刘 硕，陈佳利，李灿，梁朝华，向求来

（湖南有色金属研究院有限责任公司，湖南 长沙 410100）

长久以来，农村环境因大量使用农药、化肥、畜禽养殖等农业生产活动对造成的水体、农田、地下水的农业面源污染问题日趋严重，不仅污染了环境，提高了农药、化肥的使用量，更造成了耕地质量下降，也使得农产品质量安全得不到保障。

农业面源主要污染物一般以有机物、TN、TP为主，污染源存在多元化、隐蔽化、分散化的特点［1］，目前，国内农业面源污染治理措施主要是通过充分结合各流域污染特征，施以工程等措施，构建精准、高效的流域农业面源污染综合治理体系［2］。

现结合湖南某地农业面源污染综合治理试点项目的工程实例实际情况，对各项治理措施在设计时的设计思路及设计参数进行详细的论述。

1 农业面源污染的特点及危害

1.1 农业面源污染的特点

农业面源污染主要是因土壤的扰动引起农田中的有机或无机物在降雨或灌溉过程中，借助地表径流、农田灌溉等进入地表水体，或因畜禽养殖、居民生活污水随意排放造成的水体污染。

1.1.1 多元性

农业面源污染污染源呈现多元化，人类的生产、生活废物排放，大量的污染物排放超过了生态环境的自净能力，都会给生态环境带来影响。

1.1.2 隐蔽性和长期性

农业面源污染会随着土地利用、气候变化、水文地质特征呈现边界和位置的不易识别，且一旦形成污染通过自然界自然消解周期比较长，若不通过人为干涉，在不新增污染物的前提下需要长期自然消解才能消除污染。

1.1.3 随机性和模糊性

造成农业面源污染的因素繁多，虽然单个污染因素对污染贡献较小，但多种污染因素的相互叠加、相互影响，会导致污染日趋严重，这种污染因素边界不清，随机性较大，是难以治理的重要原因之一。

1.2 农业面源污染的危害

农业面源污染对环境的危害是多方面的，从生态角度考虑，包括水体污染、土壤污染；从经济角度考虑，包括农作物产量下降、农药化肥用量提高、农作物安全性降低［3，4］；从社会学角度来看，带来的危害包括危及饮用水安全、人类身体健康等。

2 工程概况

2.1 项目区污染概况

项目区属亚热带季风气候，四季分明，雨水丰富，雨热同期，造成项目区水系复杂的特点，河流水系主要由枉水河及其它4条支流组成，总面积4 000公顷，其中耕地1 466公顷、居民生活区900公顷。

项目区农业面源污染问题比较突出，主要集中在污水直排造成的地表径流污染及农业生产造成的农田面源污染，主要表现为：

1.畜禽养殖污染：根据统计，项目区共有7家规模化养殖场，大量养殖废弃物直接排入周边沟、渠、水塘，最后随地表径流入河，对周边水体造成了严重污染，部分支流水系已经变黑、变臭。

2.地表径流污染：项目区常住人口8 350人，项目区内基本无居民生活污水处理设施，生活污水基本直排，污水横流，整体环境质量较差。

3.农田面源污染：项目区耕地主要种植单季稻和双季稻，使用肥料以化肥为主，年平均氮肥使用量接近450 kg／公顷，过量的化肥对周边河道、沟渠水体造成污染，下游水体氮、磷超标。

项目区污染物年排放总量详见表1。

表1 项目区污染物年排放总量

2.2 项目建设目标

项目区内化肥农药减量20%以上，畜禽粪污、生活污水处理利用率达到90%以上，COD排放量减少40%以上、TN排放量减少30%以上和TP排放量减少30%以上。

3 农业面源污染治理工艺

3.1 总体设计方案

根据项目区内水系特点，将项目区分成4条独立水系，每条水系范围内有多个水塘，通过对每条水系的水塘进行改造，并通过生态沟渠串联，将每条水系构建为多级人工湿地系统，由点成线、由线成面，确保项目区内每个特征污染源全覆盖。各条水系分布及污染类型详见表2。

表2 各水系分布及污染源类型汇总表 %

3.2 各种污染类型处理方案

1.畜禽养殖污染治理方案：推行干清粪工艺，固体排泄物制成有机肥，免费提供给周边农户，替代化肥，液体排泄物经沼气池、基质消纳池处理后沼液回田或经下游人工湿地处理后达标排放。

2.地表径流污染治理思路：对居民区推行单户式净化系统，并利用居民生活区废弃池塘、沟渠构建多级湿地消纳系统，降低生活污水、地表径流污染的负荷，在适当位置构建景观湿地。

3.农田面源污染治理思路：针对区域内小流域农田比重大、山塘沟渠水系发达的特点，对农田面源污染采取种养结合、测土配方、废弃物收集、布置杀虫灯等绿色防控措施，降低农药、化肥使用量。

4 农业面源污染治理设计

4.1 五斗冲－李家冲水系治理设计

畜禽养殖污染治理措施：设置2座200 m3沼气池及一座450 m3基质消纳池，并通过构建两座占地10 000 m2绿狐尾藻湿地。配套设置一座10 t／d有机肥加工厂，沼渣及畜禽养殖干清粪送有机肥厂。

地表径流污染及农田面源污染治理措施：设置两座占地共1 344 m2表流人工湿地，人工湿地及畜禽养殖污染绿狐尾藻湿地通过729 m生态沟渠串联，生态沟渠根据地形地势设置10座挡水坎。

4.2 谷家冲－张家冲水系

畜禽养殖污染治理措施：设置1座200 m3沼气池及一座200 m3基质消纳池，并通过构建两座占地5 054 m2绿狐尾藻湿地。沼渣及畜禽养殖干清粪送有机肥厂。

农田面源污染及地表径流污染治理措施：设置10座占地面积共计15 638 m2的景观塘、表流人工湿地，景观塘及人工湿地通过1 685 m生态沟渠及100 m宾格网串联，生态沟渠根据地形地势设置24座挡水坎，水系内居民生活污水通过设置300座四格净化池。

4.3 赵家冲—林家冲水系

畜禽养殖污染治理措施：设置1座30 m3厌氧池及一座80m3基质消纳池，并构建两座占地2 113m2湿地。沼渣及畜禽养殖干清粪送有机肥厂。

农田面源污染及地表径流污染治理措施：设置1座面积3 063 m2的表流人工湿地，绿狐尾藻湿地及人工湿地通过2 468 m生态沟渠串联，生态沟渠根据地形设置20座挡水坎。设置150盏杀虫灯。

4.4 城镇污水横向水系

地表径流污染及农田面源污染治理措施：构建3座占地面积11 931 m2的景观塘及表流人工湿地，景观塘及人工湿地通过206 m生态沟渠串联，生态沟渠根据地形地势设置4座挡水坎。

5 投资及运行效果分析

该项目总投资2 950万元，处理措施覆盖耕地1 427公顷，项目实施后项目区COD、TN、TP削减量分别为38.09 t／a、27.14 t／a、1.15 t／a，削减率分别为41.09%、66.39%、51.36%，超出了预期目标。

6 结 论

1.该项目根据污染特点，结合项目区地形地势，通过构建多级人工湿地系统，处理后排入水体内的水质有明显改善，达到预期目标。

2.养殖粪污经过收集后制成有机肥，免费提供给周边农户，减少化肥的投入量。

3.通过设置杀虫灯构建水稻病虫害专业化绿色防控措施，降低农药使用量。

4.该项目工艺投资省、运行稳定、抗冲击能力强、维护简单，在治理农业面源污染方面具有推广意义。