農村生活污水及河道湖泊生態治理（上）

長期以來我們將水質污染治理的目光都集中在城市河道和一些標志性湖泊的富營養化上，而隨著農村各產業經濟的發展，以及廣大農村人民生活質量的提高，我國農村的水質污染現狀也不容樂觀。鄉鎮企業的崛起以及農村農業生產等，使農村的環境日益惡化，農村生活污水隨意排放，生活垃圾得不到相應處理，化肥農藥大量使用，畜禽業的發展，使農村水污染問題日益突出。

一、農村水質污染現狀

三十多年來，我國經濟得到了突飛猛進的發展，給人民生活帶來提高的同時，也給我們生活的環境帶來了巨大的壓力。大氣、水、土壤所受的污染程度各不相同，而水污染情況表現最為嚴重。農村的水質污染狀況，由于之前受到的重視程度不夠，其污染發展狀況越來越嚴重。

2010年，我們對全國污染源做了第一次普查，結果顯示：涉及農村污染源普查對象為2899638個。其中：種植業38239個，畜禽養殖業1963624個，水產養殖業883891個。

農村污染源中主要水污染物排放量：化學需氧量1324.09萬噸，總氮270.46萬噸，總磷28.47萬噸，銅2452.09噸，鋅4862.58噸。

種植業主要污染物排放情況：總氮量159.78萬噸，總磷量10.87萬噸。

畜禽養殖業主要水污染物排放量：化學需氧量1268.26萬噸，總氮102.48萬噸，總磷16.04萬噸，銅2397.23噸，鋅4756.94噸。畜禽養殖業糞便產生量2.43億噸，尿液產生量1.63億噸。

水產養殖業主要水污染物排放量：化學需氧量55.83萬噸，總氮8.21萬噸，總磷1.56萬噸，銅54.85噸，鋅105.63噸。

二、農村水域污染的成因

過去，一直把環保工作重點放在大中城市，而忽視了占全國總面積近90%的廣大農村，致使農村環境問題日益嚴重，呈現出迅速惡化趨勢。具體表現為地表水體富營養化、地下水質逐漸惡化等。據統計，目前全國有80%以上的河流受到不同程度的污染，農村有近7 億人的飲用水中大腸桿菌超標，1.7億人的飲用水受到有機污染。而且，由于農藥等化學物質的廣泛使用，致使許多地方的地下水已經不適于飲用，嚴重影響了人民群眾的身體健康和農村經濟的健康發展。

農村水域污染的成因主要體現在以下幾個方面：

（一）農村生活污水

1. 我國人口眾多，水、耕地資源匱乏

中國人口占世界人口的比重約為19.85%，而耕地面積只占世界總耕地面積的8.6%，淡水資源僅占全球水資源的6%。由于中國人口眾多，對耕地的需求又十分迫切，這樣就破壞了原有的自然生態系統，許多河道、湖泊已不復存在。

2. 生活污水的大量排放降低了水體自凈能力

隨著人口的不斷增長，人們對居住區的需求不斷增加，致使污染面積不斷擴大。在更為廣大的農村地區，居民居住分散、環境意識差、財力有限，不可能對生活污水進行統一處理，由于缺乏完善的排水系統及對糞便廢水的處理設施，不論傳統的旱廁，還是水沖式廁所，都帶來了人糞尿對地表水和地下水的大面積污染。生活污水及糞便污水有95%直接排放到地下、田間、河流或者湖泊中，成為水體的污染物，摧毀了原有水域生態系統，降低了水體自凈能力，對農村水環境產生了十分嚴重的污染。

3. 生活垃圾對水體造成嚴重的污染

隨著人們生活水平的提高，農村的生活垃圾不僅有腐爛的秸稈、菜葉、瓜果皮，還有塑料袋、廢舊電池、農藥瓶等，垃圾中難降解的有機物迅速增加。目前，農村并沒有廣泛地建立垃圾清運處理系統，這些垃圾不能及時回收和有效處理，只能隨意找個空地如公路旁、江河邊、溝壑里等傾倒，任其在自然條件下分化和分解，因此，產生的大量酸性和堿性有機污染物及重金屬造成地表水和地下水的嚴重污染。

由于沒有合理地利用和管理措施，這些污染物隨降雨及農戶生活用水排放到河流、湖泊或滲入地下，造成大面積的地表水的富營養化和地下水水質惡化，水體的自凈功能及水生態系統生物多樣性的結構被破壞。

（二）農牧業的發展

我國農業用水量已占全國總用水量的70%，是我國第一用水大戶。而隨著人們對農產品的種類及數量需求的不斷提高，為了提高糧食產量，提高肉類產品的供應量，農民對農作物追施大量的化肥、農藥，對畜禽喂食大量的人工飼料。

1. 農業發展對化肥、農藥的依賴

從近年來農業生產本身的發展來看，隨著科技的進步，農業生產方式也發生了重大變化，昔日的農家肥等有機肥料被農藥、化肥所取代，近20年來，我國化肥的使用量已經超過世界平均使用量的1倍多。目前，我國農業的化肥使用量已經超過每年4000萬噸，農藥的使用量達每年120萬噸以上，其中化肥有50%～70%隨農田地表徑流和地下徑流進入水體，農藥的流失率則達到80%～90%。并且，農藥化肥和地膜的使用量有逐年大幅提高的趨勢，這不僅帶來了土壤的板結、酸化，土質和肥力的惡化，更重要的是化肥、農藥等污染物通過農田排水及地表徑流等方式進入地表水體，引起地表水體的富營養化，與此同時，又滲入到地下水中，嚴重影響了地表水和地下水的水質，這就是農業面源污染。面源污染是污染地表水和地下飲用水源的最重要的因素，它對水域生態系統將會帶來長期和潛在的污染問題，從而引發水環境的全面退化。

2. 畜禽養殖業所產生的大量的養殖廢水

農村畜禽養殖業也會帶來水環境的污染，每年全國畜禽糞便排出量是17.3億噸，而流失率就達到30%～40%。養殖1頭牛產生的廢水超過22個人生活產生的廢水，1頭豬產生的污水相當于8個人產生的廢水。并且，近年來畜禽養殖業從農戶的分散養殖轉向集約化、工廠化養殖，畜禽的養殖量不斷提高，養殖廢水量也不斷增加。而對養殖廢水的處理措施，卻停留在原來的水平。據環保部在全國23個省市的調查，90%的規模化養殖場沒有經過環境影響評價，60%的養殖場缺乏必要的污染防治措施，相關的屠宰場、孵化場往往直接將動物血、廢水、牲畜的糞便、蛋殼等傾倒入附近的水體，導致大量的氮、磷流失。致使河道的水體富營養化嚴重，甚至發黑發臭。

3. 集約化水產養殖業的發展

集約化水產養殖水體中的有機物主要由殘餌及養殖水產品的排泄物分解產生，水體中有機物含量過高時常造成水質惡化。各種水產養殖系統中，以飼料或營養元素的形式投入到養殖水體中的氮和磷，分別只有25%和17.4%左右被轉化成魚肉。水體中氮的負荷就是由魚類攝食以后的排泄物和沒有被消耗的飼料降解造成的。

解決農村的水環境污染問題，要從根本上建立肥料等資源利用方式上的良性循環模式，提高各種資源的利用率，把原本造成水污染的“污染物資源”，再利用為農作物生長的“營養物資源”。

三、水體生態治理理論基礎

在自然條件下，水體中主要組成部分為固體無機懸浮物、溶解鹽、溶解在水中的氣體、有機碎屑、生物群體。以上五項，除第一項外，其余物質都能通過生物的食物鏈進行循環。在沒有外來污染進入時，水體氮、磷等物質在生態系統中的各條食物鏈、食物網進行轉化，并通過不同層次的生物量自身調節達到平衡，并能形成一定的自凈功能。

當有超出水體自凈能力的污染物進入水體時，水體生態平衡便遭到了破壞，水生動物和高等水生植物數量劇減，營養物質向浮游生物和微生物等生命周期短暫的低等生物方向積累，水體物質循環加快。隨著藻類的不斷繁殖，水體透明度不斷降低，沉水植物因得不到陽光而徹底消失。沉水植物的消失，改變了底棲生物的生活環境，從而也使它們消亡，上游食物鏈的斷裂會使大型水生動物食物減少，也使其數量遞減甚至消亡。浮游動物也因缺氧或細菌產生的有毒物質而逐漸死亡。當死亡的生物被微生物分解，營養物質又全部釋放到水體當中，這必然進一步導致某種藻類的大爆發，形成“水華”。當水華爆發到極限，便是藻類快速的大量死亡，死亡藻類產生的膠質將尚存活的藻類、細菌及其他懸浮物粘結在一起，形成絮凝體，活藻類光合作用產生的氧氣，使絮凝體變輕而飄浮在水面，形成大塊片狀，覆蓋在水體表面，嚴重影響水體景觀。最后藻類的生命也走向終結，并將營養物質交由各種細菌等微生物之間進行循環，水體最終也會變成一潭臭水。

氮和磷是植物生長所需主要營養元素，人類活動對氮、磷循環的影響很大，過多地施用氮肥、磷肥等會使水體和土壤中的氮、磷含量增多，過多的氮、磷流入水體可能造成“水體富營養化”，使藻類過度繁殖，進而導致生態系統被破壞。

根據水體富營養化及水域生態平衡被破壞的原理及過程，我們要保持一個良好的水環境，首先要保持水體的生態平衡，各食物鏈必須保持完整。將水體中的氮、磷及生物量向高等的水生植物、水生動物上轉移，抑制浮游植物的大量繁殖，同時盡量減少氮、磷向河道湖泊的排放。

引起水體富營養化的元素主要是氮和磷。以氮為例：地表中氮的增加來源有兩個，一是固氮菌將空氣中的氮氣轉化成生物中的氮，另一種就是人為的化肥生產和使用所造成的。

目前減少化肥的生產是不可能的，而農業種植、畜禽養殖也需要發展，人類的食用也必不可少。在這些環節中，目前我們尚無法通過減少其用量來控制地表中氮素的增加。因此我們只能從生活污水、養殖廢水及河道湖泊中采取措施，加強氮素的轉化，最終將由化肥生產所固定的氮通過微生態系統的作用，將其變成氮氣回到大氣中，最終達到大氣與地表的氮循環的平衡。

四、農村生活污水生態治理技術與方法

將生活污水及養殖廢水都納入化糞池或沼氣池，有利于微生物的硝化和反硝化作用的交替進行。硝化需要有氧的水體環境，大量的生活污水和沖刷的養殖廢水都屬于富氧水，有利于硝化細菌的生長，經過一段時間以后，氧氣減少又有利于反硝化細菌的繁殖。這樣不斷交替，能去除水中大量的氮素。經化糞池或沼氣池處理后的上清液，再通過潛流濕地凈化、河道凈化、湖泊全生態系統凈化處理，最終使凈化后的水體可作為生活回用水源。

（一）化糞池、沼氣池的選用

化糞池是處理糞便并加以過濾沉淀的設備。其原理是固化物在池底分解，上層的水化物體，進入管道流走，屬于初級的過渡性生活污水處理構筑物。生活污水中含有大量糞便、紙屑、病原蟲，懸浮物固體濃度為每升100～350毫克，有機物濃度BOD5（五日生化需氧量）在每升100～400毫克之間，其中懸浮性的有機物濃度BOD5為每升50～200毫克。污水進入化糞池經過12～24小時的沉淀，可去除50%～60%的懸浮物，沉淀下來的污泥可作為肥料。

沼氣發酵又叫厭氧消化，是指利用人畜糞便、秸稈、污水等各種有機物在密封的沼氣池內，在厭氧條件下，被種類繁多的沼氣發酵微生物分解轉化，最終產生沼氣的過程。在這個過程中微生物是最活躍的因素，它們把各種固體或溶解狀態的復雜有機物，按照各自營養需要，進行分解轉化，最終生成沼氣。沼氣可用作燃料和用于照明，用沼氣代替汽油、柴油，發動機器的效果也很好。將它作為農村的能源，具有許多優點。例如，修建一個平均每人1～1.5平方米的發酵池，就可以基本解決一年四季的燃柴和照明問題；人、畜的糞便以及各種作物秸稈、雜草等，通過發酵后，既產生了沼氣，還可作為肥料，而且由于腐熟程度高使肥效更高，糞便等沼氣原料經過發酵后，絕大部分寄生蟲卵被殺死，可以改善農村衛生條件，減少疾病的傳染。

化糞池和沼氣池都有成熟的技術，其具體大小、形狀、結構，根據水量的多少、固化物所占的比例等視具體情況而定。

是選用化糞池還是沼氣池也要視污水的性質和水量而定。對于一般的單個家庭或小區廢水量不大或有機含碳不高的污水，適合用化糞池。而對于量大的畜禽養殖廢水或燃料緊張的地區則適合用沼氣池。

（二）潛流濕地的構建

潛流濕地是利用土壤、過濾介質、植物、微生物的協同作用，對水體進行凈化處理的技術。它的最下層是水體收集管道，上面是各種濾料（碎石沸石、煤渣、活性炭等），再上面是進水管道，管道上覆土壤，在土壤中栽種各種植物或農作物。當經過化糞池處理后的水隨管道流入濾料中時，濾料首先截獲其中的有機質，微生物再利用這些有機質生長繁殖，而在濾料表面和縫隙中形成一種微生物膜狀的群體結構，從而更進一步地把流經水體中的有機質分解成無機物，分解的無機物被栽種在上面的植物吸收，從而達到對水質污染物去除的目的。

潛流濕地的適宜深度為0.6～1米，大小視水量而定，要求水體在其中的停留時間為2～3天，這樣便能起到很好的水質凈化效果。如果水量過大需分多池凈化，每個池子面積可設計為40平方米左右。如果對出水的標準要求較高，可以建造二級或三級潛流濕地。每級潛流濕地能夠將水質按《地表水環境質量標準》（GB 3838-2002）提高一個等級。

（未完待續）