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长江三角洲地区包括江苏省,浙江省和上海市,土地面积21万平方公里。截止2012年底,该地区人口密度高达874人km-2,为全国平均水平的6倍之多,人多地少的矛盾极为突出。另一方面,随着长江三角洲地区经济的快速发展,环境污染问题也日益突出,农业面源污染问题愈发严重。农村地区人口数量大,居住分散,产生的生活污水量大且难于收集;中小型养殖场以及农户零散式畜禽养殖也会产生大量的养殖废水。这些分散式污水若不经处理直接排入江河湖泊,会造成水体富营养化,严重污染水体环境。鉴于农村经济基础相对薄弱,投入巨额资金建造污水处理厂不太现实。因此探索造价低、运行稳定、管理容易、净化效率高、适合当地生产生活的农村生活污水处理技术成为迫切需求。 为了弄清楚长江三角洲农村地区分散式污水随季节变化的排放情况及水质状况,我们选取了长江三角洲地区某典型城镇——万石镇的3个村进行的资料收集、入户调查以及定点监测研究。在此基础上,对长三角地区园林地接纳分散式污水的可行性做了分析探讨。综合考虑作物需水量、植物-土壤系统水力吸收能力、植物-土壤系统对各污染物质的吸收能力,本研究得出该地区应用园林地土壤来处理农村生活污水,年水力负荷率Lw可在500~1191mm之间选取。长江三角洲地区园地、林地资源丰富,两者之和占了土地总面积的25.47%,是非常值得利用的土地处理系统资源。据调查,在较低水力负荷率(500 mmyr-1)的条件下,该地区园林地土壤即可完全接纳农村产生的生活污水,园林地处理系统具有较大的应用潜力。 土地处理系统目前被证明是一种适合广大农村地区的污水处理工艺。本研究以该地区丰富的园林地为基础,综合了传统土地慢速渗滤处理系统和澳大利亚FILTER系统的技术优点,构建了园林地土壤渗滤系统。并在泰州兴化市陈堡镇曹黄村苗木地和宜兴市天蓬奶牛场葡萄园地分别开展了利用该系统处理分散式生活污水(试验Ⅰ)和零散式养殖废水(试验Ⅱ)的试验。本研究充分发挥了土壤的自净能力,通过对布水、排水工艺进行优化,较大提升了该系统的污水接纳与处理能力。 试验Ⅰ结果表明:经过半年的运行,系统对总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、总有机碳(TOC)、氨氮(NH-4+-N)均有较好去除效果,平均去除率分别为80.7%、89.2%、89.5%、60.2%、85.7%,达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中一级A类标准。系统的处理效果较好地满足了设计要求。系统污水处理规模为14.7 m3 d-1,建设成本为80.9万元hm-2,运行成本为0.28元m-3。与其他常见污水处理工艺相比,园林地土壤渗滤系统投资省、工程结构简单、维护管理方便,是比较适合应用在农村地区的分散式污水处理技术。但是系统运行的稳定性和安全性还要通过长期试验来评价。 试验Ⅱ结果表明:2011年系统约接纳162.0 mm奶牛场废水,对悬浮颗粒物(SS)、TN、NH4+-N、TP、COD和TOC均有较好去除效果,平均去除率分别为86.1%、78.2%、78.0%、94.6%、76.8%和74.6%;2012年系统约接纳76.8 mm废水,相应去除率分别为83.3%、76.1%、96.9%、83.4%、76.0%和60.9%。约有81.61 kg N hm-2与13.13 kg P hm-2通过黑麦草收获从系统中去除,分别占了废水中TN与TP的14.9%与23.2%。出水中含有较高浓度的营养元素,可继续作为液体肥料灌溉农作物。 根据以上试验研究结果与调查分析资料,并结合长江三角洲地区技术经济水平和自然条件,构建了长江三角洲农村分散式污水生态处理模式。实际应用中可以根据当地人口数量、处理规模、地形条件和投资情况等因素,选择合适的处理工艺。