（环境工程专业论文）新农村建设中环境治理研究.pdf

摘要 在城乡环境差距越来越大，中央提出“建设社会主义新农村”重大战略决策的大背 景下，进行农村环境治理研究具有重要的现实意义。 本文通过对陕西省部分农村环境现状调查，指出环境污染的解决措施。调查结果显 示该区域环境污染比较严重，主要表现为生活污染，其污染源为生活污水、生活垃圾和 人畜粪便。农村管理体制和机构不健全、农民环境保护意识落后也是农村环境差的一个 原因。 结合研究区域农村环境现状、经济条件和管理水平，提出了治理该区域环境污染的 理论措施，即将生活污水采用管网收集进行集中处理，生活垃圾进行分类收集，根据垃 圾特点再进行分类处置。根据对该区域的人畜粪便与秸秆的资源量、沼气潜力估算结果， 提出将该区域人畜粪便采用厌氧发酵技术进行处理，产生沼气可以解决农户生活用能问 题，沼渣、沼液用于农业生产，基本达到固体废弃物减量化、无害化、资源化的处理目 标。并且以牛粪为例进行厌氧发酵技术实验研究，确定人畜粪便厌氧发酵处理的可行性。 期望本论文的研究成果，能为陕西省推进新农村建设提供理论支持，对加快该区域 社会主义新农村建设有所裨益。 关键词新农村环境污染粪便厌氧发酵沼气 a b s t r a c t t h ed i f f e r e n c eo ne n v i r o n m e n tb e t w e e nc i t ya n dc o u n t r y s i d ei sb e c o m i n gb i g g e ra n db i g g e rr e c e n t l y i nf e b r u a r y2 0 0 6 ，t h es t a t ec o u n c i la n dt h ec o m m u n i s tp a r t yu n v e i l e da n e ws o c i a l i s tc o u n t r y s i d e p r o g r a mj o i n t l y i nt h i sb a c k g r o u n d ，t h er e s e a r c ho ne n v i r o n m e n t a lg o v e r n a n c ei sv e r yi m p o r t a n ta n d p r a c t i c a l t h ed i s s e r t a t i o nb a s e so ne n v i r o n m e n ts t a t u si n v e s t i g a t i o nt h ep a r to fr u r a li ns h a a n x ip r o v i n c e ， p o i n t so u tt h eg o v e r n i n gm e a s u r e so fe n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n s u r v e yr e s u l t ss h o wt h a te n v i r o n m e n t a l p o l l u t i o ni sm o r es e r i o u si nt h er e g i o n ；m a i n l ym a n i f e s t a t i o nf o rt h el i f eo fp o l l u t i o n ，i t sp o l l u t e ds o u r c e si s d o m e s t i cs e w a g e ，g a r b a g e ，h u m a na n da n i m a lf e c e s t h er u r a lm a n a g e m e n ts y s t e ma n di n s t i t u t i o n sa r en o t s o u n d ，f a r m e r s e n v i r o n m e n t a la w a r e n e s sb a c k w a r d , t h e ya r ea l s ot h er e a s o n sf o rp o o rr u r a le n v i r o n m e n t b a s e do nt h er u r a le n v i r o n m e n t a ls t a t u so ft h e s t u d ya r e a ，e c o n o m i cc o n d i t i o n sa n dt h el e v e lo f m a n a g e m e n tp u tf o r w a r d st h e o r e t i c a lm e a s u r e so fg o v e r n i n ge n v k o n m e n t a lp o l l u t i o ni nt h er e g i o n c o l l e c t i n gd o m e s t i cs e w a g eu s e sp i p e l i n en e t w o r k ，t h e ng o v e m i n g ，g a r b a g ec o l l e c t i o nb yc l a s s i f i c a t i o n ， d i s p o s i n go fg a r b a g ea c c o r d i n gt of e a t u r e s a c c o r d i n gt ot h er e s o u r c e sq u a n t i t yo ft h eh u m a na n da n i m a l f e c e si nt h er e g i o n ，e s t i m a t et h ep o t e n t i a l q u a n t i t ym a r s hg a s ，p o i n t so u tu s i n ga n a e r o b i cd i g e s t i o n t e c h n o l o g yt op r o c e s sh u m a na n da n i m a lf e c e s ，p r o d u c em a r s hg a sc a nb ea sf u e lf o rl i f e ，b i o g a sr e s i d u e ， b i o g a ss l u r r ya l eu s e df o ra g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n ，c a nr e a c ht h eh a n d l i n gg o a l so fs o l i dw a s t em i n i m i z a t i o n ， s o u n d ，a n dr e s o u r c e sb a s i c a l l y a n dc o wf e c e sa sa ne x a m p l ef o ra n a e r o b i cd i g e s t i o nt e c h n o l o g y e x p e r i m e n t a ls t u d y , d e t e r m i n e st h ef e a s i b i l i t yo fa n a e r o b i cd i g e s t i o nt e c h n o l o g yf o rd e a l i n gw i t hh u m a n a n da n i m a lf e c e s t h er e s e a r c hr e s u l t so ft h i ss t u d yw i l lh o p e f u l l yb ee x p e c t e dt op r o v i d et h et h e o r ys u p p o r to nn e w c o u n t r y s i d ec o n s t r u c t i o na n dt oh e l pt h ed e v e l o p m e n to ft h en e ws o c i a l i s tc o u n t r y s i d ec o n s t r u c t i o ni n s h a a n x ip r o v i n c e k e y w o r d s ：n e wc o u n t r y s i d e ；e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o n ；n i g h ts o i l ；a n a e r o b i cf e r m e n t a t i o n ； m a r s hg a s 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本论文中不包含任何 未加明确注明的其他个人或集体已经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：巡几l 丸知谚年厂月2 日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：冬讥乱h 丹年石月j 日 导师签名： 名z7 龌 上6 年6 月乙日 长安大学硕士学位论文 第一章绪论弟一早珀t 匕 1 1社会主义新农村建设的提出 我国是一个农业大国，农业、农村和农民问题始终是关系我国改革开放和社会主义 现代化建设全局的根本问题，也是全面建设小康社会和构建社会主义和谐社会的关键所 在。1 9 9 8 年，党的十五届三中全会从政治、经济、文化三方面提出建设有中国特色社 会主义新农村。党的十六大上，中央提出解决“三农 问题必须统筹城乡发展。2 0 0 4 年9 月召开的党的十六届四中全会上，胡锦涛同志明确提出了“两个趋向”的重要论断， 即在工业化初始阶段，农业支持工业，为工业提供积累是带有普遍性的趋向；在工业化 达到相当程度后，工业反哺农业、城市支持农村，实现工业与农业、城市与农村协调发 展，也是带有普遍性的趋向。“两个趋向 的重要论断，从全局战略的高度提出了解决 我国“三农”问题的指导思想，是新形势下破解这一难题的一把钥匙。2 0 0 5 年，党的 十六届五中全会通过了中共中央关于制定国民经济和社会发展第十一个五年规划的建 议，规划全面系统地提出了建设社会主义新农村的重大历史任务，为做好当前和今后 一个时期的“三农 工作指明了方向。2 0 0 6 年，党中央再一次以“中央一号文件的 形式发布了中共中央国务院关于推进社会主义新农村建设的若干意见，明确指出建 设社会主义新农村，要从农民最迫切需要解决的问题入手，把改善农民生产生活条件， 加强农村人居环境建设作为社会主义新农村建设的基础性工作。 1 2 社会主义新农村内涵 社会主义新农村是指在社会主义制度下，反映一定时期农村社会以经济发展为基 础，以社会全面进步为标志的社会状态。主要包括以下几个方面：一是发展经济、增加 收入。这是建设社会主义新农村的首要前提。要通过高产高效、优质特色、规模经营等 产业化手段，提高农业生产效益。二是建设村镇、改善环境。包括住房改造、垃圾处理、 安全用水、道路整治、村屯绿化等内容。三是扩大公益、促进和谐。要办好义务教育， 使适龄儿童都能入学并受到基本教育；要实施新型农村合作医疗，使农民享受基本的公 共卫生服务；要加强农村养老和贫困户的社会保障；要统筹城乡就业，为农民进城提供 方便。四是培育农民、提高素质。要加强精神文明建设，倡导健康文明的社会风尚；要 发展农村文化设施，丰富农民精神文化生活；要加强村级自治组织建设，引导农民主动 第一章绪论 有序参与乡村建设事业。【l 】 十六届五中全会提出要按照“生产发展、生活宽裕、乡村文明、村容整洁、管理 民主 的要求，扎实稳步推进社会主义新农村建设，全国各地结合自身特点，陆续开展 了形式多样的新农村建设实践活动，并已经初见成效。深入分析新农村建设的二十字总 体要求，联系当前我国农村实际，可以看到，建设新农村的一个重要环节是实现“村容 整洁”，这也是对农村环境提出的总体目标。 1 3 新农村建设的意义 首先，建设社会主义新农村是贯彻落实科学发展观，实现经济社会全面协调可持续 发展的重要举措。 建设社会主义新农村，促进城乡协调发展，是科学发展观的具体要求和体现。坚持 以人为本，必须立足于城乡全体居民，让占人口大多数的农民群众参与发展进程、共享 发展成果。实现全面协调可持续发展，必须着眼于所有城镇乡村，注重把农村的事情办 好。这就必须加快农村经济发展，推动农村社会全面进步，建设好农村这个最大的生态 屏障。 其次，建设社会主义新农村是缩小城乡差距、全面建设小康社会的重要任务。党的 十六大确定了本世纪初头二十年全面建设小康社会的奋斗目标，并指出实现这一目标的 重点和难点在农村，正如中央所指出的那样，农村建设全面小康社会难度非常大。统计 资料表明，1 9 9 8 年至2 0 0 4 年全国城镇居民人均可支配收入平均每年增长8 6 ，而农民 人均纯收入平均每年只增长4 3 。到2 0 0 4 年城乡居民收入差距己经达到了3 2 1 ：1 【2 】， 如果不采取措施遏制城乡收入差距拉大的趋势，全面实现小康社会的目标就很难实现。 第三，建设社会主义新农村是发展农村社会事业、构建社会主义和谐社会的重要基 础。 第四，建设社会主义新农村是扩大农村市场需求，推动整个国民经济持续健康发展 的有效途径。【3 l 1 4 新农村建设的环境要求 目前，一些研究者结合国内外农村建设与发展的情况，提出我国新农村建设的基 本要求，其中关于对环境的要求主要包括：村容村貌整洁优美，有符合规划的硬化路面， 有达到饮用水标准的生活用水，有符合卫生要求的厕所，有完善的排水设施，有集中的 2 长安人学硕十学位论文 垃圾收集转运场所，有安全卫生的住房，农村面源污染得到有效控制等f 4 1 。这些要求基 本涵盖了农村生产、生活各个方面，结合我国农村环境实际，对这些要求进行系统的分 析和总结，可以将新农村建设对环境的要求概括为“清洁水源、清洁家园、清洁田园 三方面。 清洁水源，就是通过改善农村饮用水环境，确保其饮用水安全，实现让农民喝上 干净水的目标。清洁家园，就是以改善农村人居环境为中心，通过农村改水、改厨、改 厕、改圈，适用清洁能源，开展村庄、庭院绿化、美化、实现让农民呼吸到清新的空气， 在良好的环境中生活的目标。清洁田园，就是通过科学合理适用农药、化肥，防止土壤 污染，改善农村生活环境，实现让人们吃上安全放心的食物的目标。 社会主义新农村建设提出的“村容整洁 要求，其实质是在农村地区倡导新的生 产生活方式，弘扬与自然和谐的生态文明，建设布局合理、设施配套、环境整洁的农村 人居环境。通过建设“清洁水源、清洁家园、清洁田园，有利于引导农民转变观念、 改变落后的生活习惯，培养文明的生活方式，有利于改善农村生产、生活条件，创造良 好的人居环境，改善农民的身体健康状况、增强体质，提高生活质量，提升农村地区的 生态文明水平，促进人与自然的和谐、农村社会稳定，从而推动构建和谐社会和全面建 设小康社会目标的实现。 1 5 课题来源 党的十六届五中全会已经提出按照“生产发展、生活宽裕、乡风文明、村容整洁、 管理民主 的2 0 字要求，建设社会主义新农村的重大战略决策。2 0 0 6 年中央出台的一 号文件关于推进社会主义新农村建设的若干意见中又明确指出建设社会主义新农村， 要从农民最迫切需要解决的问题入手，把改善农民生产生活条件，加强农村人居环境建 设作为社会主义新农村建设的基础性工作 5 1 。为指导各地开展农村人居环境建设，建设 部于2 0 0 5 年底召开全国村庄整治工作会议，印发关于村庄整治工作的指导意见，提 出以村庄整治为主要形式，改善农村人居环境【6 1 。我国是一个农业、农村、农民大国。 农村人口多是我国的国情，只有发展好农村经济，建设好农民的家园，让农民过上宽裕 的生活，才能保障全体人民共享经济社会发展成果，才能不断扩大内需和促进国民经济 持续发展。治理农村污染，改善农村环境是新农村建设第一步，根据以上内容提出了本 课题。 第一章绪论 1 6 课题研究的目的 “陕西省国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要”指出加快新农村建设，必须 做好县域规划和以村为单位的村庄建设规划，改善村容村貌，以供水、排水、垃圾处理 等为主要内容【7 】。本课题以十六届五中全会中提出的2 0 字要求的“村容整洁”这一环 境目标为着重点，主要以农村生活污水、生活垃圾及粪便这些主要的农村环境问题为研 究对象。根据调查发现农村现存的环境问题是生活污水无序排放，生活垃圾乱堆乱倒、 禽畜粪便资源不能有效利用。本研究将生活污水以村为单位运用管道收集系统收集、采 用滴滤池人工湿地农村生活污水处理工艺进行集中处理，将生活垃圾进行分类收集， 将农业固体废物秸秆、厨余垃圾和粪便混合进行厌氧发酵制沼气，并将其发酵残余物沼 渣、沼液堆肥、浸种等农业利用。这样达到了固体废弃物减量化、无害化、资源化的目 的，改善了农村的生活环境。 1 7 课题研究的意义 本研究的环境及社会意义在于：从源头上控制家庭粪便和生活垃圾带来的严重环境 问题，改善农民的生活环境，基本达到“村容整洁 ，极大减少污染物排放浓度与数量， 减缓水环境继续恶化的趋势，防止粪便恶臭及蚊蝇传播疾病。在处理过程中产生沼气， 作为资源回收，缓解日益恶劣的资源短缺问题；将处理后的产物作肥料，带来一定的经 济效益，环境效益，为社会主义新农村建设铺平道路。 4 长安大学硕士学位论文 第二章国内外农村环境现状与治理研究 2 1我国农村环境污染现状 近年来，随着经济社会的快速发展和人口的不断增长，我国城市环境日益改善的同 时，农村污染问题越来越严重，表现为，污染源增加、污染物增多、污染范围扩大，环 境污染和生态破坏问题日益突出，不仅直接影响农业产量、农产品质量、农民收入和农 业可持续发展，而且还破坏了农村人居环境，已成为制约新农村建设和社会经济可持续 发展的重要因素。 目前我国多数农村没有相应的生活污水、生活垃圾处理设施，路边和河边成为堆放 垃圾的主要场所，不少村镇的生活污水都是直接排放到河流，“脏、乱、差”现象十分 严重。据统计，全国每年露天堆放的农村生活垃圾约为1 2 亿吨；农村生活污水处理率 不到3 ，每年产生超过2 5 0 0 万吨的生活污水全部直排，中国有3 6 亿多人喝不到符合 卫生标准的水，其中超过6 0 是由于非自然因素导致的饮用水水源水质不达标；农村人 口中与环境污染密切相关的恶性肿瘤死亡率逐步上升，对于基本排出在医疗保障制度之 外的农民，这是极大的威胁。大量化肥和农药的不科学使用，不仅造成土壤污染，甚至 影响到地下水和空气，通过农田径流加重了水体有机污染和富营养化污染，造成从地下 水到空气的立体污染。不少乡镇企业盲目补点，乱占耕地；滥垦乱采，毁坏山林；乡镇 工业化学需氧量、粉尘和固体废弃物排放量占全国工业污染物排放量的比重接近或超过 5 0 。我国受重金属污染的耕地面积约占耕地总面积的五分之一。每年因土壤污染而减 产粮食约1 0 0 0 万吨，还有1 2 0 0 万吨粮食污染物超标。另外值得注意的是，城市“三废 等污染物有向农村蔓延的趋势。据统计，目前工业“三废”污染农田已达0 1 亿姘。 近几年的调查显示，我国因固体废物堆存而被占用和毁坏的农田面积已达1 3 3h r n z 以 上，5 3 3 3h r n 2 万以上的耕地遭受不同程度的大气污染，全国利用污水灌溉的面积已占 全国灌溉总面积的7 3 。由于环境污染导致每年粮食减产1 0 0 亿千克以上，直接损失 达1 2 5 亿元。1 8 】 2 2 农村生活污染的产生与危害 通常，我们将农村村镇人口在日常生活中产生的污染统称为农村生活污染。农村生 活污染主要有以下的产生来源： 第二幸国内外农村环境现状与治理研究 ( 1 ) 生活污水。洗衣、做饭、洗浴及其它零散用水是生活污水的主要来源途径。 生活污水中主要含有氮、磷等污染物。污水不经处理直接排到地面经土壤下渗或汇入地 表水体，对地表水及地下水造成直接危害。其危害表现为：一是以抽取地下水为主的我 国广大农村地区的饮水安全；二是在地表水充足或潜水水位高的地区，一些有明渠的村 镇，由于污水的长期蓄积，水体发黑变臭，并滋生大量蚊、蝇，威胁着农村居民的身体 健康，以及更大范围的地表水体污染；三是污水灌溉，污染土壤，危害农业生产，并最 终造成农村自然景观的破坏。 ( 2 ) 生活垃圾。生活垃圾因来源广泛，其污染物成分也较为复杂，随着生活水平 的提高，物质消耗的丰富，垃圾产量增加，其组成成分将更为复杂。据有关资料统计， 农村居民人均每天排放的生活垃圾2 k g 左右。垃圾里含有大量的有机废物、各种化学污 染物质及病源微生物。通过实验计算，一吨生活垃圾氧化物分解产生的硫酸盐，需要 3 1 吨清洁土壤自净，或者需要1 1 5 吨清洁水来稀释，并且l k g 生活垃圾可溶解出2 8 9 钙镁物质，使- - o g 水的硬度升高半度【引。渗滤液中的主要污染成分包括有机物、无机离 子和营养物质。通常在垃圾堆放过程中，留存于其中的有害物质不易破坏衰减，其危害 具有长期性和潜在性。由于农村基础设施普遍不配套，生活垃圾无序堆放，会污染土地、 地下水和地表水，伴随垃圾中有机物腐败分解还会产生多种有毒有害物质，产生恶臭， 招来蚊蝇，影响环境卫生，成为多种致病病原微生物和病毒的滋生地。目前，即便在有 较好管理措施的村镇，农村生活垃圾的处理也还仅限于简易的堆存或填埋，没有防渗衬 垫及垃圾渗滤液污水处理设施，垃圾的直接危害及其渗滤液的污染不可避免。 ( 3 ) 粪便污染。人畜粪尿含有大量氮、磷、有机污染物及大量的病原体，有引起 伤寒、痢疾、急性肠胃炎等肠道传染病的病菌；有引起病毒性肠胃炎、小儿麻痹症、病 毒性脑炎、肝炎等病的柯沙基病毒、埃可病毒、骨髓灰质炎病毒和肝炎病毒；有引起肠 道寄生虫病的多种肠道寄生虫卵等病原体。粪尿堆放中这些污染物会随粪水渗入土壤 内，并进入地下水或随雨水流入地表水体；粪便中会产生以氨气为主的有害气体、粉尘 和微生物等，使粪便发出恶臭，造成空气污染，并对人的健康产生不良影响。很长一段 时间以来，农村人粪尿一般回田使用，但随着人口迅速增长、化肥的使用以及农村耕地 的减少，人粪尿肥使用率大大降低，危害越来越突出，特别是在乡镇居民集中的地方问 题更加严重。如果大量的垃圾、粪便不能够妥善处理，所有这些都严重地污染了大地、 水体、大气和生物群落，导致城乡生态环境恶化，严重危及人类的生存和发展。 以上污染物，一般以点源形式存在，如果得到有效管理，治理起来难度相对要小 6 长安大学硕一k 学位论文 一些，然而在我国农村，这方面的管理工作还很薄弱，因而农村生活污染又常常具有非 点源扩散的特点，其危害性和治理难度大大增加。 由于我国农村人口居住分散，长期以来，生活垃圾得不到集中而有效的处理，有的 虽然堆积发酵，分解部分有机垃圾，但是大部分有毒有害物质通过雨水流入河道农田， 由此引发的环境污染问题不容忽视，并且因为资金、技术、农民的环保意识低等制约因 素，使得农民生活废弃物造成的环境污染越来越严重。 此外，随着我国城市化进程的加快，小城镇和乡村聚居点人口迅速增加，城市化倾 向日益明显。但与城市相对规范的有规划、较完善的基础设施相比，小城镇和乡村聚居 点在这些方面明显落后，脏乱差现象突出。这种基础设施落后于经济和城镇化发展水平 的现象并没有随着经济水平的提高而显著改善，对农村居民卫生和健康构成了巨大的威 胁。 饮水安全是农村居民改善健康、提高生活品质的基础，是促进农村经济社会发展的 第一需要。然而，目前我国农村自来水普及率仅为3 4 ，北方地区多以地下水为饮用水 源，南方部分地区则以江河湖泊水为主要饮用水源，缺水和水质污染程度严重是农村饮 用水存在的主要问题【1 0 】。乡镇企业污水、畜禽粪尿污水及包括人粪尿、垃圾、污水在内 的生活排污是农村饮用水水质污染的主要来源。因为农村基础设施比较落后，普遍缺乏 基本的排水和垃圾清运处理系统，污水大多不经任何处理，直接排放或沉积在村边沟渠 和村庄地面，降雨时被冲刷进入水体，最终对饮用水源造成了污染。尤其是在以地下水 为饮用水源的地区，一般情况下，农村公共水井往往位于人口居住相对集中的地方，农 户私人用水井则开凿于自家院内，这样，生活污染自然就成为我国北方农村地区饮用水 安全的最大威胁。 2 3 国内外粪便处理利用技术概况 目前国内外处理粪便的方法很多，较为常见的有生物法：厌氧消化、好氧消化； 化学法：药物混凝沉淀、高压高温法、湿式氧化处理；粪便污泥自然处理法等。 ( 1 ) 厌氧消化处理：厌氧消化是一个复杂的生物学过程；粪便中碳水化合物、脂 肪及蛋白质等，在缺氧的条件及微生物的作用下，有机物可转化为甲烷。 ( 2 ) 好氧处理法：利用好氧菌进行消化的过程，称之为好氧消化。好氧处理规模 小时，可只做最终稀释后曝气、沉淀；中等以上规模，经过前处理和二次稀释后，可按 7 第二章国内外农村环境现状与治理研究 标准活性污泥法进行处理；好氧消化的速度较厌氧消化快得多，但它需要大容量的消化 槽；同时处理过程中需要大量氧气，因此要消耗大量的能量。 ( 3 ) 化学法：在粪便中加入适量化学药剂，使粪便发生絮凝作用，并通过沉淀分 离成液体和脱水污泥。该处理法的最大特点是：粪便在较短的时间内形成固液分离。其 不足之处在于：操作复杂，机械设备数量较多；分离出的液体b o d 在5 0 0 0 m g l 左右， 比厌氧消化槽的脱离液2 5 0 0 m g l 要高得多。另外，其基建费及日常运行管理费用也较 其它方法要高。 ( 4 ) 高温高压处理法( 湿式氧化法) ：粪便中的有机物，在高温高压的条件下，经 过约1 小时连续不断地氧化分解可达到较好的处理效果。此种方法的关键在于反应塔的 设计，它的容量，应根据粪便的发热量、反应速度和氧化的程度来确定。 ( 5 ) 高温堆肥法：将粪便按一定比例掺入垃圾中，应用高温堆肥的方法进行处理。 若垃圾中含氮量较高，则不宜采用此法。 ( 6 ) 化粪池处理：其功能是接收、储存家庭生活污水。池内分为漂浮层、淤泥层 和中间清水层3 个区域。清水可采用污水灌溉的方式作最终处理。用作灌溉的污水通过 蒸发和渗透消化对环境污染不大，但可降低总废物的清运量。当前由于化工产品的广泛 使用，家庭生活污水的成分日趋复杂，污水中有害物质含量增加，化粪池“清水层 的 直接排放就成为污水灌溉区域的污染源。对这种污染的控制仅仅是通过在化粪池内使用 大量化学药物分解沉淀有害物质，然而在扩大污水灌溉区域，增加土壤处理功能上是难 以有效的。但是伴随着许多化粪池专用设备的出现，对现有设备的革新改造，以及产品 的标准化，这种环境污染的问题正在逐步得到解决。尽管这样，由于受农村经济条件的 制约，化粪池处理农村禽畜粪便依然不太可行。 在国外，近几年工业应用的厌氧消化技术广泛应用于粪便处理中，目前这种技术 的发展主要表现在池型的变化和搅拌方式的变化上。池型正在由圆柱型向“水滴”型发 展；搅拌方式正在由机械搅拌，气搅拌向无动力压差自搅拌方式发展【l2 1 。其中上流式过 滤床厌氧消化技术是近几十年发展起来的一种新型技术。由于这种技术具有停留时间 短，产气率高，设备体积小等优点，因而在各个领域内普遍得到重视。为了达到更高的 处理要求，在日本滤膜技术已经应用于粪便处理，但处理费用昂贵【1 3 】。 上述几种粪便处理方法各有其优缺点，针对当前所面临的粪便污染和促进农村环境 卫生技术持续发展的现实，并结合现实国情，需要一套相对投资少，易于操作，便于维 护且适用范围广的技术。以处理效率高、资源综合利用率高、低费用为主要目标，从长 长安大学顾十学位论文 远观点看，它是有较大发展前途的。要求它比传统的技术要先进，适合我国的国情，并 具有明显的社会和环境效益，而目前的经济能力又是完全可以承受的。 2 4 国内外农村生活污水处理工艺 国外对农村生活污水的处理技术研究进行较早，目前也有较为成熟的技术，但是就 其特点分析大多数拥有自身的缺点，不能适应我国农村的具体情况。 日本【1 4 】从1 9 7 7 年开始实行农村污水处理计划，日本采用的小型污水处理系统多为 日本农村污水处理协会研制的j a r u s 模式。从广义上讲，有两种类型：( 1 ) 生物膜处 理。在自然界中存在着大量依赖有机物生活的微生物，它们具有氧化分解有机物并将其 转化为无机物的功能。生物膜法就是利用微生物的这一功能，采取人工措施来创造更有 利于微生物生长和繁殖的环境，使其大量繁殖，从而提高对污水中有机物的降解效率， 达到净化污水的作用。通过生物膜后可使污水中的b o d 下降到2 0 m g l 以下，s s 下降 到5 0 m g l 以下，t n 含量在2 0 m g l 以下。( 2 ) 污泥处理。通过悬浮在水中的微生物氧 化作用净化污水，可是b o d 下降到1 0 - 2 0 m g l 范围，s s 下降到1 5 - 5 0 m g l 范围，c o d 下降到1 5 m g l 以下，t n 下降到1 0 1 5 m g l 范围，t p 下降到1 - 3 m g l 范围。日本农村 生活污水处理主要利用生物膜法( 生物接触氧化法) ，采用小型生活污水净化装置，装 置体积小、成本低、操作运行简单，十分适用于农村，处理后的污水水质稳定，但是该 工艺存在着投资大、处理成本高、工艺复杂、且没有除磷效果等缺点，对改善水体富营 养化效果不明显，不适合我国的农村现状。 韩创1 5 】针对韩国农村居民分散居住的特点，研究的湿地处理系统，对病原体处理效 果好。污水中的污染物质经湿地过滤后或被土壤吸收，或被微生物转变成无害物。这种 方法需要的能源少，维护的成本低，但其缺点是需要大量土地，并要解决土壤和水中的 充分供养问题及受气温和植物生长季节的影响。一般来说，利用湿地处理后的污水灌溉 农作物，可取得更好的净化效果。该工艺的污水处理负荷较低，造成土地资源的浪费， 不适合用于耕地日益紧张的农村。 澳大利亚【15 】处理农村生活污水工艺“f i l t e r ，是一种“过滤、土地处理与暗管排 水相结合的污水再利用系统”。这是一种高效、持续性污水灌溉新技术，它利用污水进 行作物灌溉，通过灌溉土地处理后，再利用地下暗管将其汇集和排出。该系统一方面可 以满足作物对水分和养分的需求，同时降低污水中的氮、磷含量。“f i l t e r 系统一般 适用于土地资源丰富，可以轮休作耕的地区，但是暗管排水系统造价较高，在经济收入 第二章国内外农村环境现状与治理研究 不高的农村应用比较困难。 目前，国内对农村生活污水处理技术的研究处于起步阶段，根据我国农村实际情况， 污水处理应“因地制宜 ，采用经济、简易、节能和有效的处理技术。可供选择的处理 技术或方法包括高效藻塘、生态系统塘、土地处理系统等。其中土地处理系统的人工湿 地技术应用发展较快，该工艺具有运行简单，处理效果良好，不仅能去除c o d 、b o d 等有机物，而且有很好的除磷脱氮效果，对防止水体的富营养化有着较大的作用。 2 5 生活垃圾处理 目前，国内外生活垃圾处理方法有卫生填埋、焚烧、堆肥和资源化综合利用四种， 由于我国垃圾处理水平还很低，资源化综合利用还没发展起来，垃圾的处理方式主要有 填埋、堆肥、焚烧。 2 5 1 填埋法 卫生填埋技术起步于2 0 世纪3 0 年代【1 6 】，经过6 0 多年的研究和发展，各国在卫生 填埋的规划、设计、施工、管理等方面积累了丰富的经验，并开发出成套的技术和设备。 目前，卫生填埋仍是各国广泛采用的垃圾处理方式，例如美国占6 3 ，英国占8 0 ， 德国占4 6 ，日本由于土地资源紧缺而没有大量的空余土地供填埋使用，主要以焚烧为 主，但填埋仍占2 0 左右【1 7 】。 填埋也是我国生活垃圾主要处理方式。这主要是因为填埋法处理费用较低，垃圾处 理前基本上不需要分类，且技术、工艺操作要求低。但是，我国长期沿用的填埋场，约 8 0 t 1 8 1 属于简易填埋场，基本上没有环保措施。因此存在很多问题：垃圾中的微小颗粒、 粉尘和垃圾填埋气体污染空气，并且填埋气体中的c 0 2 和c h 4 常在温室效应中扮演着 重要角色；未经分选的垃圾直接进行填埋处理，是资源的极大浪费；多年累积的垃圾己 经侵占了大量土地资源，目前要选出合适的垃圾填埋场地已经很不容易，且填埋造价也 逐年增加；由于垃圾混合填埋不分类，造成的最为棘手的问题是填埋场渗滤液是一种极 难处理的高浓度有机废水，很难达标排放。目前，人们对环境质量的要求日益提高，能 源、资源匾乏，土地资源也愈来愈宝贵，填埋处理已经不能再视为垃圾处理的首选方法。 2 5 2 焚烧法 垃圾焚烧技术始于1 9 世纪术，但直到2 0 世纪6 0 年代1 6 1 才得到广泛应用。近年来， 1 0 长安人学硕士学位论文 国外的焚烧技术发展较快，中等发达国家和发展中国家也正相继开发使用。焚烧具有无 害化、减量化和资源化程度高的特点，焚烧技术可以把垃圾燃烧产生的热量变成蒸汽， 用来发电，同时可以使垃圾体积减少8 0 9 0 。因此在一些发达国家，尤其是经济发 达而土地资源紧张的国家受到欢迎，并且所占比例呈逐年上升趋势。但是，不是任何垃 圾都可以焚烧的，在不提供辅助燃料的条件下，垃圾能够保持稳定自燃的基本要求是低 位热值大于4 1 8 0 k j k g ，含水率低于5 5 e 侉】。而且垃圾焚烧存在二次污染问题，焚烧过 程中会产生大量的粉尘和烟气，如果条件控制不好，未经分选的含氯塑料等物质还会产 生剧毒物质二嗯英；垃圾焚烧处理成本较高，几乎是其他处理方式的5 1 0 倍【2 0 】，限制 了它在发展中国家的应用。 2 5 3 堆肥法 垃圾堆肥技术的科学探讨始于1 9 2 0 年，2 0 世纪3 0 年代在欧洲一些国家开始大规 模应用堆肥技术处理垃圾【1 6 】。近些年来，发达国家在抑制垃圾填埋处理量的同时，大力 提倡和推行高温堆肥法处理生活垃圾。 我国垃圾堆肥处理技术应用的历史较长。从最初的农村利用人畜粪便和农田废弃物 就地沤肥生产农家肥，发展到采用厌氧或通风好养堆肥解决垃圾出路问题，到了2 0 世 纪9 0 年代【1 6 1 以后，开展了生活垃圾制生物复合肥的研究。但是，由于堆肥机械设备及 技术水平较低，难以保证设施正常、稳定运行：其次，进入堆肥系统的垃圾没有进行细 分选，有机质和养分含量偏低，杂质含量高，远远达不到有机肥标准，只能作为土壤改 良剂使用。 2 1 1 垃圾不分类，混合处理是造成上述三大处理技术存在问题的关键症结。 2 5 4 厨余垃圾的处理技术 厨余垃圾是居民在生活消费过程中形成的生活固体废弃物。近年来，随着人们生 活水平的提高，厨余垃圾的产生量增长趋势很大，我国每天厨余垃圾的产生量超过2 0 k t ， 仅上海市每天厨余垃圾产生量为1 2 0 0 t ，北京市为1 6 0 0 t t 2 2 1 ，尽管厨余垃圾的组成、性 质和产生量受社会经济条件、地区差异、居民生活习惯、饮食结构、季节变化的不同而 有所差别，但具备如下总体特征【2 3 1 ： ( 1 ) 高含水率。厨余垃圾的含水率高( 水的质量分数大于8 0 ) ，这给其收集、运输 和处理都带来很大的难度。垃圾渗滤水可通过地表径流和渗透作用，污染地表水和地下 第二章国内外农村环境现状与治理研究 水。 ( 2 ) 易腐烂。厨余垃圾中有机物含量高( 约占干物质质量的9 5 以上) ，易腐败发 臭，易滋生病菌，会造成疾病的传播1 2 4 1 。 ( 3 ) 营养丰富。除了有机物含量高之外，厨余垃圾还富含氮、磷、钾、钙以及各 种微量元素，具有营养元素齐全、再利用价值高的特点。 农村生活垃圾组成中，厨余垃圾占的比例较大，厨余垃圾具有其自身的特性，目前 国内外将厨余垃圾和其他生活垃圾一起处理，用于堆肥、填埋或是焚烧只能达到废物减 量化不能达到资源化。厨余垃圾有机质比例高( 占干物质的9 5 以上) ，氮、磷、钾等营 养元素丰富且易腐烂，含氮量占干物质的比例高达3 以上，将其作为废物处理，是巨 大的浪费。现阶段国内外处于垃圾的处理技术有： ( 1 ) 甲烷发酵技术 甲烷发酵是厨余垃圾在厌氧条件下通过微生物的代谢活动而被稳定化，同时伴有甲 烷和二氧化碳( 沼气) 的产生【2 5 2 6 1 。沼气可以作为燃料，也可以供热或发电，有较高的 经济利用价值。 ( 2 ) 生产饲料技术【2 7 1 利用厨余垃圾作为原料进行酵母固态发酵，可以提高其蛋白质、氨基酸和维生素的 含量，以此来代替大豆、鱼粉等蛋白饲料。 ( 3 ) 蚯蚓处理技术【2 7 】 蚯蚓能分泌多种酶来分解有机物，转化为自身或其他生物可以利用的营养物质。还 有提取生物降解性塑料技术、生物发酵制氢技术等。根据以上处理技术各自的特点和 农村厨余垃圾将以户为单位进行处理的特殊性，本研究将采用甲烷发酵技术即沼气的 厌氧发酵技术，原因我国具有较高的有机废物厌氧发酵技术基础，大、中、小型沼气 工程都以达到世界领先水平，另外厨余垃圾的厌氧发酵规模可大可小，便于就地处置 或分区处置，最重要的是将厨余垃圾直接投入粪便与秸秆混合进行发酵的发酵装置中， 其特点是投资少、能耗低、产生的沼气可以解决农户的能源需求，具有经济可行性和 环境友好性。 为此我们采取厌氧消化技术在源头上将粪便垃圾带来的污染最小化，充分利用厨余 垃圾的高有机质的特点将其与粪便混合进行厌氧消化，产生的沼气作为能源回收，缓解 目前同益恶劣的能源问题，沼渣作为菌肥，对促进农作物生长、改良土壤均起到充分的 作用。 1 2 长安人学硕十学位论文 第三章研究区域确定与调查 3 1研究区域的确定原则 本次调查的区域有陕西省省会西安市近郊长安县的东祝村、中祝村、西祝村，西安 市远郊临潼区的姜案村、芷阳村、下和村；普通城市咸阳市礼泉县的下南宁村、双佛 曹村、卢范村，三原县的苏家坡村、大寨村、三胜村、康马村等共3 0 多个村。由于西 安市的发展，长安县是近郊县，其大部分耕地已被征用，根据调查内容显示，农户中没 有家畜，生活垃圾除了能回收利用的部分，剩余量较少，环境影响压力不大。临潼区和 礼泉县都是经济作物产区，几乎所有耕地都种植石榴和苹果，农业固体垃圾量少，农户 家中几乎没有家畜，粪便污染就是厕所，只要进行改厕其主要环境污染就可以解决。调 查显示三原县人均耕地面积2 亩，种植的主要农作物是玉米、小麦，其农业固体垃圾产 生量大，家畜饲养较多，几乎每户都有牛、羊，猪，鸡，粪便产生量大，生活污染相对 严重，所以本研究区域选定三原县。 3 2自然状况 研究区域位于关中平原中部，地势北高南低，以四十里原坡为界，北部为黄土台原 区，南部为泾渭冲积平原区，按水利条件分为大灌区( 泾惠灌区) 、小灌区( 清惠灌区) 和原区( 前咀子、玉皇阁灌区) 。全县总面积5 7 6 9 平方公里。 该地区属暖温带大陆性季风气候区，雨热同期，四季分明，夏季气温高，雨量多而 集中：冬季冷而干燥，雨量稀少。年均气温1 3 o 1 3 4 c ，平均最高气温1 5 1 ，平均 最低气温8 。降水量自东向西逐渐增加，年平均降水量为5 3 8 9 m m 。 3 3 社会经济状况 三原县是传统的农业大县，古有“衣食京师”之说，现有关中“白菜心”之称，先后被 国家和省市确定为粮食、蔬菜、杂果、肉牛、生猪、奶山羊、笼养鸡、烤烟8 大商品生 产基地。该县正在建设苹果、鲜桃及黄桃、柿子、大枣、酥梨、葡萄六个特色水果基地， 曾荣获“陕西省经济明星县”称号。该市工业基础雄厚，全县有各类工业企业8 0 0 0 多家， 形成了以医药、建材、皮革、食品及机械加工业为支柱的产业群体。 三原县包括城关镇、安乐镇、陂西镇、独李镇、大程镇、西阳镇等十个镇四个乡共 笫三三章研究区域确定与调查 3 3 6 个行政村。2 0 0 6 年统计资料表明该区域共有人口3 9 6 万人，农村人口2 5 7 万人， 耕地面积5 2 万亩。 3 4 研究区域的污染状况调查 3 4 1 研究区域生活污染特征 根据对村镇的走访调查研究，村镇生活污染特征归纳如下： ( 1 ) 来源的复杂性与典型性。调查表明，生活污水排放、垃圾堆放、村镇畜禽养殖、 村镇卫生状况( 包括地面的清扫、垃圾清理、厕所的使用情况) 等均是造成村镇生活污染 的主要来源。来源复杂、人为因素影响随机性大而难以确定具体污染源及各污染源的贡 献率。但在各来源中，生活污水无序排放、生活垃圾肆意堆放以及人畜粪便的影响最为 典型。 ( 2 ) 产生的稳定性及持续性。生活污染来源于每日的日常生活，无论是污水、固体 废物、人粪尿等均是每日必定产生的，因而具有稳定性；正是这样的稳定性决定了生活 污染除在不同季节稍有变动外，它的发生并不会中断而是持续的。因此，在新农村建设 中，对生活污染的控制是一个刻不容缓的任务。 ( 3 ) 迁移扩散的季节性与潜伏性。若对广大农村生活污染不集中管理，它则以非点 源存在而具有非点源污染的一些特性，季节性就是其中之一，潜伏性也正是季节性的一 种表现。生活污染不加处理时，在少雨季节，污染物堆积潜伏；在多雨季节，尤其是大 雨、暴雨之后，污染物流失严重；冬季因燃煤取暖，垃圾量也会呈现季节性的增长。因 而改善农村环境、加强农村卫生管理，尤其是雨季来临之前的垃圾清理、路面清扫及厕 所的储粪设施维护就显得非常重要。 3 4 2 生活污染现状 3 4 2 1 水污染状况 国家环境保护总局最新发布的环境状况公报指出，中国的地表水污染主要是有机污 染，全国废水排放总量为5 2 4 5 亿吨，其中，工业废水排放量为2 4 3 1 亿吨，生活污水 排放量为2 8 1 4 亿吨；化学需氧量排放量为1 4 1 4 2 万吨，其中，工业排放量为5 5 4 8 万 吨，生活排放量为8 5 9 4 万吨；氨氮排放量为1 4 9 8 万吨，其中，工业排放量为5 2 5 万 吨，生活排放量为9 7 3 万吨。这表明生活污水污染己占主导