（环境工程专业论文）东江源沿江村镇生活污水特征及治理技术研究.pdf

摘要 i i i i ii iiiiiiii i i ii i i i i l l l l l l l liii y 2 14 16 3 9 摘要 目前，村镇生活污水已经成为影响村镇环境与水体的重要污染源。东江源 作为广东省及香港特别行政区最重要的饮用水源地，东江水环境呈现出典型的 “高经济密度、高发展速度、高功能水质要求及高强度控污”特征，选择东江开展 水污染系统控制与水生态健康维持成套技术研究与综合示范项目对于国家未来 数十年高功能河流水环境综合管理创新以及东江的水质保护均具有重要的意 义。本文以定南县为研究对象，在研究区选取3 种不同类型村作为典型村，通 过入户调查、调查数据分析等方法，对研究区村镇生活污水特征进行了研究， 并提出了研究区村镇生活污水的治理模式和技术，为今后东江源水环境生态治 理提供基础数据和工程技术参考。 本论文的主要研究内容和取得的成果如下： ( 1 ) 东江源头区的主要水污染源包括工业废水、城镇生活污水和规模化养 殖场废水等点源以及来自山地农业面源污染物、废弃金属矿山重金属污染物、 农村生活污水、散养畜禽粪便等非点源。 ( 2 ) 研究区不同类型村生活污水类型主要有厨余废水、洗衣废水和洗浴废 水。文昌村污水排放系数最高，洪洲村最低。普通村、镇级村和县级村污水排 放系数分别为2 4 3 0l ( 人木d ) ，3 2 2 0l ( 人本d ) ，3 3 5 3l ( 人木d ) 。夏季污水产 量较大，污水在一天内有4 次产量高峰。 ( 3 ) 结合东江源沿江村镇自然经济社会状况以及生活污水特征，通过对常 用村镇生活污水处理工艺分析论证，提出了适合研究区生活污水处理的模式和 技术。处理模式主要包括连片处理、联户处理和单户处理。处理技术主要以人 工湿地处理技术为核心工艺，同时结合土地处理、生物塘以及农田处理系统等。 ( 4 ) 以洪洲村为工程实践样本，对已建示范工程做了具体工艺流程设计以 及运行效果研究。研究结果表明，示范工程运行稳定，处理效果好。 关键词：东江源；生活污水；治理技术；人工湿地 a b s t r a c t n o w d a y s ，s t u d i e sh a v es h o w n t h a tt h ev i l l a g es e w a g eh a sb e c o m ea ni m p o r t a n t s o b i c eo fp o l l u t i o nt ot h ev i l l a g ee n v i r o n m e n ta n dw a t e r d o n g i i a n g a st h em o s t i m p o r t a n td r i n k i n gw a t e r $ o b r c ef o rg u a n g d o n g p r o v i n c ea n dt h eh o n gk o n gs p e c i a l a 岫i i l i s t r a t i v er e g i o n ，d o n g j i a n gw a t e re n v i r o n m e n ts h o w s at y p i c a lf e a t u r eo fh i g h e c o n o m i cd e n s i t y ，h i g hd e v e l o p m e n ts p e e d ，h i g hw a t e rq u a l i t yr e q u i r e m e n ta n dh i g h p o l l u t i o nc o n t r o ld e n s i t y c h o o s i n gt h ed o n g j i a n gt oc a r r yo u tt h ec o n t r o lo fw a t e r d o l l u f i o ns y s t e ma n ds t u d yo fc o m p l e t es e to ft e c h n o l o g yt o m a i n t a i nt h ea q u a t i c e c o s v s t e mh e a l t ha n dd e m o n s t r a t i o np r o j e c t sa r e o fg r e a ts i g n i f i c a n c ef o r t h e c o u n t r y t s f u t u r ed e c a d e so nt h ei n n o v a t i o n o fc o m p r e h e n s i v em a n a g e m e n t o f 1 1 i g l l f u n c t i o n i n gf i v e rw a t e re n v i r o n m e n ta n dd o n g j i a n gw a t e rq u a l i t yp r o t e c t i o n t h i sp a p e rb a s e do nd i n g n a nt o w n w ec h o o s et h r e ed i f f e r e n tt y p e so fv i l l a g ea st h e t y p i c a lv i l l a g e s t h r o u g ht h eh o u s e h o l ds u r v e y ，d a t aa n a l y s i sa n do t h e rm e t h o d s ，t h e v i l l a g es e w a g ec h a r a c t e r i s t i c s o ft h e s t u d y a r e aw e r es t u d i e d m o d e l sa n d t e c h n o l o g i e sa r eo u t l i n e df o r t h eg o v e m a n c eo f t h ev i l l a g es e w a g e i nt h i sp a p e r , w e h a v es t u d i e dm ec h a r a c t e r i s t i c sa n dc o n t r o lt e c h n o l o g yo fs e w a g ew a t e ro fv i l l a g e s a n dt o w n sa l o n gt h ed o n g ji a n gr i v e r i ts e r v e sa sr e f e r e n c ea n df u n d a m e n t a l sf o rt h e f u t u r ee c o l o g i c a lm a n a g e m e n to ft h ed o n g j i a n gw a t e re n v i r o n m e n t t h em a i nc o n t e n to ft h i sp a p e ra n dt h er e s u l t so b t a i n e da r ea sf o l l o w s ： ( 1 、t h em a i ns o u r c e so fw a t e rp o l l u t i o nf o rt h ed o n g j i a n gf i v e ra r e a i n c l u d e p o i n ts o u r c ef r o mi n d u s t r i a lw a s t e w a t e r , m u n i c i p a lw a s t e ，a n dl a r g e s c a l e f a r m s w a s t e w a l | e ra n da g r i c u l t u r a ln o n p o i n ts o u r c ep o l l u t a n t sf r o mt h em o u n t a i n ，a b a n d o n e d m e t a lm i l l e sh e a v ym e t a lp o l l u t a n t s ，s e w a g ei nr u r a la r e a s ，s c a t t e r e db r e e d i n go f c a t t l e p o u l t r ym a n u r ea n do t h e rn o n 。p o i n ts o u r c e ( 2 、) d i f f e r e n tt y p e so fs e w a g ew a s t e w a t e r o ft h es t u d ya r e am a i n l yi n c l u d e k i t c h e nw a s t e ，l a u n d r yw a s t ea n db a t h i n gw a s t e w e n c h a n gv i l l a g eh a st h eh i g h e s t s e 、a g ed i s c h a r g ec o e f c i e n t ，w h i l eh o n g z h o uv i l l a g eh a st h el o w e s t t h es e w a g e d i s c h a r g ec o e f f i c i e n t s o fo r d i n a r yv i l l a g e ，t o w n s h i p v i l l a g ea n dc o u n t yv i l l a g ea r e 2 4 3 0l ( d a y * p e r s o n ) ，3 2 2 0l ( d a y s 木p e r s o n ) ，3 3 5 3 l ( d a y s p e r s o n ) s u m m e rh a s i i a b s t r a c t t h el a r g e s ts e w a g ep r o d u c t i o n ，a n df o u rt i m e so fp e a k p r o d u c t i o ni nad a y ( 3 ) c o m b i n i n g 、i t i lt h en a t u r a le c o n o m i ca n ds o c i a lc o n d i t i o n so ft h es t u d i e d a r e aa n df e a t u r eo fs e w a g e ，b yt e s t i f y i n gt h ec o m m o n l yu s e dv i l l a g e sa n dt o w n s s e w a g ep r o c e s s ，m o d e l sa n dt e c h n o l o g i e ss u i t a b l ef o rs e w a g et r e a t m e n ti nt h es t u d y a r e aw a sp r o p o s e d p r o c e s s i n gm o d e lh a st h r e et y p e s ，a sj o i n ta r e ap r o c e s s i n g ，j o i n t h o u s e h o l dp r o c e s s i n ga n ds i n g l e f a m i l yp r o c e s s i n g p r o c e s s i n gt e c h n o l o g yt a k e st h e c o n s t r u c t e dw e t l a n dt r e a t m e n tt e c h n o l o g ya st h ec o r et e c h n o l o g y , a n dc o m b i n e sw i t h 1 a n dt r e a t m e n t ，b i o l o g i c a lp o n da n df a r m l a n dp r o c e s s i n gs y s t e m ( 4 ) t a k e nt h eh o n g z h o uv i l l a g ea ss a m p l e ，w es t u d i e dt h es p e c i f i cp r o c e s sd e s i g n a n do p e r a t i n gr e s u l t s n l er e s u l t ss h o wt h a tt h ed e m o n s t r a t i o np r o j e c tr u n ss t a b l ea n d t h et r e a t m e n te f f e c t sw e l l k e yw o r d s ：d o n g j i a n gr i v e r ；s e w a g e ；c o n t r o lt e c h n o l o g y ；c o n s t r u c t e dw e t l a n d 第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 我国村镇生活污水概况 1 1 1 我国村镇生活污水现状概述 随着我国经济的快速增长，城镇一体化进程的加快，农村生活水平的不断 提高以及农村畜禽养殖、水产养殖和农副产品加工等产业的发展，村镇的生活 污水产生量也与日剧增。由于村镇生活污水处理设施的短缺，这些污水大部分 未经任何处理就直接排放到河道、湖泊，使得河道水体的污染也越来越严重【l 2 j 。 我国“十二五”规划中提出了加快社会主义新农村建设，并明确了“推进农村环境 综合整治”的建设目标，加强农村生活污水的处理，是农村环境综合整治的组成 部分，同时也是社会主义新农村建设的重要内容，更是广大农民居住环境改善 急需解决的重要问题。 我国村镇地域范围广阔，布局分散，社会组织结构不同，经济发展状况和 生活水平、生活习惯等千差万别，这就不仅使村镇生活污水的来源、水质、水 量呈现多样性1 3 ，4 1 ，而且还决定了其处理工艺选择、工程建设与投资、运行管理 模式等方面的复杂性。因此，如何处理我国村镇生活污水，是需要不断实践探 索与研究的过程，且具有重要的现实意义。 村镇生活污水处理是指对农村村庄和小镇的村民生活污水和生产废水的处 理【5 】。对于村镇生活污水处理技术的适宜性选择，关键在于要符合村镇的实际情 况。目前，由于我国绝大部分农村地区的经济发展和生活水平相对落后，农民 环保意识淡薄，缺乏专业技术和管理人员，因此在管理、资金以及工艺设计等 方面都存在很多问剐6 7 1 。这就要求相应的处理技术不仅要能达到国家污水排放 标准，而且还要建设投资费用省，运行管理方便，且运行费用低。 1 1 2 村镇生活污水的特点 农村生活污水的来源主要有厨余、沐浴、洗涤和冲厕等【8 9 】。在我国，由于 不同村镇的经济发展状况、村民的生活水平和习惯、季节气候以及排水系统等 存在很大差异【1 0 , 1 1 1 ，因此村镇生活污水特征在很长一段时间内会保持的现阶段的 特征，即： 第1 章绪论 ( 1 ) 水量小，产源分散。由于地理条件的影响，我国村庄布局分散、人口 较少，排放的污水也比较分散，可集中收集的污水量较少【1 2 - 1 4 】。 ( 2 ) 浓度低，来源广。现阶段，我国很多农村地区的生活水平较低，致使 排放的污水浓度也比较低。由于传统生活习惯的影响，生活污水除了包括厨房 污水、洗涤用水、粪便废水( 所占比重较小) 外，还有生活垃圾堆放而产生的渗滤 废水。 ( 3 ) 水质、水量波动较大。由于农民生活水平的不同以及生活方式的改变， 导致生活污水的排放量和水质都存在着较大的波动。而且很多农村目前使用的 仍然是砖石渠道，这样在雨季或在地下水位高的时候，大量雨水和地下水涌入， 造成水质、水量大幅度的波动。 ( 4 ) 处理率低。例如，以苏州为例，苏南等经济较为发达地区的农村生活 污水处理率刚刚超过3 0 ，在经济相对薄弱的苏中、苏北农村地区，生活污水 处理率约在1 0 左右，个别地区甚至是空白1 1 5 。 ( 5 ) 可生化性较高。村镇生活污水含有一定量的氮、磷，可生化性一般较 高，基本不含重金属。 1 2 国内外村镇生活污水处理研究动态 1 2 1 国内研究动态 基于我国农村地区经济发展和人民生活水平普遍落后，以及农村生活污水 的特点，在选择农村生活污水处理方式时不能照搬或套用城镇生活污水的处理 模式及技术。在具体选择农村生活污水处理技术时，一般应遵循因地制宜、便 于维护和管理、运行费用低廉、工艺流程简单等原则【l6 1 。现阶段，我国对农村 生活污水处理技术研究较多的有：生活污水净化沼气池技术、氧化塘处理技术、 三格式化粪池、生物膜技术，以及污水土地处理技术等。 ( 1 ) 生活污水净化沼气池技术 生活污水净化沼气池技术，是一种分散处理生活污水的装置，它采用生物 厌氧消化和好氧过滤相结合的办法，集生物、化学、物理处理于一体，采用多 种好氧过滤和多层次净化，实现污水中多种污染物的逐级去除1 7 1 。该技术将污 水处理与合理利用结合起来，以此来实现污水的资源化。污水中大量的有机物 2 第1 章绪论 经厌氧发酵而生成沼气，同时污水中的大部分有机物被去除，进而达到净化的 目的。 该技术具有工艺简单，成本低，基本不需要运行费用的优点，适合于农村 的单户家庭采用。其缺点是，厌氧沼气池主要适用于高浓度生活污水的处理， 当污水中有机物浓度过低时，系统产气效率会降低，进而影响生活和生产用气。 另外，该技术适用于冬季地下水温保持在5 c 以上的地区。气温较低时，污水去 除效率也会降低。目前，该技术在国内生活污水处理还处于实践阶段，是适用 范围广、成本低、同时还能够实现环境效益与社会效益双赢的污水处理技术。 在江苏、安徽等地得到了广泛的应用【1 8 , 1 9 l 。 ( 2 ) 氧化塘处理技术 氧化塘是利用水中存在的微生物、藻类等对废水进行好氧、厌氧生物处理 的天然或人工池塘，通过天然的自净作用来完成对废水的生物处理【2 0 】。现价段 氧化塘的研究主要有两个方面：第一，如何筛选和培育出高效的净化污水的水 生植物；第二，结合曝气、水生植物、水产养殖等多个生物处理单元的功能， 使之成为一体化水生动植物复合生态体系【2 。 氧化塘具有建设投资费用低，可就近使用农村现有的旧河道、沼泽地等修 建，同时也可综合使用来实现污水净化。例如氧化塘出水不仅可以应用于农业 灌溉，而且还可以用于养殖水生动物和植物，使污水中的水肥资源得到充分的 利用。氧化塘处理技术的缺点，主要包括处理负荷低、占地面积大、处理效果 受气候影响，如果设计或运行不当，可能造成二次污染，污染地下水、产生臭 气等。 ( 3 ) 三格式化粪池 目前还有很多农村使用敞开的厕所( 早厕) ，厕所卫生情况很差，不仅臭， 而且还会滋生苍蝇、蚊子等，对周围环境产生很大的不良影响。而部分农村通 过改建厕所，进行生活污水的处理，这对改善和提高农村的环境质量具有重要 的意义。具体来说，可将厕所改建为三格式化粪池【2 2 1 。三格式化粪池一般有钢 筋混凝上和砖砌两种结构，主要由便池蹲位、连通管和分成3 个相互连通的密 封粪池组成。其中，第一个池的作用主要是截留粪渣、发酵和沉淀虫卵；第二 个池的作用为继续发酵；第三个池的作用主要将发酵后的粪液储存起来。对于 3 第1 章绪论 排水设施相对落后的大部分农村地区来说，化粪池可作为其污水处理的预处理 设施。三格式化粪池是一种简单的粪便沉淀预处理装置，具有施工简单、运营 基建成本低、易管理、易推广等优点。 ( 4 ) 生物膜法 生物膜法是利用附着生长于惰性材料表面的的膜状微生物进行污水处理的 一种方法。生物膜法净化污水的机理是，污水中的有机物可作为微生物的营养 物质，被填料上的微生物所摄取，进而达到净化污水的目的。生物膜法主要包 括生物接触氧化、生物转盘、生物滤池等。对于居住比较密集、人口相对集中、 土地相对紧缺的村镇来说，若处理的污水量比较大时，可采用此处理方法。生 物膜法具有占地面积小、工艺稳定可靠、处理效果好、抗冲击性、易维护等优 点。其缺点是投资和运行费用高、单位处理效率较低。 ( 5 ) 土地处理技术 土地处理技术是将污水有控制地投配到土地中，利用水生植物、土壤和微 生物的物理、化学、生物化学以及物理化学的作用，同时借助于生态系统的物 质循环和能量流动，使污水得到净化的的处理技术【2 3 1 。因为土地处理系统具有 投资少、运行费用低、便于管理、同时还具有景观效益等优点，得到了广泛的 关注。根据处理对象和处理目标的不同，可以将土地处理系统分为：慢速渗滤 土地处理系统、快速渗滤土地处理系统、湿地处理系统、地表漫流土地处理系 统和地下渗滤土地处理系统。 ( 6 ) 其他污水处理技术 在我国，对于人口居住相对密集，经济和科技较发达、污水量相对大而且 便于集中收集的的村镇地区，可以考虑一下其他的处理技术，如传统活性污泥 法、氧化沟、s b r 以及曝气生物滤池、接触氧化、m b r 等方法【2 4 1 。传统方法处 理具有效率高，污水处理量大等优点；其不足之处就在于施工工程量大，投资 成本较高、运行管理较复杂、能耗相对高。 1 2 2 国外研究动态 针对村镇生活污水面广、量大和分散的特点，国外一些发达国家也进行了 大量的试验研究与实践，而日各国都有自己的处理工艺。日本在1 9 7 7 年，便开 4 第1 章绪论 始对农村生活污水的处理，而且成立了农村污水处理协会，专门研究适合农村 污水处理的设施及设备。德国也很重视污水处理，据相关资料记载，截止1 9 9 2 年，德国的污水接管率就达到了9 2 2 t 2 6 1 ，在人口相对密集的村镇采用集中处理， 对于人口居住相对分散的村落采用分散型小型污水处理设备，其处理技术主要 以腐化池为核心【2 7 1 。韩国农民居住相对分散，主要采用的是小型、简易的污水 处理设备，其处理技术主要为湿地污水处理系统，其不足之处主要有占地面积 大，受季节影响大、易堵塞等【2 8 1 。欧洲、北美、新西兰等很多国家的农村也采 用该技术处理生活污水【2 9 1 。澳大利亚主要采用“f i l t e r ( 非尔脱) ”处理系统，该系 统处理后的中水能满足作物养分的要求【2 引。 ( 1 ) 澳大利亚“f i l t e r ( 非尔脱) 污水处理系统 澳大利亚“f i l t e w ( 非尔脱) 系统【2 5 】主要是由澳大利亚科学和工业研究组 织( c s 取o ) 的专家于最近几年提出的一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合 的污水再利用系统”。其污水净化机理为：以土地处理为基础，应用污水浇灌农 作物，污水经农作物和土地处理后，再利用暗管将其排出。该系统既可以满足 农作物对水分和养分的需求，与此同时又能降低污水中污染物的浓度，使其达 到污水的排放标准。“f i l t e w 系统的优点是成本低、处理效果好，适用范围较 广。 ( 2 ) 韩国的湿地污水处理系统 韩国的村民居住分散，其生活污水不适宜集中处理。因此，韩国对耗能低， 运行成本低，维护费用低的湿地污水处理系统有较广泛的研究。 韩国研究的湿地污水处理系统，其去污机理也是基于土地一植物系统，该 系统目前已经在欧洲、北美、澳大利亚和新西兰等国家得到了广泛的应用。湿 地植物多选择去污能力强，对病原体去除效果好的植物，比如芦苇、香蒲、灯 芯草等。但是湿地处理系统也有其缺点，主要是占地面积大，受季节气温影响 大，存在湿地植物病虫害、火灾以及自身生长周期等问题。一般而言，利用湿 地处理后的污水再浇灌水稻，可取得较理想的净化效果。 ( 3 ) 日本农村生活污水处理系统 日本有法律明文规定要保持河流、湖泊和海域的优良水质。因此，在日本， 污水的处理具有非常重要的地位，而且日本的污水处理能力也很强。日本农村 5 第l 章绪论 污水处理协会研究了很多适合村镇生活污水处理的设备，其设计的j a r u s 模式 的1 5 种不同型号污水处理装置，主要采用物理、化学与生物相结合的处理技术， 具有很好的污水处理效果【3 0 ，3 1 1 。 日本从1 9 7 7 年实行农村生活污水处理计划以来，截止1 9 9 6 年底就建成了 大约2 0 0 0 座小型污水处理厂【2 5 1 。日本农村污水处理协会研究和推广应用的污水 处理设备一般都有占地面积小、运行费用低、耗资少，运行管理简单，对于广 大农村来说，非常适用。 ( 4 ) 美国的高效藻类塘系统 高效藻类塘1 3 2 】最初是由美国加州大学伯克利分校的o s w a l d 提出并发展的， 是通过传统的稳定塘改进的，由于它最大限度的利用了藻类产生的氧气，使塘 内的的一级降解动力学常数值大幅度增大，故有“高效藻类塘”之称。 高效藻类塘的优势是施工工程量少，投资及运行费用省，便于管理和维护。 对于土地资源较充足而技术水平落后的广大农村地区而言，具有很好的实用和 推广价值。高效藻类塘对c o d 、b o d 5 、氨氮、总磷以及病原体等的去除率均较 高。同时水生植物收割的高等水生植物是很好的肥料。其不足之处是易受光照 和温度等环境因子的影响。目前高效藻类塘在以色列、摩洛哥、法国、美国、 南非、巴西、比利时、德国、新西兰等国都有研究应用3 3 , 3 4 】。 在我国，陈鹏吲和许春华3 6 1 对其进行过研究，其结果表明c o d 去除率大约 平均为7 5 ，b o d 去除率大约为6 0 ，氨氮可高达9 1 6 左右，总磷平均去除 率为5 0 左右。 ( 5 ) 法国的蚯蚓生态滤池 蚯蚓生态滤池【3 7 】是根据蚯蚓能提高土壤通气透水性能和促进有机物质的分 解转化等功能而设计的，是一种具有高效去污能力，同时还能降低剩余污泥量 的污水处理技术。蚯蚓生态滤池是最近几年在法国和智利发展起来的污水处理 系纠3 8 1 。 蚯蚓生态滤池处理系统同时集初沉池、曝气池、二沉池、污泥回流设备以 及曝气设备等于一体，大幅度简化了污水处理流程。其优势是抗冲击负荷强， 运行管理简便，不易堵塞等。其不足之处在于蚯蚓对外界的环境要求高，易受 气温影响，于此同时会影响系统的处理效率。 6 第l 章绪论 ( 6 ) 其他处理技术 国外对村镇的生活污水处理技术研究较早、工艺也较成熟。例如荷兰的一 体化氧化沟，其是一种集曝气、沉淀、泥水分离、污泥回流等功能于一身的技 术，适合处理较少的污水量。近年来，在美国、加拿大、英国、澳大利亚等国 家出现了一种叫“l i v i n gm a c h i n e ”的生态系统，适用于工业和生活污水的处 理，该技术的基础是活化技术。 1 3 选题的来源、背景、意义以及内容 1 3 1 选题来源 东江水是香港用水的主要来源。由于香港岛内长期缺乏淡水，历史上曾多 次发生水荒，社会局面也因此屡陷混乱。1 9 6 3 年底，中央政府投资数十亿元建 设“东深供水工程”，从此满足了香港8 0 以上人口的淡水需求。2 0 0 3 年，东深 供水四期改造工程全部投产，年供水规模达到约2 4 亿吨。在这股清冽的水流中， 来自东江源区的就占1 3 以上。 本文的研究旨在针对东江源头区农村的生活污水特点，以典型村落为单元， 以分散处理与集中处理相结合的原则，研究农村村落水污染控制和综合治理的 关键技术，形成沿江村镇污水控制成套技术和系统方案，削减生活污染源进入 东江的污染负荷。 本文的研究还需要注意以下几个方面进行研究：一是村镇生活污水的调查 数据比较匮乏( 由于时间限制，只调查了春、夏、秋三个季节) ；二是就是东江 源区村镇类型差别相对比较大，需作进一步的详细分类研究。针对以上研究存 在的两个问题，本文以东江源沿江村镇的定南县为研究区，选取典型村，以“东 江源沿江村镇生活污水特征及治理技术研究”为题做了研究。 1 3 2 选题背景 东江源区下游是饮用水源地的源水，保护好源区水环境，直接关系到国家 投资百亿元的东深供水工程的正常运行，直接关系到珠江三角洲和香港的饮用 水源安全保障。研究东江流域水污染控制与的必要性与紧迫性如下： ( 1 ) 东江源头区水质呈恶化趋势 7 第1 章绪论 由于历史、人口与发展模式等多种因素的影响，东江源区水环境问题日益 突出。1 9 8 5 年东江源区地表水质较好，在寻乌水、贝岭水监测的1 7 项指标( p h 、 硬度、挥发酚、氰、汞、砷、六价铬、氟、镉、铅、锌、铜、高锰酸盐指数、 氨氮、硝氮、亚硝氮、悬浮物) 全部达到国家地面水环境质量标准( g b 3 8 3 8 - - 8 8 ) i 类水质标准；1 9 9 1 年为i i 类水标准；1 9 9 8 年下降为类水质标准。2 0 0 6 年监测的6 个点位中，有4 个断面满足i i - i i i 类水质目标要求，而定南县城下 游水质氨氮为劣v 类，斗晏电站坝下( 为出境断面) 氨氮为类，2 0 0 8 年监测 结果表明不同断面、不同时间段的水质在i v 类之间。由此可见，源区水质状 况总体上趋于恶化。 ( 2 ) 生活污染直接排放，成为源头区主要污染源之一 东江源头区干流、支流众多，河网密布，多数村镇都是沿河、沿江而建， 农村生活污水、生活垃圾未经处理直接向水体排放，是源头区水体n 、p 等污染 物的重要来源。 因此，研究与东江源区产业特点和自然条件状况相适应的水污染防治成套 技术，尤其是农业面源污染、矿业污染的防治技术以及源头区水污染防治总体 策略，是遏制东江源水质恶化，改善源区水质的迫切需要。 1 3 3 选题意义 东江水作为广东省及香港特别行政区最重要的饮用水源地，选择东江开展 水污染系统控制与水生态健康维持成套技术研究与综合示范项目对于国家未来 数十年高功能河流水环境综合管理创新以及东江的水质保护均具有重要的意 义。完成这本论文具有重要的意义，主要表现在以下两个方面：第一，生活污 水基础数据的获取可以为东江源水环境生态治理提供基础数据；第二，治理措 施的提出可以对东江源沿江村镇水环境的治理提供工程技术参考。 1 3 4 选题内容 本研究以东江源头区沿江村镇生活污染源控制技术为研究对象，对东江源 沿江村镇生活污水特征及治理技术和效果进行研究，探讨东江源沿江村镇生活 污水特征，为沿江村镇生活污水的治理提供科学依据，本研究主要从以下几个 8 第1 章绪论 方面展开研究： ( 1 ) 东江源区村镇生活污水特征研究。在三个典型村内各选8 户居民进行 污水产量调查。通过调查获取三种不同类型村庄的人均污水产量系数，通过调 查及数据分析研究东江源区村镇生活污水特征及其影响因素。 ( 2 ) 东江源区村镇生活污水处理模式和技术的研究。紧密结合东江源区的 自然、地理、社会以及经济状况，提出合理的生活污水处理模式，并对相应的 污水处理技术进行筛选和适宜性分析。 ( 3 ) 东江源区村镇生活污水处理工程示范。以洪洲村为示范点，结合洪洲 村自然社会经济状况，提出了相应的生活污水治理技术，并对已建的示范工程 运行效果进行研究。 1 4 研究方法 ( 1 ) 材料收集，文献查阅。大量阅读国内外关于村镇生活污水处理现状， 以及应用人工湿地和土壤渗滤等生活污水处理技术的研究及案例等方面的文 献，了解国内外关于村镇生活污水特征及其处理的研究进展，学习应用人工湿 地及土壤渗滤技术处理村镇生活污水。同时对东江源沿江村镇生活污水特征、 处理的现状、产物系数以及污染源进行调查，设计本次课题的研究工作。 ( 2 ) 调查分析。调查东江源沿江村镇及周边自然环境和社会环境、东江源 沿江村镇生活污水排放状况及特征。调查必须以科学的态度严格按照有关的规 定和操作进行，调查的主要目的是：为下一步的理论设计、工艺方案的确定和 结果分析提供必要的条件。 ( 3 ) 处理模式与技术的设计。根据研究区村镇生活污水特征，同时结合自 然经济社会状况，提出了研究区生活污水治理模式和技术，并对其主要工艺做 了详细介绍。 ( 4 ) 运行效果研究。根据示范工程运行时间，进行定期采样，并对进出水 水样进行监测。 9 第1 章绪论 1 5 研究的技术路线 在参阅了大量文献之后，对东江源沿江村镇进行实地调查，并选取研究区 域，进行典型村落得选取和样品采集工作，通过研究定南县龙塘镇三种不同类 型村落的生活污水特征，为东江源沿江村镇生活污水的治理技术，以及水环境 生态治理提供参考和依据，并对示范区生活污水治理技术以及运行效果进行研 究。本研究技术路线见图1 1 。 图1 。1 研究技术路线 1 0 第2 章研究区概况 第2 章研究区概况 2 1 自然概况 2 1 1 地理位置 东江发源于江西省赣州市寻乌县的桠髻钵山，源区包括赣州市的寻乌、安 远和定南三县，流域面积3 5 0 2 k m 2 ，约占东江全流域面积的十分之j 3 9 1 。地理位 置介于东经11 4 0 4 7 至11 5 。3 3 ，北纬2 4 0 2 9 至2 5 0 3 37 之间。 图2 一】尔江流域范嗣 第2 章研究区概况 2 1 2 地质地貌特征 东江源区属多山地区。位于武夷山南端余脉与南岭东端余脉交错地带，属 亚热带南缘，是一个以山地、丘陵为主的地区，地貌可概称“八山半水一分田， 半分道路与庄园，【4 0 1 。 ( 1 ) 山地：海拔5 0 0 m 以上的低山、中山等，大多由变质岩、花岗岩组成， 分布在各县的边缘。山势陡峭，河谷深切，分化壳薄，植被较完好，典型的如 安远三百山区。 ( 2 ) 丘陵：海拔2 0 0 5 0 0 m 的低丘、高丘，主要由变质岩、花岗岩组成， 并经过长期的风化侵蚀。变质岩形成的丘陵坡度大、河谷深；花岗岩形成的丘 陵风化壳很发育，地表物质疏松。 ( 3 ) 盆地：山地丘陵之间分布有许多山间盆地、谷地、隘口，大多为农田 及城镇。 2 1 3 气候气象特征 东江源区呈典型的亚热带丘陵山区湿润季风气候，具有热量丰富、雨量充 沛、阳光充足、四季较分明的特点。常年平均气温1 8 9 ，极端最高气温为3 8 6 ，极端最低气温为7 9 ，大于1 0 积温为5 6 7 8 5 9 5 7 ，年均日照时数为 1 6 9 0 1 9 8 4 小时，无霜期2 8 2 2 9 3 d 。年降雨量1 5 2 6 1 7 0 0 m m ，降水量集中、强 度大、年际及月际变化大。 2 1 4 水文特征 ( 1 ) 水系分布 东江是珠江水系3 大干流之一。东江水系主要有寻乌水和贝岭水，寻乌水 发源于寻乌县的桠髻钵，干流长度1 2 7 k m ，其主要支流有马蹄河、龙图河、岑 峰河、神光河；贝岭水又叫定南水，发源于寻乌县境西北大湖岽山岭间，主河 长9 3 k i n 。寻乌水在广东省的龙川县合河坝与贝岭水汇合后称东江，然后流经河 源、惠州、东莞三市汇入珠江。 源区河网密布，有一级支流7 条，二级支流1 0 6 条，三级支流1 7 9 条。主 河流总长3 2 5 k m ，平均河流密度0 7 2 k m l ( m 2 。 1 2 第2 章研究区概况 图2 2 尔江源水系分布图 ( 2 ) 水资源状况 源区内溪流众多，河网密布，水系发达。水资源总量4 4 0 亿m 3 ，输入广东 境内约2 9 2 1 亿m 3 ，占东江年平均径流量的1 0 4 。除了河源、惠州和东莞三市 外，东江还是深圳、广州，特别是香港特别行政区的重要水源。 源区内气候年际变化较大，降水主要集中在夏季，而且近年来水量呈现减 少趋势。据斗晏电站资料，1 9 9 0 年以前多年平均径流量为1 5 1 2 亿m 3 ，平均流 量4 7 8 5 m 3 s ，2 0 0 0 年比多年平均径流量减少了1 9 2 亿m 3 ，减少了1 2 。 2 2 社会经济概况 2 2 1 行政区划概况 源区位于江西省赣州境内，含安远、寻乌和定南三县，三县国土总面积 6 0 0 2 k m 2 ，源区国土总面积3 5 0 2 k m 2 ，占三县总面积的5 8 3 5 。行政区划概况见 表2 1 。 1 3 第2 章研究区概况 2 2 2 人口概况 2 0 0 8 年末，三县总人口8 7 5 万人，其中乡村人口为7 3 5 万人，占总人口的 8 4 。各县城镇化水平远低于同年全国平均水平( 4 5 6 8 ) 。源区三县人口概况 见表2 。 表2 2 源区三县人口概况 2 2 3 经济概况 2 0 0 8 年三县财政收入为8 1 亿元，占全省财政收x ( 81 6 8 亿元) 的0 9 9 ： 定南、安远和寻乌三县农民人均收入分别为0 3 1 万元、0 2 9 万元和0 2 4 万元， 全国农村人均收入和江西省农民人均收入分布为0 4 8 万元和o 4 7 万元，三县农 民人均收入远低于国家和江西省农民人均收入。迄今安远、寻乌仍是国家级贫 困县，定南县为省级贫困县。 2 0 0 8 年，源区的三产结构分别为：寻乌3 2 8 ：2 9 5 ：3 7 7 、安远3 6 5 ：2 5 2 ：3 8 3 、 定南1 8 7 ：4 7 5 ：3 3 8 。源区经济发展仍然以农业为主，综合经济实力不强，产业 结构不尽合理，三次产业的关联度小，因而导致其综合经济实力不强，总体效 益较低。源区经济发展概况见表2 3 。 1 4 第2 章研究区概况 表2 - 32 0 0 8 年三县经济发展概况 定南 安远 寻乌 2 3 2 6 2 3 7 4 2 4 2 7 3 8 0 2 0 0 2 3 0 1 5 1 8 5 1 2 0 1 3 5 4 9 6 6 1 8 5 5 1 0 3 1 0 2 5 0 2 4 第3 章研究区生活污水特征 第3 章研究区生活污水特征 3 1 前言 生活污水是指家庭日常生活产生的杂排水【4 1 1 。目前国内外对生活污水特征 的研究主要集中在城市生活污水【4 2 , 4 3 】，而对农村生活污水特征的研究相对较少。 国内有些流域如滇池流域、九江流域等地区也做过生活污水特征的研究 4 4 4 6 1 ， 但是其研究只集中于流域的某个村落。对于一个地区来说，村镇的自然地理、 经济以及社会状况都存在差别，其研究具有局限性。 东江源是珠江三角洲和香港特别行政区主要的饮用水，水环境状况直接影 响珠江三角洲和香港人民的健康和发展。东江源沿江村庄较多，村庄类型也比 较多，本研究主要选择其中典型的三个类别的村落进行研究。准确掌握东江源 区村镇生活污水的特征对其治理技术和模式的研究具有重要的意义。 3 2 研究方法 3 2 1 入户调查 ( 1 ) 调查对象 调查按县、镇、村三级，分别选取3 个典型村，每个村随机抽取8 户农户 作为调查对象。 文昌村( 县级村) ：文昌村位于定南县城西面，距县城4 5 k m 。共有1 4 个 村民小组，2 2 5 户，人口8 3 5 人，党员1 9 人。农民主要收入来源为果业及务工。 桐坑村( 镇级村) ：桐坑村位于定南县龙塘镇的圩镇。桐坑村总人口9 7 7 人，村民小组1 5 个，农户2 4 1 户。村山林面积1 3 9 5 0 亩，水田面积4 8 0 亩，属 山多田少的小村。 洪洲村( 普通村) ：洪洲村位于龙塘镇东北两公里处，安定公路旁，东邻 安远县鹤仔镇。全村总面积2 5 k m 2 ，耕地面积8 9 0 亩，林地面积6 2 2 4 亩。全村 共有1 5 个村民小组人口1 3 6 3 人，3 6 2 户。 ( 2 ) 调查工具 卷尺，塑料水桶( 下直径3 6 5 c m ，母线5 0 c m ，上直径4 3 5 c m ) ，双面胶， 1 6 第3 章研究区生活污水特征 油笔等。 ( 3 ) 调查方法 调查时采用随机抽样、分层抽样、重复调查，具体方法如下：在每个典型 村按经济水平差异和人口数量不同随机抽取8 户居民进行连续取样和跟踪调查。 调查前发给调查户3 个塑料桶，用于收集各类生活污水( 冲厕废水除外) ，每 天收集时间从早上8 时开始至第二天早上8 时结束，收集完成后，调查小组到 所选居民家先测水量，并做好记录。同时将每户的水样混匀，取1 l 于准备好的 水桶中，再次将混合水样混匀，取6 0 0 m l 待测。调查工作连续五天，并将每天 的水样带回实验室分析。 为了研究村镇生活污水各个时段产生规律，委托调查户在调查期间内通过 对盛装污水桶进行刻度的观测，晚间居民没有作业，污水产量较低，不做纪录， 记录从早上6 点到晚上2 3 点各个时段( 2 个小时为一个时段) 产量的平均值。 ( 4 ) 调查时间 调查时间按季节划分：其中春季的调查时间为3 月4 日3 月8 日：夏季的 调查时间为5 月2 5 日5 月2 9 日；秋季的调查时间为8 月2 4 日8 月2 8 日。 3 2 2 数据分析处理方法 将每户每天各类生活污水的调查数据做为一个样本进行汇总，每个典型村 共1 2 0 个样本，3 个典型村调查数据共计3 6 0 个样本，用e x c e l 软件将样本数据 进行统计汇总并进行处理。 3 3 生活污水排水体制特征调查 ( 1 ) 生活用水来源 东江源沿江村镇的生活用水来源主要有三种，一是山泉水，一是地下水， 另一是自来水。在东江源村镇，大部分家庭都有压水井，但农民担心地下水水 质没有保证，所以东江源头村镇饮用水以山泉水为主或自来水为主，杂用以地 下水为主。 ( 2 ) 建筑排水结构 东江源头区农户的用水方式和卫生设施，决定了排水方式。沿江村镇生活 污水是传统的合流制排水，经传统的排水系统将混合污水不经处理就直接就近 排入水体。 1 7 第3 章研究区生活污水特征 农户庭院排水 a 老的建筑 以地下水为主，无洗涤池和其他卫生设施。 b 中期建筑 地下水或山泉水为主，水龙头入户，有洗涤池，其他卫生设施较少。 c 新农村统一规划建设 以自来水或地下水为主，室内有给水排水设施，且卫生设施较