生态修复技术在农村生活污水处理中的运用_以江苏太湖流域为例

1、2010 08 A+C THESIS P107The Use of Ecological Restoration Technology in Rural Sewage TreatmentTaihu Lake Basin in Jiangsu Province生态修复技术在农村生活污水处理中的运用以江苏太湖流域为例文张磊 张文慧Zhang Lei Zhang Wenhui作者简介张磊 南京林业大学风景园林学院城市规划系 系主任张文慧 南京林业大学风景园林学院 本科生ABSTRACT本研究立足于建设一个“生产发展、村容整洁”的社会主义新农村这一社会发展目标，着眼于目前生态修复技术的发展，通过对江苏

2、省太湖流域的调查研究，分析目前农村地区的发展对其生活污水处理提出的新要求，对农村今后一段时间内生活污水处理模式的发展趋势进行探讨。This study which is basing on the social development goal to build a "producing development, clean and tidy village" new socialist countryside and focusing on current ecological restoration technology development has analyzed

3、 new sewage treatment requirements proposed by the current development of rural areas through the investigation on Taihu Lake in Jiangsu Province, and has explored the development trend of rural sewage treatment model in the future. KEY WORDS新农村建设，太湖流域，生态修复技术，农村污水处理New Rural Construction，Taihu Lake

4、Basin，Ecological Restoration Technology，Rural Sewage Treatment求。（1）应该因地制宜，充分适应农村地区复杂多变的居住环境和自然环境。（2）要在保证达到稳定的处理效果的同时，减少建设成本和运行维护费用。1-2丨农村生活污水生态处理装置2选择的进行水生植物的配置，提高污水中氮、磷的处理率，减少环境负荷，提高生态环境的自我调节和修复的能力，实现生态环境的良性循环。三、研究的方法1文献调研前期通过收集、阅读和整理有关于新农村建设、农村基础设施建设、农村污水处理、生态修复技术以及太湖流域自然地理环境等相关方面的专著和文献资料共212篇，其中专

5、业性期刊杂志125种，共157本。通过互联网，搜集近年来的农村地区水污染及污水处理的有关数据资料，运用归纳总结的方法，对各项数据进行分析、综合、归纳，为研究适宜江苏省太湖流域农村地区生活污水处理模式的研究提供了启迪和佐证。并查阅了江苏省科技厅、江苏省农林厅和江苏省环保厅等关于农村污水处理示范工程的相关报道和政府公文，了解了江苏省太湖流域目前农村的生活污水处理模式和发展趋势。2实地调研主要以江苏省科技厅社会主义新农村生活污水治理示范推广项目和太湖水环境综合整治1、2期项目为调研对象进行实地调研。对运用生物活性过滤生态净化污水处理技术的溧阳市南钱村、句容市马埂村、句容市南塘村、盐城市仰徐村、丹阳市

6、群楼村等的生活污水治理示范项目从设计施工到交付使用后的处理效果进行跟踪调研，并对其建设成本、运行管理费用等方面进行了实地调研。分别对实施塔式蚯蚓生态滤池技术、微动力净化（3）在首先做到不破坏农村地区原有景观的同时，为居民充分营造良好的居住环境。二、本研究与既往研究之不同目前针对农村生活污水处理技术的研究主要分为两大类。一类是以提高处理效果为目的，提倡使用有动力的处理技术。另一类是以降低建设成本和运行费用为核心，提倡使用无动力的处理技术。目前运用于江苏省内的有动力的处理技术主要有塔式蚯蚓生态滤池污水处理技术、集中式循环增氧型生态湿地处理技术、集中式多介质型生态湿地处理技术、生物滤池-人工湿地处理

7、模式、A/O法生化处理-生物稳定塘处理模式等，这些技术的处理效果都能达到国家一级A标准，但普遍存在建设成本较高的问题，例如生物滤池-人工湿地处理模式的建设成本高达10580元/吨，A/O法生化处理-生物稳定塘处理模式的维护成本为0.41元/吨。无动力的处理技术主要有地埋式无动力生活污水处理装置、复合SBR处理技术等，这些技术的建设成本和维护费用都比较低，但是其处理效果只有部分指标能够达到国家一级B标准，并且多数处理效果不稳定。本研究从恢复农村总体生态系统自我修复功能的角度出发，针对无动力处理方式处理效果不稳定的缺陷，通过对农村地区现有池、塘、沟、渠的改造，有一、研究的背景及意义太湖流域位于我国

8、长江三角洲地区。流域经济发达、人口稠密，是我国经济发展和投资增长最具活力的地区，也是对外开放的示范窗口地区。由于高强度的开发，环境治理滞后，水环境污染问题日益严重，已成为流域经济社会可持续发展的制约因素。社会各界对于太湖流域水质的关注达到了空前的程度，国家更是出台了相关政策法规，对太湖流域的水污染问题十分重视。对于江苏太湖流域农村地区水环境的治理，不仅有利于整个太湖水系也对农村居民生活环境的改善起到了巨大的作用。太湖蓝藻事件爆发以后，江苏省加大了对太湖流域污水处理的重视。由于农村生活污水治理工作面广量大又没有成熟的经验和固定的模式可循，因此特采取试点先行，示范带动的工作方法，通过村庄生活污水治

9、理等建设改造形成良好的人居环境。近两年，江苏省农林厅在省内推广了大量的示范项目，其中运用了多种污水处理技术，取得了一定的成效。但是，由于农村地区的社会经济情况和自然环境有别于城市地区，致使现有技术在运行的过程中暴露出了一些问题。同时，通过这些实践，农村地区针对自身的环境特点，对生活污水的处理提出了相应的要装置-人工湿地处理模式、地埋式无动力生活污水处理装置的生活污水处理示范工程进行实地调研，了解其处理效果、运行模式及运行维护成本等。四、农村地区的现状1农村目前存在的居住特点 11相对集中的居住模式随着现代化农业的建设发展，尤其像东、南沿海发达地区农村，由于发展工业的需要，农村村落的土地资源在不

10、断地优化整合，部分农民离开农业生产，产生了一定规模的集中式居住方式，在农村先富起来的一些乡村，也在普及楼房、抽水马桶、厨房革命等城市化设施。中国农村村落集镇的污水绝大多数采取废水在宅前宅后土壤中自然下渗，粪便储存在各式粪池，不经过任何处理，直接排入水体中去。于是农村河流普遍遭到污染，还严重威胁到地下水，甚至有的浅层地下水已经遭到污染，不能取用。由于污水出路未解决，还会带来传染病等引发公共卫生安全隐患。另外由于农村大多地处城市远郊，集中管网无法通达，即使能够随主要道路延伸，接管费用和长途污水泵站输送、运行费用都非常高，单位污水处理成本也大大提高。因此，对农村村落集镇的污水实施低成本的有效处理，是

11、十分必要和重要的。12分散式的居住模式目前，大部分农民仍然保留一定的自留地进行生产活动，保持着相对分散的居住模式。分散的农村村落集镇，不可能把污水收集后输往就近的污水厂去处理。因此我国农村村落集镇的污水处理，走小型化、就地化、分散式处理模式是中国特色的农村污水处理之路。既要做到一次性投入低，又要做到今后的日常管理成本低，还要做到处理效果好，能够达标排放，所谓“两低一好”原则。受制于生产、生活方式、经济发展程度等多方面因素的影响，农村生活污水处理应该运用特殊的手段和技术对各种生活模式进行分类处理，使污水能够达标排放。2农村生活污水的特点（1）污水来源多。除了人粪便、厨房污水外， 还有家庭清洁、生

12、活垃圾堆放渗滤产生的污水。 （2）污水分布面积广、分散。村庄分散的地理分布特征造成污水分散、难于收集。（3）污水量增加快。随着农民生活水平的提高及生活方式的改变，生活污水的产生量随之增长。 （4）污水处理率低。2002年全国农村生活污水日排放量达320.5万t，其中总氮日排放量约为283.1吨，总磷日排放量约为56.6吨。由于农村地区缺少污水处理设施，生活污水不经处理直接排入河道，成为农村河流的主要污染源。五、现有生活污水处理技术特点及在农村运用中产生的问题1技术特点现有的生活污水处理系统大都是由建构筑物、钢铁及其机械设备通过动力系统，运用生物、物理、化学等手段进行分离曝气 沉淀加氯消毒曝气

13、沉淀排出的能源集中型污水处理模式。其优点是污水处理时间快、占地面积小、可进行实时控制和检测。2运用中产生的问题21技术缺乏灵活多变，不能充分适应农村地区复杂多变的居住环境和自然环境农村地区由于缺乏统一的规划，致使其居住形态呈现出多种面貌，因此，单一的处理技术难以适应复杂多样的农村居住模式。这就要求我们在设计的过程中，充分考虑各地不同的居住形态，能够做到灵活多变。22技术大多不能保证即达到稳定的处理效果，又建设和维护成本低廉目前太湖流域的生活污染和农业污染等面源污染已成为污染的主体。即使工业污染企业全部达标排放，仍不能使太湖水体彻底变清。所以，对农村生活污水的治理具有十分重要的意义，保证稳定的处

14、理效果是对所有技术的根本要求。但是，由于农村土地等资源产权关系不明晰，致使农村的环境资源具有一定的“公共属性”，造成几乎缺乏有效的经济手段。另外环境保护尤其农村环境保护本身是一项公共事业，属于责任主体难以判别或责任主体太多、公益性很强、没有投资回报或投资回报率较小的领域，对社会资金缺乏吸引力。农村聚居点和小城镇由于单体市场规模小，其基础设施建设和运行难以进行市场化运作，必须依赖财政资金。而乡镇和村一级行政组织普遍财源不够，连应付生产性基础设施建设都不够，更难以投资污染治理基础设施，因而造成了农村聚居点污染日趋严重并将继续加重。所以对于污水处理技术的建设成本和运行维护费用提出了较高的要求。换言之

15、，农村真正需要的是能够在减少建设成本和降低运行费用的同时，仍能保证稳定的处理效果的技术。 23设备外形与农村的景观不能和谐统一 农村地区一直保留其独特的乡村景观，这种原生态的景观资源是我们需要保护的重点。我国农村居民更是保持着一种良好生活方式，人与人之间的交流使村民之间形成了有别于城市居民间的融洽的人际关系。而公共交流空间的缺失必然会导致这种关系的改变，因此，我们在对农村进行改造的同时必须注意保持其原有的景观形态。目前使用的许多污水处理设备外形大多比较僵硬，有的技术可能在处理的过程中存在刺鼻的异味等等这些都与农村的景观格格不入，这就需要我们在设计的同时注意营造优美的农村景观。六、生态修复技术在

16、生活污水处理中的运用1生态修复技术的概念近年来有学者认为生态修复的概念应包括生态恢复、重建和改建，其内涵大体上可以理解为通过外界力量使受损(开挖、占压、污染、全球气候变化、自然灾害等)生态系统得到恢复、重建或改建(不一定完全与原来的相同)。按照这一内涵，生态修复可以理解为“生态的修复”，即对生态系统停止人为干扰，以减轻负荷压力，依靠生态系统的自我调节能力与自组织能力使其向有序的方向进行演化，或者利用生态系统的这种自我恢复能力，辅以人工措施，使遭到破坏的生态系统逐步恢复或使生态系统向良性循环方向发展。2基本原理生态修复技术运用与农村污水处理主要利用土壤微生物动物植物等构成的生态系统进行自我调控机

17、制和对污染物的综合净化功能，通过吸附、微生物降解、硝化反硝化、过滤、吸收、氧化还原等多种过程同时起作用，实现污水资源化与无害化。3生态修复技术的特点31因地制宜实现零能源消耗通过农村地区的自然地形落差进行系统的规划设计，污水处理形成自流形态，进而形成无动力的污水处理模块，实现零能源消耗。 32建设成本低充分利用原有池、塘、沟、渠、路等，对其进行维护费用过高，所以目前倡导的是以降低成本为核心的无动力或微动力的处理技术。但是无动力的处理技术一般只有部分指标能够达到国家一级B的处理标准并且处理效果不稳定。所以希望能够通过辅之以自然的生态污水处理系统使其达到理想的标准。具体运用到自然的生态污水处理系统

18、是通过工程技术措施对天然池、塘、沟、渠进行改造，经过过滤、沉淀、产生氧气、营养循环和化学物质吸收等过程，利用阳光、植物和微生物进行的生物过程来分解毒素，吸收重金属物质，从而达到处理污水中污染物质、净化水质的目的，同时恢复被破坏的生态环境，最终使其能够实现自我调节和自我恢复。环境水生态修复系统能够最大程度的恢复水体生物多样性，生物多样性越强，则生态系统的稳定性越好。从整个水体生态系统着眼，使水体中有益的水生植物、微生物、鱼类等都得到充分的发展，使水体生物多样性达到最大化，从而使得水体生态系统得到长期的稳定，提高水体自净能力，最终获得人与自然的和谐。生态修复技术是治理富营养化水体、维持水体长期稳定

19、健康发展的有效途径。改善水载体的物理结一些清理和整治，局部利用一些工程措施将项目区构，为水生生物提供适宜的生活环境，是富营养化观周边的一些废旧建筑材料用于建设，使建设成本降赏水体生物生态修复的基础。水生高等植物群落的优低。与传统污水厂相比，通过生态系统处理大量的污化，特别是沉水植物的恢复，是建立稳定健康的水生水，可以降低建设成本40-50%，节约能源消耗95-态系统的必要条件。应用生物载体，通过生物生态98%，运行及管理成本可节约90%。技术的集成，全方位增加有益水质净化的水生生物，33生态环境得到改善是富营养化水体生物生态修复技术有效的强化手 针对原村庄局部池塘的脏、乱、差等，通过对原段。水

20、生植物不仅吸收水体、底泥中的营养物质，植有场地的整治，结合卫生村镇建设方针的要求，来改物体表面还附着多种生物集群，分解有机物和营养善村庄及周边地区的卫生环境和生态环境。盐，增加水体透明度、改善水质，同时水生植物还能34景观效果的营造够通过化感作用抑制藻类的生长。 通过统一的规划设计，对原有水体进行整治，以 污水处理的曝气过程能够增加水体的含氧量，为展现水系良好的景观效果。在充分去除污水异味等的需氧微生物的生存提供了很大的帮助。在地形高低起同时，为新农村建设营造一个良好的自然景观条件并伏的地区，可以利用自然落差，产生跌水曝气。在平为村民提供良好的公共交流空间和滨水景观空间。 坦地区，则需利用太阳

21、能、风能等进行微动力曝气。35创造一定的经济效益在农村的生活污水处理中运用复合技术，将生态修复 利用生态修复技术其投资和维护运行成本十分低与相关的污水处理设备相结合，利用太湖流域天然水廉，而且可按人口分布灵活布置的方式， 又可大大系丰富的特点，将居民房前屋后的水体作为生态修复缩短输送污水管的距离， 节约了管网费用， 具有良技术的载体，使污水在整个排放的过程中进行生态处好的经济性。与乡镇绿化建设结合， 又能节约大量理最终达到排放标准，同时恢复被破坏的生态系统，的土地资源。通过改造后的人造湿地可以种植一些经使其能够实现自我调节。济型水生植物（如茭白等），产生一定的经济效益。5生态修复技术与其他技术

22、比较复合生物处理技术是采用物理、化学与生物措施相结 通过对各种技术的比较分析可以发现，农村地区合的处理方法。该技术于70年代在日本、欧洲等国对于污水处理技术的要求除了要达到处理效果稳定，土资源匮乏的发达国家开始推广普及，随着技术的不建设和维护成本低、方法易行，节约土地、占地少，断更新和完善，技术成熟，处理效果稳定，对气候、因地制宜等特点外，对于技术上的要求主要集中于滤地区环境适应性强，可以对应不同分散式居住形式。料的长期稳定和植物的安全过冬等问题。因此上述几该技术的污水处理装置体积小、成本低、操作运行简项可以作为比较技术适用与否的主要依据。单,十分适用于农村。 通过运用逻辑分析法和归纳演绎法，

23、对江苏省现4实际运用有的相对集中式与分散式污水处理技术进行分析研究 由于有动力的污水处理技术大多建设成本和运行发现，处理效果都比较高，建设成本和运行成本都2010 08 A+C 论文P109相对较低。其中，塔式蚯蚓生态滤池、纳污河塘原位生态处理模式、生物滤池-人工湿地处理模式、土壤处理-稳定塘处理模式和毛细管渗滤沟土壤处理技术均能够达到一级A的处理效果。建设成本中，复合生物GASS处理技术的所需费用较低，为2000元；生物滤池-人工湿地处理模式的投资成本比较高，达到10580元，但相应的维护运营成本比较低。其中，纳污河塘原位生态处理模式的运行不需要成本。通过对比可以发现，经过生态修复技术处理过的污水可以达到一级A的排放标准，建设成本和运行费用属于中等偏下水平，维护费用和难度都很低，能够因地制宜，灵活改变方案。对于大多数运用到生物的技术例如塔式蚯蚓生态滤池、毛细渗滤人工湿地处理技术、固定微生物人工湿地处理技术等技术都存在植物过冬生物活性降低等问题，而生态修复技术运用多种植物的四季搭配等加之设备的稳定性，能够保证无论在低温或高温的条件下都达到