美麗鄉(xiāng)村建設(shè)中地下水污染防治模式研究

吳 欣，崔 鵬

(西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710127)

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美麗鄉(xiāng)村建設(shè)中地下水污染防治模式研究

吳 欣，崔 鵬

(西北大學(xué)城市與環(huán)境學(xué)院，陜西 西安 710127)

隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展和農(nóng)民生產(chǎn)生活方式的轉(zhuǎn)變，農(nóng)村生活污水的排放量不斷增大，因污水不達(dá)標(biāo)排放而引發(fā)的地下水和土壤污染問題日益嚴(yán)重。加強(qiáng)農(nóng)村生活污水的收集和處理，已成為村莊環(huán)境整治、地下水污染防治的重要內(nèi)容和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的迫切需求。以富平縣梅家坪鎮(zhèn)岔口村為例，充分調(diào)研生活污水產(chǎn)生規(guī)律，研究適宜渭北旱塬農(nóng)村的無害化、資源化廁改方案和生活污水收集、處理模式及工藝，為我國半干旱地區(qū)農(nóng)村污水處理和地下水污染防治提供借鑒，為鄉(xiāng)村人居環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

美麗鄉(xiāng)村建設(shè)；農(nóng)村生活污水；地下水污染；富平縣梅家坪鎮(zhèn)岔口村

建設(shè)美麗鄉(xiāng)村，是促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會科學(xué)發(fā)展、提升農(nóng)民生活品質(zhì)、加快城鄉(xiāng)一體化進(jìn)程、建設(shè)幸福農(nóng)村的重大舉措，是推進(jìn)新農(nóng)村建設(shè)和生態(tài)文明建設(shè)的主要抓手。作為農(nóng)村環(huán)境治理的主要內(nèi)容之一，農(nóng)村污水治理的重要性毋庸置疑。近年來，農(nóng)村居民生活條件明顯改善，農(nóng)村生活污水排放量不斷增加。雖然農(nóng)村污水治理已成為共識，但我國當(dāng)前農(nóng)村生活污水處理現(xiàn)狀仍不容樂觀，由于農(nóng)村污水不達(dá)標(biāo)排放引發(fā)的地下水污染事件頻發(fā)。據(jù)統(tǒng)計,全國農(nóng)村每年有超過2 500萬 t的生活污水直接排放,96%的村莊沒有排污渠道和污水處理設(shè)施[1]。農(nóng)村無害化衛(wèi)生廁所普及率還不到33%，尤其是大部分西部和北方農(nóng)村地區(qū)無害化衛(wèi)生廁所普及率在10%以下[2]。

2015年6月1日實施的《美麗鄉(xiāng)村建設(shè)指南》(GB/T 32000-2015)明確提出農(nóng)村生活污水處理應(yīng)以糞污分流、雨污分流為原則，在綜合考慮當(dāng)?shù)刈匀弧⑸鐣?、?jīng)濟(jì)和現(xiàn)有排水設(shè)施情況下確定生活污水收集模式；在生活污水處理方式上可根據(jù)村莊和農(nóng)戶分布，采用集中處理或分散處理或兩者結(jié)合的方式；建設(shè)污水處理系統(tǒng)并定期維護(hù)，生活污水處理農(nóng)戶覆蓋率不得低于70%[3]。農(nóng)村生活污水處理事關(guān)農(nóng)村居民基本生存、生活，如得不到有效治理，將對地下水安全、農(nóng)村居民的健康和農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會良性發(fā)展帶來嚴(yán)重影響[4]，嚴(yán)重制約我國廣大農(nóng)村地區(qū)美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的步伐。

1 岔口村生活污水來源及特征

1.1 岔口村生活污水主要來源

本文以陜西省富平縣梅家坪鎮(zhèn)縣岔口村為例，開展農(nóng)村生活污水治理及地下水污染防治模式的研究。岔口村地處渭北旱塬，在富平縣梅家坪鎮(zhèn)最北部,距離富平縣城22 km，村莊面積143.45 ha，下轄岔口、米家堡和趙家等3個自然村，5個村民小組，共860戶、3 153人，農(nóng)業(yè)以旱作農(nóng)業(yè)、果樹栽植和蔬菜種植為主。岔口村生活污水主要來源包括廁所產(chǎn)生的糞尿污水、農(nóng)戶廚房產(chǎn)生的餐廚廢水、洗衣及沐浴產(chǎn)生的沖洗污水等。

通過實地調(diào)研，岔口村的廁所大致分為3種類型：(1)2000年后新建的混凝土或磚混結(jié)構(gòu)房屋，基本都配建了室內(nèi)水廁。但由于村內(nèi)供水量和水壓限制，許多水廁無法使用水箱自動沖水。再加上村內(nèi)缺乏統(tǒng)一的排污設(shè)施，這類廁所的糞便儲存跟旱廁相同，都是在排糞管底部開挖儲糞坑儲存，再進(jìn)行定期清理。(2)20世紀(jì)八九十年代修建的磚砌房和磚包土房，基本上還以配建旱廁為主。有所區(qū)別的是，有些農(nóng)戶是在自家院中修建自用的院廁，有些是沿道路修建，幾家人共用的公共旱廁。(3)岔口村目前還建有4座公共廁所也均為旱廁。岔口村內(nèi)所有廁所的儲糞坑露天敞開且未經(jīng)防滲處理，不僅嚴(yán)重影響村容村貌和人居環(huán)境質(zhì)量，而且污水滲入地下易造成地下水污染。

近些年，隨著新農(nóng)村建設(shè)和美麗鄉(xiāng)村建設(shè)的推進(jìn)，農(nóng)村居民的生活方式和用水習(xí)慣也逐步趨近城市居民。家庭配套的洗澡間、盥洗室、洗衣房和現(xiàn)代化廚房等設(shè)施逐漸普及，這些具有時代特色和城市烙印的生活空間嵌入原有院落空間之中，使農(nóng)村生活用水類型及用量發(fā)生較大改變，產(chǎn)生的污水來源及成分也隨之發(fā)生變化。

隨著農(nóng)業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化程度的提高，農(nóng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力發(fā)生了巨大的變化，農(nóng)戶院落的分布也由原來為牛、羊等大型牲畜提供家庭養(yǎng)殖空間,變?yōu)樘峁┓胖脵C(jī)械化生產(chǎn)工具的空間，再到生產(chǎn)性功能從農(nóng)戶院落中剝離，因此農(nóng)戶院落空間中生產(chǎn)性功能的后院逐步被廁所和儲物間替代，原有大型牲畜和家禽養(yǎng)殖所產(chǎn)生的糞尿污水也大為減少。

1.2 岔口村生活污水排放特征

岔口村具有典型的關(guān)中農(nóng)村地域特征，村莊規(guī)模較大，居住院落分布相對集中，街道溝渠網(wǎng)絡(luò)不成系統(tǒng)。村莊生活污水排放具有以下特征：

1.2.1 水量水質(zhì)發(fā)生改變

由于岔口村居民經(jīng)濟(jì)收入增加、城鄉(xiāng)交通環(huán)境改善、居住形式和環(huán)境變化，村民生活方式和用水習(xí)慣趨近城市，農(nóng)村生活污水來源的類型變得越來越豐富，生活污水總量持續(xù)增長，COD、氨氮、總氮、總磷等主要污染物含量也有所提高，一天內(nèi)不同時段污水排放量波動較大。

1.2.2 來源分散無序排放

岔口村由于缺乏建設(shè)資金和有效管理，村莊現(xiàn)狀排水仍為雨污合流的排水體制。廁所糞尿污水和餐廚、洗衣、沐浴等污水按戶各自排放、不成體系。村內(nèi)道路排水一般為單雙側(cè)相結(jié)合式布置的明渠，部分未硬化道路因沒有建設(shè)排水明渠而污水橫流。

1.2.3 缺少污水處理設(shè)施

岔口村廁所糞尿污水存于儲糞坑，定期由村民直接用做肥料還田或雇傭相關(guān)專業(yè)人員外運(yùn)，也有部分直接排入村旁的西干渠。廚房做飯清洗等炊事產(chǎn)生的廢水以及洗衣、沐浴等產(chǎn)生的洗滌水、洗浴水等沖洗污餐廚、洗衣、沐浴等污水，不做任何處理直接排至街道或直接由街道上的排水明渠、暗渠排至村莊東側(cè)西干渠內(nèi)。污水直接排放破壞了村莊景觀風(fēng)貌、生態(tài)空間和人居環(huán)境。大量生活污水不做任何處理直接排入地表水體，易于滋生病菌、引發(fā)疾病、威脅公共安全。

1.2.4 易造成地下水污染

像岔口這樣污水收集設(shè)施簡陋，收集方式分散與集中并存的村莊，農(nóng)戶、公廁排放的污水以及生活垃圾經(jīng)雨水沖刷形成的滲濾液等污水進(jìn)入土壤，緩慢滲入地下水。村莊部分區(qū)域雖有污水集中收集設(shè)施，但缺乏有效的污水處理工藝和設(shè)施，未達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的污水直接排放至澇池、滲井，污水以連續(xù)滲入的形式直接擴(kuò)散到含水層，更是污染了地下水。伴隨渭北旱塬地下水位下降，下滲污染面擴(kuò)大，威脅更大范圍內(nèi)的地下水安全。

生活污水滲入地下會造成地下水環(huán)境中硝態(tài)氮、硬度和細(xì)菌總數(shù)超標(biāo)等問題，這種污染過程常常具有隱蔽性、延時性、擴(kuò)散性和不可逆性的特點。污染物質(zhì)緩慢地在地下含水層中移動，倘若發(fā)現(xiàn)地下水被污染，說明污染程度已經(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重，在技術(shù)上想要完全凈化或恢復(fù)治理已被污染的地下水非常困難[5]。岔口村現(xiàn)狀供水采取分片區(qū)供水的形式，米家堡和趙家兩個居住組團(tuán)的飲用水水源來自機(jī)井就近抽取的地下水，通過高位水池供至每戶。未經(jīng)處理的生活污水侵入地下水，對岔居民飲用水地下水源造成污染，威脅供水安全。

2 岔口村生活污水處理存在的現(xiàn)實瓶頸

2.1 特殊的地形給污水統(tǒng)一收集帶來困難

岔口村分為南、北兩個大的居住組團(tuán)，其間有農(nóng)田和焦化廠生活區(qū)隔離，鋪設(shè)統(tǒng)一的污水管網(wǎng)存在不經(jīng)濟(jì)性；南、北兩片居住組團(tuán)部分區(qū)域居住院落相當(dāng)緊湊集中、道路街巷空間狹小、公共空間有限，給污水管道的規(guī)劃建設(shè)帶來阻力；村莊地勢西高東低，地形起伏，也增加了污水管網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的難度和費(fèi)用，給污水的收集和處理帶來了影響。同時，村莊排水系統(tǒng)沒有建立，伴隨南、北居住分區(qū)的模式，只有部分污水來源匯入管網(wǎng)，會影響村莊的污水收集率。

2.2 村莊原有肌理約束排水管網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)

建國初期村莊規(guī)模較小，村莊布局總體上比較分散；20世紀(jì)七八十年代，居住空間格局在整體松散的基礎(chǔ)上，逐步出現(xiàn)團(tuán)塊狀集中的趨勢；2000年以后村莊規(guī)模進(jìn)一步壯大，米家堡和趙家兩個居住組團(tuán)逐漸集中連片，與北部的岔口組團(tuán)共同奠定了聚落南、北分區(qū)的居住格局?，F(xiàn)狀村莊空間形態(tài)和肌理相對穩(wěn)定，院落比較集中，但質(zhì)量參差不齊，廢棄建筑、臨時和簡易建筑穿插其中，部分居住組團(tuán)中道路街巷狹窄，沒有為污水管網(wǎng)的鋪設(shè)留出足夠的空間。

2.3 管網(wǎng)和處理設(shè)施建設(shè)運(yùn)營籌資難度大

岔口村近些年來村莊才鋪設(shè)少量的給水管網(wǎng)，采用壓力供水，岔口隔日供水，米家堡、趙家每日傍晚供水。排水沒有鋪設(shè)任何管網(wǎng)，采用沿道路單雙側(cè)修建明渠的布置方式，部分街巷仍未修建排水渠。污水管網(wǎng)和處理設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行、維護(hù)、管理均需資金投入，然而岔口村村民收入主要來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和外出務(wù)工兩方面，收入水平有限，若沒有專項資金支持，村集體和村民難以負(fù)擔(dān)這些污水管網(wǎng)和處理設(shè)施的建設(shè)、維護(hù)成本?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)運(yùn)營資金缺乏是我國西北地區(qū)農(nóng)村普遍存在的瓶頸，即使得到政府的專項資金支持，如果沒有效率高、能耗低、資源化的污水處理技術(shù)，維持動力運(yùn)行、管理維護(hù)和定期檢修的費(fèi)用若得不到保障，也將導(dǎo)致設(shè)施長期運(yùn)行的困境。

3 岔口村生活污水處理技術(shù)研究

根據(jù)岔口村實際情況，一方面要加強(qiáng)對污水源頭的管控，著重對廁所產(chǎn)生的糞尿進(jìn)行無害化、資源化處理。另一方面需做好廚房、洗浴等生活污水的有效收集接納工作，合理確定污水處理設(shè)施選址，采用合適的污水處理方式和技術(shù)工藝處理達(dá)標(biāo)后排放。

3.1 生活污水源頭管控

3.1.1 廁所改造方案選取

目前，國內(nèi)最常見的無害化廁所改造方式主要有三格化糞池式、雙翁漏斗式、三聯(lián)通沼氣池式、糞尿分集式、閣樓堆肥式、雙坑交替式等模式[6，7]。岔口村位于西北地區(qū)半干旱地區(qū)，冬季多有雨雪天氣，且水資源緊張。對以上常用的無害化廁所類型進(jìn)行綜合比對認(rèn)為岔口村宜采用糞尿分集式廁所較為合適。這種廁所先進(jìn)行糞尿分離再作為有機(jī)肥，尿液不用儲存可直接灌溉，有利于糞尿的資源化利用，廁所不需要沖水，減少了環(huán)境的污染和可能的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，設(shè)備較為簡易，成本較低，操作簡便，方便快速推廣。

3.1.2 廁所改造工藝措施

岔口村現(xiàn)有廁所分為室內(nèi)、室外兩種修建形式，主要改造工藝措施相似。室內(nèi)廁所需改造原有戶外儲糞池，旁邊增加儲尿罐和排氣管，戶內(nèi)主要改造蹲便器和水箱。在儲糞池側(cè)壁開鑿直徑大于100 mm 的洞安裝排氣管，排氣管頂端的高度要超過屋頂高度500 mm 以上，管口紗網(wǎng)遮蓋以阻擋雨水和蚊蠅進(jìn)入儲糞池，儲糞池清理口上方增加蓋板；儲糞池旁需新挖掘坑用來放置儲尿罐，在蹲便器和儲糞池之間增加排糞管和集尿管。原有蹲便器改為糞尿分集式蹲便器，水箱則改為儲灰盒。岔口村現(xiàn)有室外廁所的改造方式也與之類似，但注意在屋頂下方開設(shè)足夠照明、換氣使用的窗戶，窗戶的高度應(yīng)能達(dá)到保護(hù)隱私的效果。另外，現(xiàn)有部分儲糞坑的坑底和坑壁為土質(zhì)，儲存的污水易下滲造成地下水污染，應(yīng)改為混凝土澆筑式，并做防滲處理。

3.2 生活污水分區(qū)處理技術(shù)

岔口村分為南、北兩片集中的居住組團(tuán)，北部居住組團(tuán)為岔口，居住院落集中、街巷空間密度較大，公共空間和生態(tài)空間不足；南部居住組團(tuán)為趙家和米家堡，除村莊集中緊湊建設(shè)區(qū)外，村莊邊緣還散布著一些農(nóng)戶，在村莊邊緣及部分溝道中還留有較大面積的用地。本著投資成本低、運(yùn)行效率高、能源消耗低、易操作管理的原則，選用下表所列的生活污水收集方式及處理技術(shù)分別對岔口村南、北居住組團(tuán)的生活污水進(jìn)行收集、處理。

表1 岔口村生活污水分區(qū)收集模式和處理工藝表

3.2.1 村莊生活污水收集模式

岔口村北部居住組團(tuán)采用集中收集模式，污水經(jīng)鋪設(shè)管網(wǎng)集中收集后進(jìn)入處理設(shè)施。南部居住組團(tuán)采用集中收集和分散收集結(jié)合的模式，對村莊邊緣及黃土臺塬邊坡附近的分散農(nóng)戶劃分片區(qū)，距離較近的農(nóng)戶鋪設(shè)排水管網(wǎng)分區(qū)進(jìn)行污水收集處理和排放。

由于村莊現(xiàn)狀基礎(chǔ)設(shè)施條件較差，可考慮近期沿用合流制的排水方式，部分區(qū)域采用截流式合流制的排水方式。村莊生活污水的收集應(yīng)充分利用現(xiàn)狀道路單側(cè)或雙側(cè)的明渠，通過明渠改暗渠的處理方式，以及道路硬化修建暗渠的處理方式，將現(xiàn)有渠道進(jìn)行系統(tǒng)化聯(lián)系，并進(jìn)行密閉收集處理，同時渠道應(yīng)做好防滲漏的工藝處理，以避免污染地下水。中期結(jié)合美麗鄉(xiāng)村試點將村莊排水系統(tǒng)全部改為截流式合流制，水體在排入西干渠前先設(shè)置污水截流井,經(jīng)截流管將村莊生活污水排入村莊污水處理設(shè)施。遠(yuǎn)期待村莊經(jīng)濟(jì)條件和建設(shè)環(huán)境提升后，結(jié)合美麗鄉(xiāng)村建設(shè)對村莊基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)進(jìn)行全面整改，村莊內(nèi)部規(guī)劃建設(shè)地埋式排水管網(wǎng)，全部采用雨污分流制排水體制，排水管網(wǎng)的鋪設(shè)應(yīng)充分考慮村莊地形地貌，盡量采用重力自流排水形式，避免使用水泵抬升污水，滿足排水管網(wǎng)在重力作用下自流的要求，并依據(jù)水量等因素合理推算確定管徑尺寸，管徑大小應(yīng)適宜，避免管徑過大造成閑置浪費(fèi)的局面，也應(yīng)控制避免管徑過小導(dǎo)致經(jīng)常堵塞的情況發(fā)生[8]。

3.2.2 村莊生活污水處理工藝

目前我國農(nóng)村生活污水處理技術(shù)按原理主要分為生物、生態(tài)和物化處理等類型[9]。岔口村位于渭北旱塬，居民生活用水量較少，村中大部分廁所為旱廁。但設(shè)計時仍需考慮農(nóng)村用水習(xí)慣將與城市趨同，盥洗室、淋浴間、洗衣房、現(xiàn)代化廚房將會逐漸增多的變化。根據(jù)《西北地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南》以及實地調(diào)研，推算岔口村居民生活用水量及污水排放量如表2。

表2 岔口村居民生活用水量及人均污水排放量表

集中式生活污水處理工藝采用厭氧池+曝氣氧化塘+人工濕地的處理工藝，服務(wù)人口約3 000人左右，設(shè)計規(guī)模為200 m3/d，污水經(jīng)處理后應(yīng)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918-2002)一級B排放標(biāo)準(zhǔn)。這種工藝結(jié)合了生物、生態(tài)方法兩種污水處理技術(shù)，對有機(jī)物降解、硝化、反硝化及脫氮除磷都有良好的效果[10]。

圖1 集中式生活污水處理工藝流程示意根據(jù)岔口村地形地貌，主導(dǎo)風(fēng)向、用地條件、景觀風(fēng)貌等實際情況，并考慮管網(wǎng)重力自流，將集中式生活污水處理設(shè)施建設(shè)地址選在南部居住組團(tuán)東南側(cè)的洼地內(nèi)。

分散式生活污水處理工藝采用厭氧池+庭院式人工濕地處理工藝。分散式污水處理設(shè)施可利用庭院和宅旁空閑地靈活布置，分散的農(nóng)戶單獨建設(shè)，相對集中的可2～3戶合建，每套污水處理設(shè)施的服務(wù)人口不超過10人。污水經(jīng)處理后回用于農(nóng)田灌溉時，需達(dá)到《農(nóng)田灌概水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5084-2005)的要求。

圖2 分散式生活污水處理工藝流程示意

4 結(jié)語

富平縣梅家坪鎮(zhèn)岔口村在美麗鄉(xiāng)村建設(shè)中應(yīng)加強(qiáng)農(nóng)村生活污水治理，避免農(nóng)村生活污水對地下水的污染。根據(jù)岔口村生活污水排放特征、自然條件和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，從源頭管控、收集模式和處理方式等生活污水產(chǎn)生、收集、處理、排放等各個環(huán)節(jié)入手，因地制宜地開展農(nóng)村污水治理和地下水污染防治綜合治理。具體措施包括：改造原有廁所設(shè)施，對戶廁、院廁和公廁的污水進(jìn)行無害化、資源化處理；結(jié)合農(nóng)戶分布、村莊地形特征，規(guī)劃建設(shè)生活污水分區(qū)收集管網(wǎng)設(shè)施；生活污水處理采用集中處理與分散處理相結(jié)合的方式，集中式污水處理采用厭氧池+曝氣氧化塘+人工濕地的工藝，分散式污水處理采用厭氧池+庭院式人工濕地的工藝。

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The Study on Groundwater Pollution Prevention and Control Modes in Construction of Beautiful Villages

WU Xin，CUI Peng

(College of Urban and Environmental Science，Northwest University, Xi’an 710127,China)

With the rapid development of rural economy and society and transformation of production and life style, discharge of rural domestic waste is increasing constantly. Pollution problems of underground water and soil caused by the unqualified discharge of wastewater are increasingly serious. To reinforce collection and disposal of rural life wastewater has already become important contents of village environment renovation, pollution control of underwater and urgent demands of beautiful village construction. Based on Chakou Village, Meijiaping Town， Fuping County, the author fully investigates production regularity of sanitary sewage, studies a harmless and recycling toilet-reforming scheme, mode and technology of life wastewater’s collection and disposal conforming to rural reality in Weibei Dry Plateau, provides references for rural sewage treatment and groundwater pollution in a semi-arid area in China, and offers technical support for sustainable development of rural human settlement environment.

construction of beautiful villages；rural life wastewater；groundwater pollution；Chakou Village；Meijiaping Town；Fuping County

2016-11-14

國家科技支撐計劃項目：“產(chǎn)業(yè)延伸升級類城郊型美麗鄉(xiāng)村建設(shè)綜合技術(shù)集成與示范”(2015BAL01B04)；陜西省教育廳專項科研計劃項目：“新型城鎮(zhèn)化背景下城鄉(xiāng)社區(qū)養(yǎng)老設(shè)施規(guī)劃模式研究”(16JK1744)

吳欣(1980-)，女，陜西西安人，講師，主要從事城鄉(xiāng)規(guī)劃與設(shè)計、城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃研究。

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1004-1184(2017)02-0053-03