安徽省某农村沟渠污染源分析及治理对策

2022-04-12孙玉童刘程

安徽化工 2022年2期

孙玉童，刘程

（安徽省通源环境节能股份有限公司，安徽合肥 230001）

沟渠是农村重要的蓄水池，在农民的生产生活中担任着重要的角色，其不仅可以纳污调蓄，还兼具灌溉、改善农村生态环境、提升村容村貌建设的作用[1-2]。但近年来，随着我国农村自来水的普及，农民生活水平的提高以及农村养殖业的快速发展，大量污废水未经处理直排入沟渠，给农村沟渠带来了各种各样的问题，如沟渠出现底泥淤积、水域面积萎缩、水体污染、生态系统受损等。与城市黑臭水体相比，农村水体面域小，污染源头多且较分散，政策引导、资金支持薄弱，居民环保意识差，这些特点要求农村河道治理不能直接照搬城市黑臭水体治理技术，必须建立适合农村特点的处理方法。

安徽省生态环境厅对全省农村黑臭水体进行排查摸底，筛查出农村黑臭水体15 195 条，总长度6 962 km[3]。2020年安徽省第十四个五年规划指出，应持续改善环境质量，推动农村黑臭水体治理。本文以安徽省某农村沟渠为例，分析污染产生的原因并探讨治理对策，以期为安徽省农村黑臭水体治理提供建议和对策。

1 沟渠现状及污染源分析

1.1 沟渠现状

本次项目治理沟渠位于安徽省某村村庄内部，长度为567 m，水域面积约5 670 m2，呈东西走向，两端被截断，沟渠为封闭水体。沟渠南侧沿线种植农作物，北侧为一排临水房屋。项目治理区域管网覆盖率低，生活污水直排沟渠。除此之外，沟渠为自然护岸，雨天时沿岸菜地及堆积的生活垃圾所产生的农业面源污染随地表径流进入沟渠，导致水体富营养化严重，水体表面长满浮萍，此类入侵物种繁殖速度快，可与其他水生植物之间形成竞争，减弱其他植物种的光合作用，致使其死亡，破坏沟渠水体生态系统的平衡，降低水体的自净能力。目前，沟渠部分水质指标达到重度黑臭水平。沟渠检测指标见表1。

表1 沟渠检测指标

沟渠作为各种污废水的汇总，加上渠内大面积杂草死亡腐败后向水体释放的污染物质，造成池塘底泥淤积严重，淤积深度约1 m。底泥重金属检测报告见表2，参照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB 15618-2018）标准[4]，各重金属含量均小于农用地土壤污染风险筛选值，表明沟渠底泥受污染程度较轻。

表2 沉积物重金属含量检测表

1.2 污染源分析

（1）点源

点源污染主要指因管网建设不完善和无配套的污水处理设施而造成生活污水、工业污水直排或不达标排放[5]。本次项目区点源污染主要为未纳入市政污水收集管网的生活排污。参照《全国第二次污染源普查生活源产排污系数手册（试用版）》[6]，结合项目区位置，污染物人均排放量参照表3取值，本次项目服务区人口数为1 100人。

表3 生活污染物排放量

式中：Kj-第j 种污染物的年产生量（kg）；Kfij-第i个污染控制区、第j 种污染物的人均产生量（g/人·d）；Pi-第i个污染控制区的人口（人）。

（2）面源

面源污染主要指种植业、养殖业以及沿岸生活垃圾堆积等雨水径流污染[5]。本次项目区范围内沿岸带堆满生活垃圾以及少量菜地，故本次面源污染主要为地表径流污染。

参照“标准城市法”估算污染物排放量，标准城市源强系数为：COD 50 t/a，氨氮12 t/a，TP 1.2 t/a。对非标准城市，考虑到影响城市径流的主要因素，分别修正系数进行修正折算。本次项目区大部分属于冲积平原，年均降水量为890 mm，选择的修正系数见表4，计算可得地表径流带来的污染物COD、氨氮、总磷的排放量依次为6.3 t/a、1.512 t/a、0.15 t/a。

表4 非标准城市修正系数

2 沟渠治理对策

根据《农村黑臭水体治理工作指南（试行）》[7]，常用的黑臭水体治理一般按照“控源截污、内源治理、生态修复”的基本技术路线具体实施，其中，控源截污和内源治理是选择其他技术类型的基础与前提，生态修复是水质达标和长效保持的重要保障。

2.1 控源截污

本次项目区采用雨污分流模式，建立完善的污水和雨水收集系统。由于项目区靠近城镇，且镇区管网完善，故建议采用接入城镇污水处理管网的统一处理模式。污水收集系统通过入户管和化粪池对污水进行户收集，收集的污水通过新建主管网纳入市政污水管网；雨水收集系统通过新建雨水管网截留地表径流面源污染。

（1）污水管网设计计算

本次项目区服务人口数约为1 100人，且该村给水设备完善，居民生活卫生设施齐全，参照《村镇供水工程技术规范》（SL 310-2019）[8]，人均用水量取值为120 L/d，污水排放系数取0.8，管网收集系数取0.95，则项目区污水产生量计算如下：

式中：q-设计流量（m3/s）；Kz-生活污水量总变化系数；H-最大设计充满度；v-流速（m/s）；D-管道直径（m）。

参照《室外排水设计规范》（GB 50014-2021）[9]，本次生活污水量总变化系数Kz为2.3，最大设计充满度H取0.55，流速v取0.6 m/s，依据公式（1）和（2），计算可得管径为0.119 0 m，结合《安徽省农村生活污水治理技术指引》[10]中要求干管管径应不小于300 mm，故本次污水收集管道选用DN300 双高筋增强聚乙烯（HDPE）缠绕管。

（2）雨水管网设计计算

根据《室外排水设计规范》（GB 50014-2021）[9]，计算雨水设计流量。

式中：Qs-雨水设计流量（m3/s）；q-设计暴雨强度[L/（s·hm2）]；Ψ-径流系数；F-汇水面积（hm2）；P-降雨历时；t-设计重现期；A1，C，b，n-参数，根据统计方法计算确定。

参照项目所在地的暴雨强度公式以及公式（3），计算可得雨水设计流量为1.131 m3/s。参照《室外排水设计规范》（GB 50014-2021）[9]，雨水最大设计充满度H取1，流速v取2.5 m/s，依据公式（2），计算可得管径为0.76 m，故本次雨水收集管道选用DN800混凝土管。

2.2 内源治理

内源污染主要指水体中污染的底泥、生活垃圾以及动植物残体等。本次项目内源治理包括垃圾清理、底泥清淤以及水体生态屏障铺设。

垃圾采用人工和机械配合清理，目前，市场上主流的垃圾处理方式是填埋和焚烧。本次项目区垃圾主要为废品回收站经营结束后遗留的回收废品，生活垃圾量较少，基本为可燃垃圾，因此，清理后的垃圾进行焚烧处理。

本次项目治理沟渠流量小，宽度较窄，考虑到清淤效果及经济问题，本次清淤采用排干后机械开挖，清出的底泥由于含水率相对较低，建议自然干化。底泥中含有丰富的有机物、氮、磷、钾等营养成分，是很好的有机肥料，用于绿化既可创造经济效益，又可创造社会效益。结合1.1节的底泥检测报告和《绿化种植土壤》（CJ/T 340-2016）[11]，可知本次底泥可用于园林绿化。

底泥清淤后建设水体生态屏障，阻隔污染物下渗，污染地下水。水体生态屏障主要采用土工布配合纳基膨润土进行防渗，膨润土用量为4.8 kg/m2。

2.3 生态修复

沟渠通过控源截污和内源治理后，基本能够实现消除黑臭水体的水质目标，但要保持水体的长治久清，还需要构建完善的生态系统。本次生态修复工程主要包括沉水植物、挺水植物系统构建以及活水循环，提升水体自净能力。

挺水植物种植在沟渠浅水及岸线水陆交接区域，共设置3 600 m2，主要种植水生美人蕉、再力花、常绿鸢尾及黄菖蒲等；沉水植物满铺，共设置5 670 m2，由于沟渠水质较差，故本次选择品种主要为耐污性较好的苦草和轮叶黑藻；本次治理沟渠为封闭水体，拟通过在沟渠的一端布置潜污泵，对其进行水体循环，增加水体的流动性和水中的溶解氧。