辽宁省锦州市农村黑臭水体治理策略研究
作者: 张殿权
摘 要:按照山水林田湖草生态保护修复的理念,遵循锦州市农村地区生态系统的整体性、系统性、动态性规律,通过现状调查、成因分析、治理措施和技术比选,提出了从流域范围谋划水环境整治,以在农村局部实施污染源治理为基础的农村黑臭水体治理模式;建立了以分散集中处理和资源化应用为核心的农村生活污水治理方式;形成了集中养殖与分散养殖区分的农村畜禽养殖粪污治理的创新模式,实现种养平衡与粪污资源化利用。针对农村黑臭水体治理工作,提出构建不同层级政府之间的多元化协作机制、以乡镇政府为实施主体的创新项目管理模式,为我国东北地区农村黑臭水体治理提供参考和借鉴。
关键词:农村黑臭水体;控源截污;畜禽粪污;垃圾治理;清淤疏浚
中图分类号:X52 文献标志码:A 文章编号:1674-7909(2024)23-146-4
DOI:10.19345/j.cnki.1674-7909.2024.23.031
0 引言
据相关统计数据,截至2020年,锦州市共有23条黑臭水体,总水域面积约7.89万m2,占辽宁省农村黑臭水体总面积的61%,涉及锦州市4个县区,35个自然村,5.46万人。因此,锦州市农村黑臭水体问题亟须解决,也成为锦州市在发展过程中面临的紧迫任务之一。按照山水林田湖草生态保护修复的理念[1],充分考虑我国东北地区农村实际情况,分析总结辽宁省锦州市农村黑臭水体治理试点项目的实施经验,以期为我国东北地区的农村黑臭水体治理提供参考和借鉴。
1 锦州市农村黑臭水体现状调查及成因分析
以锦州市黑山县半南村村内坑塘为例,进行黑臭水体现状调查及成因分析。半南村村内坑塘长110 m、宽80 m、水深0.8 m,水域面积8 800 m2,其水系影响范围涉及半南村、半西村、半东村3个村庄。在这3个村庄中,部分家庭接入自来水,其他家庭则以自家地下水井为水源。村庄内部的水体流经车屯排干河道。通过现场踏勘和调研,发现半南村村内坑塘周边的基础设施建设不完善,缺乏污水截留设施。居民生活污水有的直接泼洒在街道上,有的排入雨水沟,还有的排入自家渗井后外溢至路面,最终这些污水形成径流排入坑塘。此外,在土堤自然岸带区域,生活垃圾被随意倾倒[2]。坑塘内的底泥淤积严重,且长时间未得到有效清理。半南村村内坑塘的污染源详见表1至表4。
根据表1至表4的数据分析,3个村庄年产生活污水量共计80 612.31 m3,COD为70 228.49 kg,氨氮为645.05 kg。其中,村内分散养殖的COD排放量最多,年排放量为22 759.53 kg。COD的主要来源是分散养殖污染和农村生活污水,分别占比76%和24%,这些污染源未经处理直接排入半南村村内坑塘。氨氮主要来源于分散养殖、生活污水和农业面源,分别占比62%、25%和13%。在这种情况下,半南村村内坑塘水生态环境逐渐遭到破坏,最终导致水体的自净能力不足以应对污染物消解,从而引发了恶臭现象,同时也严重影响与其相连的车屯排干的水体水质。综上所述,散养畜禽污染、村庄生活污水、农田退水、水面及岸边漂浮物、生活垃圾,以及坑塘内长期淤积的底泥所释放内源污染物是引发半南村村内坑塘黑臭现象的主要原因。
2 锦州市农村黑臭水体治理措施和技术比选
2.1 锦州市农村黑臭水体点源污染治理措施
2.1.1 锦州市农村生活污水进出水特征
根据《农村生活污水处理项目建设与投资指南》,鉴于所涉及村庄均属于基础条件为一般类型,因此设定日排水量为30~50 L/人。结合锦州市农村居民用水现状、生活习惯、经济条件及现有设施等情况,最终确定锦州市农村生活污水的日排水量为30 L/人。
根据《农村生活污水处理工程技术标准》,农村居民生活污水进水水质参考值如下:COD5为150~400 mg/L,SS为100~200 mg/L,NH4-N为20~40 mg/L,TN为20~50 mg/L,TP为2~7 mg/L。在锦州市农村地区,虽然已有部分家庭进行了卫生厕所改造,但其中仅有少数家庭使用水冲式厕所,且存在卫生厕所粪污不及时外运的情况。因此,锦州农村生活污水的实际进水水质情况:COD5为200~400 mg/L,SS≤200 mg/L,NH4-N≤30 mg/L,TN≤45 mg/L,TP≤5 mg/L。
根据《辽宁省农村生活污水处理设施水污染物排放标准》(以下简称“辽标”)规定,农村居民庭院内及村边均具备资源化回用的条件,可参考《农田灌溉水质标准》(以下简称“农标”)中的相关标准。当前,锦州市的农村集中和分散污水处理设施排放标准分别执行“辽标”一级、“辽标”二级标准和“农标”的旱作标准。因此,结合“辽标”“农标”、现有排放标准执行情况和农村黑臭水体治理目标,确定了以下排放标准:COD5≤200 mg/L,SS≤100 mg/L,粪大肠杆菌数40 000 MPN/L,而对NH4-N和TP不作要求。
2.1.2 锦州市农村生活污水处理技术模式
农村生活污水处理方式主要有集中处理和分散处理。集中处理方式主要适用于村落较集中、街区道路不狭窄、地势起伏平缓且人口密集的区域,分散处理方式主要适用于街区狭窄、施工难度大、地势起伏大且人口稀疏的区域。由于锦州市农村属于典型的农业生产型农村,分户处理更有利于满足农户需求和资源化利用,因此在生活污水处理上采用分散相对集中处理模式[3],即每4~10农户设置1套污水处理设备。
农村生活污水处理设施工艺主要采用AAO工艺、MBR工艺和AO工艺。AAO工艺由厌氧、缺氧和好氧3个阶段组成,可以有效实现脱氮,对污染物去除效果好。但该工艺在处理过程中会产生相对较多的剩余污泥,工艺流程复杂,涉及的设备较多,运行管理难度和投资都较高。MBR工艺以膜过滤替代沉淀池,高效去除污染物,产生的剩余污泥较少,污染物去除效果好。但该工艺设备膜维护较贵,运行管理难度和投资较高。AO工艺通过缺氧和好氧两段去除污染物,该工艺相对简单,产生的剩余污泥较少,污染物去除效果也较好,运行管理难度和投资成本低。但该工艺处理效果一般[4]。基于前期确定的出水标准和分散相对集中处理方式,本项目采用AO工艺的分户式净化槽,设计参数:BOD5污泥负荷率达到0.18 kg/(m3·d);好氧槽采用间歇曝气,曝气时长不低于16 h,溶解氧浓度不小于2 mg/L,缺氧停留时间为8~24 h。
2.2 锦州市农村黑臭水体污染治理措施
2.2.1 锦州市农村居民生活垃圾处理
根据锦州市农村生活垃圾处理现状,考虑相关人员和设备的条件,为防止二次污染的产生,综合考量投资成本、运行成本、技术可靠性等方面因素,本项目采用转运集中处理的工艺路线。根据村庄实际情况,在部分缺乏户用垃圾桶的村庄,每10户设置一组垃圾桶,单组4个,单个垃圾桶容量为60 L。在生活垃圾影响村内水体的村庄建立1个及以上的垃圾收集点,垃圾收集点尽可能实现密闭化、容器化管理,并配备顶盖板或架设雨棚。在相关村庄配置垃圾专用收集车,其收集半径约2 km。垃圾收集点和收集车的容量及数量,根据服务人口、垃圾日排出量、垃圾种类及收集频率进行计算。根据各村庄实际情况和需求,组建保洁队伍,针对村庄公共区域开展清扫保洁及垃圾清运工作,包括定期清理村内垃圾,并利用垃圾收集车将垃圾运送到村内垃圾收集点。
2.2.2 锦州市农村黑臭水体垃圾和漂浮物治理
采用一次性治理、长期管控、分类实施及主动防控的方式,对锦州市农村黑臭水体岸边垃圾和漂浮物进行清理与防治。具体措施包括:对农村黑臭水体堤岸垃圾进行全面清理;对农村黑臭水体水面漂浮物实施长期清捞维护,建立长效打捞制度,并对水面漂浮物进行无害化处置,避免引起二次污染;在现有农村黑臭水体旁,以及易丢弃垃圾的位置,放置240 L垃圾收集桶,用于收集户外垃圾,防止垃圾入河;在农村黑臭水体居民活动密集区的两侧设置隔离围栏,既能防止人员意外坠落河道,又可以防止垃圾或污染物进入河道。
2.2.3 锦州市农村分散养殖污染治理
2.2.3.1 锦州市农村分散养殖粪污处理特征
锦州市拥有充足的消纳粪污的土地。以黑山县为例,2020年末,黑山县蛋鸡饲养量1 636.33万只,肉牛饲养量23.68万头,生猪饲养量225.59万头,肉羊饲养量44.28万只,畜禽存栏量126.813 1万头(以猪当量计)。2020年黑山县总畜禽粪污土地承载力为281.900 2万头(以猪当量计),远超实际畜禽存栏量126.813 1万头(以猪当量计),表明土地资源承载力能满足畜禽养殖规模要求。
2.2.3.2 锦州市农村分散养殖粪污处理技术模式
按照《粪便无害化卫生要求》,可采取废物规范贮存、堆肥后就近还田,以及厌氧发酵后就近还田的方式处理。锦州市针对农村分散畜禽养殖圈舍及粪污贮存设施,建设了尿粪分流设施,并在每个村集中建设了畜禽粪便贮存设施,以促进粪污就近还田。畜禽粪便贮存设施堆粪高度为1.5 m。根据养殖规模,贮粪场应容纳不少于6个月的畜禽粪便产生量。畜禽粪便贮存设施采用混凝土结构,具有防渗透、防雨淋、防外溢的功能。畜禽养殖污水贮存设施采用三格式化粪池,用于收集畜禽养殖污水,并通过厌氧处理实现资源的再利用。
2.3 锦州市农村黑臭水体内源治理措施
本项目将河道底泥清淤及其安全处理并重,避免重疏挖、轻处理的问题。在实际操作过程中,先开展底泥勘测与污染状况调查,将河道污染底泥进行等级划分,并确定清淤疏浚的范围,随后根据既定的施工工艺实施工程[5]。本项目涉及的肖家河、牛心河等河道的污染源主要来自塑料回收企业排污,淤泥中存在重金属污染,而其他河道污染源主要来自生活污水和畜禽养殖粪污。
河道底泥清淤方法包括原位清淤、异位清淤及原位与异位相结合的方式。由于锦州市农村黑臭水体分布广泛但单个水体面积较小,采用原位清淤方式所产生的费用较高且清淤效果难以保证,因此本项目采用异位清淤的方法。在进行异位清淤时,需要进行脱水处理。表5对比了5种常用的清淤疏浚脱水工艺,在实际操作中可根据具体情况灵活选择。
3 结论和建议
3.1 结论
研究提出从流域整体出发谋划水环境整治,以在农村局部治理污染源为基础的治理模式。该治理模式解决了当前农村黑臭水体治理局限于水体本身,忽视了全流域环境治理对局部水体影响的问题。此外,该治理模式还避免了水环境治理工程的重复实施,有效衔接了治理成果。从全流域视角审视农村水环境治理,该模式能更大限度地实现流域内水系联通,促进水环境的整体改善和优化。
研究提出以分散集中处理和资源化利用为核心的农村生活污水治理方式。该治理方式不仅解决了集中生活污水处理设施成本高、铺设管网难度大等问题,而且有利于灵活选择处理设施安装位置,还提高了第三方运营的便捷性。为了保证运行效果,根据本项目的实际运行情况,建议分散集中式的净化槽设计参数为:BOD5污泥负荷率达到0.18 kg/(m3·d);好氧槽应采用间歇曝气,曝气时间不低于16 h,溶解氧浓度不小于2 mg/L,缺氧停留时间为8~24 h。
研究提出建立集中养殖与分散养殖区分的创新治理模式,实现种养平衡与粪污资源化利用。根据农村畜禽集中养殖和分散养殖所产生的粪污特性,结合当地土地承载力进行核算,针对分散畜禽养殖圈舍及粪污贮存设施,建设尿粪分流设施,包括固体粪便堆放场和液体粪污暂存池,以促进粪污就近还田。
3.2 建议
针对农村黑臭水体治理工作,建议构建不同层级政府之间的多元化协作机制、以乡镇政府为实施主体的创新项目管理模式。在市级层面,市生态环境保护相关部门负责总体方案的制订和监管。这既能把控项目的整体技术方向,还可以充分发挥该部门的监管职能,有效弥补乡镇在技术人才和项目质量监管上的不足。乡镇政府作为实施主体负责项目的具体实施和推进,不仅可以发挥乡镇政府工作积极性,而且能够有效调动村“两委”的工作热情,引导村民支持并参与农村环境治理,从而保障工程顺利实施。县(市、区)生态环境保护相关部门作为乡镇政府和上级主管部门的沟通桥梁,不仅可以解决乡镇政府和上级主管部门沟通不畅等问题,还能通过市、县、乡三级联动,将工作无缝地延伸到基层,有利于及时解决项目推进中各种政策、技术、质量等方面问题,从而有效推动农村黑臭水体治理工作的开展与落实。
参考文献:
[1]王德俊.生物生态技术在治理黑臭河道中的应用[J].当代化工研究,2023(9):82-48.
[2]刘鹏飞.农村黑臭水体的成因及治理探讨[J].清洗世界,2022,38(6):117-119.
[3]王慧,张文娟.浅谈皖北农村黑臭水体综合治理中的难点及对策:以亳州市农村黑臭水体治理实践为例[J].绿色视野,2023(11):44-47.
[4]谭伟,纪发达,李明,等.安徽省农村黑臭水体成因及治理对策研究[J].环境科技,2023,36(6):70-74.
[5]管静,蒋帅,於双飞,等.农村黑臭水体综合治理技术的发展趋势[J].环境保护与循环经济,2023,43(10):20-22.
(栏目编辑:刘 敏)