滇池流域村莊生活污水“三池”處理系統淺析

單 蓓，土 琦，常軍軍，梁 赟，陸軼峰

(1. 昆明市園林科學研究所，云南 昆明 650224；2. 云南大學生態學與環境學院，云南 昆明 650091)

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滇池流域村莊生活污水“三池”處理系統淺析

單 蓓1，土 琦2，常軍軍2，梁 赟2，陸軼峰2

(1. 昆明市園林科學研究所，云南 昆明 650224；2. 云南大學生態學與環境學院，云南 昆明 650091)

隨著滇池污染治理工作的深入，滇池流域村莊生活污水收集處理得到社會各方面的高度重視。在當前農村生活污水處理工藝中，由沉砂池-隔油池-生態凈化池構成的“三池”處理系統由于投資小、污水處理成本低、易于管理、環境效益高等優點，極為適應當地經濟發展和周邊環境狀況，因此在滇池流域村莊生活污水的治理中得到了廣泛的推廣運用。以大漁村“三池”處理系統為例，通過與村莊生活污水其他處理工藝對比以及對“三池”處理系統進行效益分析，為滇池流域村莊生活污水處理工藝的選擇提供科學依據。

滇池流域；村莊生活污水；“三池”處理系統；研究

0 引言

滇池位于昆明市西南，是云南省面積最大的高原湖泊，素有“高原明珠”之稱。近二三十年來，滇池富營養化日趨嚴重，被國務院列為重點治理的“三湖三河”之一。雖然國家投入了大量資金對點源污染進行治理，但對湖泊水體富營養化狀況的改善收效甚微，其重要原因之一就是農村面源污染未能得到有效控制[1, 2]。滇池流域村莊的生活污水和畜禽養殖污水未經處理直接排入流經村莊的河道和溝渠，致使大量氮、磷等營養物質進入滇池。隨著農村的發展和居民生活水平的提高，作為流域最主要的面源污染源的村莊生活污水越來越成為滇池流域治理的重點、難點和熱點，也是滇池污染治理過程必須面對和解決的問題。村莊生活污水治理一方面可以解決滇池流域村莊水污染問題，改善和美化村莊環境，提高村民的生活質量，另一方面能大幅度削減村莊生活污水進入滇池的負荷，達到從源頭上保護滇池的目的。

目前國內常用的村莊污水處理技術包括厭氧沼氣池處理技術、穩定塘處理技術、人工濕地處理技術、土壤滲濾處理系統以及生物濾池技術等[3-6]。村莊經濟基礎薄弱，治污技術匱乏，專業管理人員不足，管理水平低。尊重農村建設的客觀規律，以滿足農村的實際發展和農民的需要為前提，選擇適宜于村莊污水處理的工藝十分重要[7]。

2011年7月，在一湖(滇池)兩江(盤龍江、牛欄江)流域水環境綜合治理會議上，昆明市委、市政府針對目前滇池流域村莊生活污水的特點，選用造價低、維護簡單、易管理的“三池”系統，并大力推進其在滇池流域的建設。截止2011年底，687個村莊已完成了183個“三池”建設[8]。“三池”即相連的沉砂池、隔油池和生態凈化池(包括植物凈化池、生態溝渠、植物穩定塘等，可根據不同的需要進行選擇)，依次對流入的污染物進行凈化，最終排入農灌溝渠加以回用，并確保無污水直接進入河道。

1 “三池”系統的建設——以大漁村為例

1.1 設計規模和標準

大漁村隸屬于呈貢縣大漁鄉，地處大漁鄉西南邊。現有居民938戶，人口2 074人，參考《云南省地方標準用水定額》以及近年來滇池流域村莊污水收集處理工程實施經驗，最終確定人均綜合生活污水日排放量為50 L/d，因此整個村污水量為103.7 m3/d。集水溝渠是雨污合流制，初期雨水進入處理系統進行處理，后期雨水溢流進入農灌溝渠進行直接回用，整個系統設計規模為150 m3/d。工程總投資約15.5萬元，占地面積1564 m2。出水水質執行《GB18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級排放標準B標準，具體設計水質見表1。

表1 大漁村“三池”系統設計進、出水水質 (mg/L)

1.2 工藝流程設計及其簡述

根據大漁村的土地利用情況與排水系統現狀，采用隔油沉砂池+生態溝+植物穩定塘的“三池”處理系統。主要包含四個組分：溢流堰，隔油沉砂池，生態溝，植物穩定塘。處理工藝流程如圖1所示。

① 溢流堰

設計在進水口下方0.8 m處，用混凝土澆筑或用磚塊砌成，溢流堰頂標高為-0.7 m。由于集水溝渠是明渠，難免有生活垃圾和作物秸稈進入溝渠，需在進水口上游2 m處安置格柵，防止垃圾堵塞進水口和進入三池系統。格柵規格1.0×0.6 m，柵條間距30 mm。

② 隔油沉砂池

設計并聯的2個隔油沉砂池。隔油沉砂池參考國標圖集04S519中的GG-2S型隔油池，進水管設置在隔油沉砂池的邊角處，進出水管選用PVC管，管徑DN300 mm，進水管標高-0.55 m；出水管設于進水口的對角處，出水管標高-1.20 m。Ⅰ號隔油沉砂池規格5.0×4.0×1.5 m，240磚混結構。Ⅱ號隔油沉砂池規格5.0×5.0×1.5 m，磚混結構。2個處理池共占地45 m2，總體積67.5 m3，有效容積50 m3。

③ 折流式生態溝

污水從隔油沉砂池中自流流入生態溝，生態溝溝底寬3.0 m，溝面寬5.0 m，設計水深0.5 m，總深1.0 m，為一等腰梯形。生態溝全長85.0 m，為了節約土地和便于施工，把生態溝設計成迂回的折型。生態溝占地510.0 m2，總體積360.0 m3，有效容積148.8 m3，水力停留時間為20 h。生態溝溝埂上種植黑麥草、美人蕉和濕生喬木等。

④ 植物穩定塘

植物穩定塘規格為30.0×20.0×1.0 m，面積600.0 m2，植物塘中心區域為三個并列的深水區，其規格分別為15.0×4.0×2.0 m，15.0×6.0×2.5 m，15.0×4.0×2.0 m，三深水區間距3 m。周圍為1 m深的淺水區。淺水區、深水區的實際水深分別設計為0.5 m、1.5 m、2.0 m。交替的深淺區是為了營造出更利于各類生物生存的多樣化生境。穩定塘有效容積為534 m3，出水管管心標高-1.15 m。在植物選擇方面，根據植物的休眠和死亡情況，合理選擇配置植物。在淺水區、深水區種植荷、棱、豆瓣菜、浮萍等漂浮植物，但應注意其收獲管理和定期收獲；深水區種植金魚藻、黑藻、菹草等沉水植物；近岸區域可種植風車草、旱傘草、鳶尾等挺水植物以及芋頭、慈姑、茭白等具有經濟價值的水生植物。

⑤ 圍欄

為了防止人畜干擾，在系統外圍建設一圈金屬圍欄，金屬網為160×1.8 m。在入水口對應位置設置一道門，規格1.8×1.5 m。

1.3 核心單元的解析

①生態溝

生態溝渠可通過植物及溝渠中附著的大量藻類和微生物降解和吸收污染物質，同時增加污水中溶解氧的含量，為后續處理步驟創造良好的條件[9-11]。折流式生態溝可充分利用土地，減少占地面積和工程量。溝埂底角設計為45°梯形，既解決垂直溝埂易塌方的問題，又增加了埂表面濕生植物的種植面積。

②植物穩定塘

作為一種利用天然凈化能力的生物處理構筑物，植物穩定塘主要利用菌藻的共同作用分解吸收污水中的各類污染物[12-13]。其作為“三池”處理系統的主體工藝，具備以下優勢：可充分利用地形，工程簡易，基建投資省；管理簡單，運行維護費低，處理效果穩定；底泥清淤所需周期長；穩定塘中可以種植茭白、慈菇、藕等經濟作物，同時放養田螺、鰱魚、鳙魚、鯉魚、鯽魚等水生生物，形成良好的水生生態系統，濾池性魚類的存在還可抑制藻類的過度生長，同時可獲得一定的經濟收入。

③生態溝和穩定塘生態系統的建立

在生態溝渠和穩定塘周邊和淺水區域種植挺水植物，在深水區域種植沉水植物和漂浮植物。在選擇和配置方面，應選擇生命力強、生物量大、生命周期短、納污能力強、便于收獲及具有一定美學和經濟價值的植物；采用多種植物進行搭配，不僅可在視覺上進行相互襯托，提高物種多樣性，充分應用不同植物的生長周期，構建更為健康的生態系統，而且可使污水處理的能力得到增強[14]。同時投放的水生動物也是該水生生態系統中的重要組成部分。

1.4 運行效果

對大漁村“三池”污水處理系統進行采樣檢測，檢測結果顯示其對COD、NH3-N、TP的去除效率分別達到68.8%、71.7%和81.3%，表明該處理系統對污染物的削減效果明顯，對村莊污水的凈化能力顯著。

2 “三池”處理系統和其他村莊污水處理工藝的比較

2.1 一體化設備

一體化設備主體工藝采用生物膜法，通常由調節池、酸化池、生化池、過濾池和消毒池五部分組成[15]。一體化設備的污泥產量較少，過濾池中的污泥可以回流到酸化池中，具有流程緊湊、污水處理效率高、占地面積小等優點；但其價格相對較高，處理水量小，因此不太適宜用于該流域村莊污水的處理。

2.2 土壤滲濾

土壤滲濾利用土壤毛細血管浸潤擴散原理，在滲濾過程中利用存在于土壤各種微環境中的不同功能微生物對污染物進行降解和凈化[16, 17]，具有基建及運行管理費用低、運行管理簡單、氮磷去除能力強、處理水質好、可用于污水回用等特點。但容易發生土壤堵塞導致系統散失處理功能，對地面景觀和衛生環境也有一定影響，還有可能污染地下水。

2.3 人工濕地

人工濕地指模擬自然濕地，人工設計建造的由填料、植物、動物、微生物等組成的統一體，利用濕地生態系統中物理、化學和生物的共同作用來實現對污水的凈化作用。人工濕地操作管理簡單、運行費用低、投資少、具有一定的美學價值，可充分利用農村地區現有的荒地、洼地、沼澤地來進行修建，已得到較為廣泛的應用[18]。但人工濕地占地面積較大，易受氣候條件的影響，隨著運行，污水中懸浮物被截留下來，營養物質不斷積累，植物腐爛，加上農村技術管理的欠缺，更容易產生淤積阻塞現象，導致濕地水流不暢，最終可能導致系統崩潰[19]。

2.4 小結

“三池”處理系統與上述三種村莊污水處理工藝相比，易于建設、便于維護、運轉費用低，適合在滇池流域村莊進行推廣。

3 “三池”處理系統效益分析

3.1 環境效益分析

環境效益是“三池”處理系統最主要的效益。自“三池”處理系統運行后，村莊產生的生活污水得到有效的收集處理，由進水濃度×去除率×水量得到COD、氨氮、TP的年削減量分別為18.4 t、2.2 t和0.28 t。從源頭上削減了滇池流域的村落生活污染，減少了入湖污染量，大大減輕了“污灌”現象，保護了耕地和農產品質量，同時改善了村莊的環境衛生狀況，提高了村莊生態文明水平。

3.2 經濟效益分析

“三池”處理系統的運用，一方面可以實現生活污水的資源化利用，經過三池處理后的水可作為農田灌溉用水、景觀用水等，提高水的利用率，減少化肥和清潔水的使用。另一方面，從長遠來看，可以降低滇池水質下降所造成的經濟損失，并改善周圍村民的生活衛生條件，由此增強居民的身體健康水平，減少周圍居民的醫療衛生支出。

此外，“三池”處理系統運營后，將促使滇池流域村莊周邊生態環境得到顯著改善，提高村莊形象，吸引更多外來投資，促進滇池流域村莊經濟發展。

3.3 社會效益分析

“三池”處理系統工程將村莊生活污水作集中處理，通過污水處理工程措施的整體性發揮工程社會效益。工程體現了因地制宜、經濟合理的原則，而且整改后發展生態農業，不影響農民現有創收水平。村莊生活污水通過三池凈化，使得村民居住環境得以優化，相當于開展了農村環境宣傳教育，逐步營造了良好的環境氛圍。

村莊環境改善，減少了居民疾病的發病率，有益于提高公共衛生健康狀況及其他生活質量。通過村莊水環境綜合整治，普及了科技知識，提高了村民的科學技術應用水平，增強了村民的環保意識、生態意識，養成了文明健康的生產、生活方式，對推動社會主義新農村建設具有積極的意義和典型的示范作用。

4 結語

“三池”處理系統是根據昆明市村莊生活污水和村莊發展特點，有針對性地進行設計的一種污水處理工藝。具有前期資金投入少、運行成本少、后期人工維護簡單、占地面積少且可因地制宜，根據實際情況進行適當修改的特點。景觀效果好，沒有噪聲污染，污水治理效果能達到《GB18918-2002城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準，適用于滇池流域農村污水的治理工程。

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Preliminary Analysis of “Three Chambers” System for Treatment of Domestic Wastewater from Villages around the Dianchi Lake Watershed

SHAN Bei1, TU Qi2, CHANG Jun-jun2, LIANG Yun2, LU Yi-feng2

(1. Kunming Institute of Landscape Science, Kunming Yunnan 650224, China)

The collection and treatment of village domestic wastewater around the Dianchi Lake watershed have attracted great attentions of the public. At present, among the various treatment technologies, the “three chambers” system composed of grit chamber, oil separator, and ecological purifying chamber was popularized and employed widely due to its low cost of construction and wastewater treatment and simple management and high environmental benefit as well as good adaptability to local economic development and surrounding environmental conditions. Dayuvillage, a small village near Dianchi Lake, was used as an example in this paper. The application of “three chambers” system in the village was assessed through comparison with domestic wastewater treatment technologies in other villages. And a comprehensive benefit analysis of the technology was conducted as well. The purpose of this paper was to provide some scientific bases for how to choose village domestic wastewater treatment technology for the villages around Dianchi Lake.

theDianchi Lake watershed; village domestic wastewater; “Three Chambers” treatment system; study

2017-05-05

國家水體污染控制與治理重大專項(2012ZX07302-002-11)。

X703

A

1673-9655(2017)05-0028-04