區(qū)，引導開展規(guī)?；B(yǎng)殖、生態(tài)養(yǎng)殖等。從源頭上減少污染物的產生。

農村污水點多面廣、收集處理困難，除了補全設施短板，還應在農村地區(qū)積極踐行和倡導綠色生產生活方式。從源頭減少污染的使用和排放，充分利用綠色設施的凈化作用降低污染物的入河量，開展海綿鄉(xiāng)村建設，從而提高綠色基礎設施的覆蓋水平。