地区污水处理规划研究 摘要乌鲁木齐南山地区具有丰富的自然和人文旅游景观,同时地处天山绿洲系统上游,生态地位非常重要。旅游的快速发展和当地散居农牧民排放的污水给水环境带来较大压力,西北高寒地区的气候特征也给污水处理带来一定难度。本文根据当地基本情况,提出以城市、镇、村、户为单元的四级污水收集处理模式,并给出了相应的推荐处理技术,实现污水收集处理高标准、全覆盖。

关键词乌鲁木齐南山;旅游污水;农村污水;污水处理;西北;高寒

一、研究背景

乌鲁木齐南山地区主要包括乌鲁木齐县甘沟乡、萨尔达坂乡、板房沟镇、水西沟镇、托里乡的部分区域,位于乌鲁木齐市区以南约30公里,拥有高山、冰雪、大峡谷等自然景观和哈萨克族民俗风情等人文景观,旅游业发展迅速,以旅游业为核心的第三产业在乌鲁木齐县经济比重连续多年在40%以上[1]。十三五冬运会、丝绸之路滑雪场等大项目的落地也极大地增加了南山地区的游客数量。另外,南山地区的哈萨克族人民结合民族特色和景区特点,开展“农家乐”旅游,吸引了大批游客前往[2]。乌鲁木齐南山地区生态环境非常敏感,地处天山绿洲系统上游,是乌鲁木齐市的生态涵养区,生态地位非常重要[3]。同时,南山地区是山前绿洲平原区的过渡地带,水源涵养与地下水补给的重要缓冲区域,是生态环境最为脆弱敏感的区域,抗外界干扰能力低,如建设不当,地区生态环境极易发生显著恶化,且一旦破坏修复困难[4]。乌鲁木齐南山地区日趋加剧的旅游活动可能给当地的生态环境,尤其是水环境带来较大压力。研究表明,旅游型污水具有水质复杂、污染负荷高且波动大等特点,如不经达标处理排放,受纳水体可能会受到严重污染[5]。另外,南山地区还存在大量散居的农牧民,会排放大量的农村生活污水和养殖废水。如不经过处理直接排入就近水体,会造成河流污染,影响地下水安全,甚至引发传染病、地方病等[6]。另一方面,基于南山地区水源涵养区的重要功能,《乌鲁木齐县总体规划》等相关规划对水体污染防治提出较高要求,即流出南山地区所在的乌鲁木齐县域的水体水质均达到II类以上标准[7]。综上所述,加强乌鲁木齐南山地区的污水处理势在必行。目前,针对中国西北高寒地区旅游型村镇污水处理的研究还比较少,且没有针对乌鲁木齐南山地区的相关系统性研究。本研究拟借鉴国内外相关经验,对南山地区污水处理现状等深入研究,提出处理模式和适用工艺技术。

二、南山地区污水特性分析

根据南山地区城镇及居民点、旅游景区及景点分布情况,南山地区污水来源主要为四类:一是板房沟镇、水西沟镇等乡镇驻地居民生活污水,二是西白杨沟等旅游景区的污水,三是村庄居民生活污水,四是散居的农牧民产生的污水。在某些区域,四类污水无明显界限,呈现混杂的状态。污水特征与其来源密切相关。南山地区乡镇驻地居民生活污水中含有较高的有机物,如淀粉、蛋白质、油脂等,以及氮、磷等无机物,此外,还含有病原微生物和较多的悬浮物,相比较而言,水质一般比较稳定。南山地区景区型污水主要是餐饮和宾馆的生活污水,污水的有机物浓度都比较高,CODcr可能高达600-800mg/L,是城市生活污水的3-4倍,并含有大量浮油、食物残渣、粪便等[8];污水排放具有间歇性和集中性的特点,日变化系数比较大,尤其是在旅游季节的早、中、晚用餐时间出现峰值[5]。南山地区农村污水具有点多、面广、分散、量小等特点,农村不仅居住人口密度小,而且户与户之间较分散,村与村之间的间距也相对较远。农村居民排放的生活污水包括人粪尿及洗涤、洗浴和厨用污水等,每天不同时段,水量和水质变化较大,特别是早、中、晚集中做饭时间,污水量达到高峰,是平时污水量的2~3倍[6]。

三、乌鲁木齐南山地区污水处理规划

(一)污水处理现状及存在主要问题

南山地区现状污水收集和处理水平相对较低。现有污水处理厂1座,规模1万吨/日,于2011年建成后投入运行,处理乌鲁木齐县水西沟镇、板房沟镇及周边村庄生活污水,近年来在托里乡集镇、板房沟镇灯草沟、甘沟乡集镇、甘沟乡团结村、甘沟乡西白杨沟村等地新建了8座污水处理站,规模为200-2500吨/日,总处理规模为0.53万吨/日。南山地区的其他集镇及村庄基本无污水收集系统,生活污水采用分散式渗坑处理或自然排放。牧民定居点和边远山区无污水收集处理设施,污水通过渗坑处理或直接排放,水环境已经受到一定的污染[7]。

(二)污水收集处理模式

根据《乌鲁木齐南山国际旅游区总体规划》,乌鲁木齐南山地区采用“大分散、小集聚,组团式”的空间发展思路,设置“旅游服务核心城市—旅游服务基地—旅游服务镇—旅游服务村—旅游服务点”的五级旅游服务系统,形成以南旅基地为核心,甘沟乡、板房沟镇、水西沟镇、托里乡、阿克苏乡等为特色旅游乡镇,以东南沟村、西白杨村、东白杨沟村等23个特色旅游村为支点的旅游体系[9]。结合规划的旅游结构和其他村镇布局,基于生态优先、因地制宜、技术与经济性平衡等原则,污水处理采用集中与分散结合的模式。规划南旅基地、水西沟镇集镇、板房沟镇集镇及周边地形适合接入主排水管网的村庄,采用集中处理的模式,收集至现状乌鲁木齐县污水处理厂处理,现状污水处理厂规模进行适度提升。其他旅游景区、景点、乡镇和村庄采用分散处理的模式,根据居住密度、地势等因素,分为3种收集处理类型:1.集镇收集处理模式南山地区规划人口在2000及以上的乡镇驻地,如甘沟乡集镇、萨尔达坂乡集镇、托里乡集镇或重要景点,如丝绸之路滑雪场,污水处理采用集镇统一收集处理的模式,在乡镇或景区内建小型污水处理厂(站),片区内统一铺设污水管网,将污水收集至污水处理厂(站)统一处理。距离集镇或重要景区较近的村庄、居民点等,在地形和坡度允许的前提下,也可进入污水处理厂(站)进行统一处理。2.村落收集处理模式南山地区规划人口在100~2000人的村落或旅游景点,如东白杨沟村、西白杨沟景区等,或其他布局相对密集、规模较大的单村或联村,污水处理采用村落收集处理的模式。铺设全村污水管网,将污水收集进入村落小型污水处理站进行处理。部分村落或旅游景点分为几个相互独立的单元,相互距离较远,或者有沟渠、桥梁等分割各单元的规模均在100人以上,为了节省工程投资,每个单元可分别布设污水管网、建设小型污水处理站,各自收集处理污水。3.分散户收集处理模式南山地区规划人口在100人以下,与城区及集镇的距离较远的村庄或旅游景点等,以及其他规划人口虽多,但村庄住户比较分散、相互之间距离远,或地形不适宜进行集中处理的村庄,污水采用分散户收集处理的模式,如几户之间相距较近,也可联合处理。在其他条件接近的前提下,一般而言,污水处理规模越大,单位污水处理费用越低[10]。在综合考虑成本、效率等因素的前提下,污水应尽可能集中处理,收集处理模式的优先级为:县污水处理厂集中收集处理>集镇收集处理>村落收集处理>分散户收集处理。

(三)处理工艺选择

处理工艺的选择与收集方式、规模等相关。现状乌鲁木齐县污水处理厂延续A2O处理工艺。本文重点研究分散处理方式的工艺,处理工艺与收集处理模式等相关。采用集镇收集处理模式的地区主要有甘沟乡集镇、萨尔达坂乡集镇、托里乡集镇和丝绸之路滑雪场等,污水兼具城镇生活污水和景区污水的特点,选用工艺应具备技术合理,成熟可靠,抗冲击性强,适应高寒气候等特点[11]。目前,针对旅游型小城镇污水处理,国内外研究推荐的工艺主要包括:人工湿地、序批次活性污泥法(SBR)、氧化沟、土壤渗透等、生物膜处理法(MBR)、接触氧化工艺等[12,13]。由于乌鲁木齐南山地区气候寒冷且对出水水质要求高,人工湿地、土壤渗滤等工艺很难满足要求。生物接触氧化法具备成本低、能耗少、水力负荷适应性强、出水水质好等特点,非常适应北方景区污水处理[14]。CASS工艺由SBR工艺发展而来,具有较强的冲击负荷,且对低温环境具有较强的适应性,MBR工艺在低温条件下也具有较好的污水处理能力[15]。因此,南山地区采用集镇收集处理的区域,推荐采用接触氧化工艺、CASS工艺和MBR工艺。采用村落收集处理模式的地区包括西白杨沟村、东白杨沟村等集中村及相对较大景点。农村污水具有规模小、分散、水质水量波动大、处理工艺受气候和地形影响大等特点[16]。根据建设部发布的《西北地区农村生活污水处理技术指南》,推荐适用技术包括化粪池、污水净化沼气池、厌氧生物膜池、生物接触氧化池、氧化沟、人工湿地、稳定塘、土地渗滤等[17]。由于化粪池、污水净化沼气池、厌氧生物膜池、氧化沟、土地渗滤等处理效果难以满足当地要求,人工湿地受气温影响较大也不适宜较大规模使用,因此,南山地区采用村落收集处理模式的区域,推荐采用稳定塘和生物接触氧化池处理工艺。采用分散户收集处理的地区为上述区域之外的其他居民点或分散景点。由于比较分散,处理设施的量比较大,单位污水处理成本可能会比较高,在选择处理工艺时需重点考虑处理标准和经济性的平衡。对位于饮用水水源地保护区、自然保护区等环境敏感区内的农家乐或居民点,污水处理设施应同时具备COD、TN和TP的去除能力,应采用高标准,参考日本污水处理模式,采用小型一体化处理装置处理,如净化槽[6]。对于环境要求较低,出水主要用于农业等用途的居民点,可参考《西北地区农村生活污水处理技术指南》,选择建设运行成本低,运行简单的工艺,如沼气池、小型人工湿地等,以尽可能实现污水处理高覆盖率。因此,乌鲁木齐南山地区采用分散收集处理模式的区域,推荐采用户用。

作者:田川 曾浩 冯一帆 单位:中国城市规划设计研究院 中规院科旅中心