本發(fā)明涉及水污染治理與農村生態(tài)治理
技術領域：
，具體涉及一種用于消除農村區(qū)域黑臭水體的治理方法。
背景技術：
：過去30年，我國集約化農業(yè)生產模式在利用占世界9％耕地成功解決了占世界總人口20％的13億國人的吃飯問題，到2013年實現(xiàn)糧食產量“十連增”輝煌的同時，也付出了高昂的代價：這30年間，化肥、農藥用量遞升，牲畜糞便、秸稈等廢棄物劇增，已造成農村和農田的廣泛面源污染和土壤肥力下降等嚴重問題。根據(jù)2010年第一次全國污染源普查結果，農業(yè)污染源排放的化學需氧量(COD)占全國排放總量的43.7％(1324萬噸)；農田排放的氮、磷分別占總量的57.2％和67.4％(270萬噸和28萬噸)；重金屬排放主要集中在銅2452噸、鋅4862噸。這些面源污染物通過地表徑流與地下滲漏的方式進入水體環(huán)境，是水體富營養(yǎng)化與地下水污染的最主要的污染源。與此同時，隨著城市發(fā)展過程中部分工業(yè)企業(yè)外遷到農村區(qū)域，在農村區(qū)域形成農業(yè)面源與工業(yè)點源共同污染區(qū)域水體的局面，水體黑臭狀況同樣突出。技術實現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提出一種用于消除農村型黑臭水體的治理方法，以消除黑臭水體?；谏鲜瞿康?，本發(fā)明提供的用于消除農村型黑臭水體的治理方法包括以下步驟：將流域劃分為若干個控制單元；計算各個控制單元的入河負荷量、河道內源和流域的入河負荷總量、河道內源總量，其中，所述入河負荷量包括入河工業(yè)點源負荷量和入河農業(yè)面源負荷量之和；計算各個控制單元的水環(huán)境容量和流域的水環(huán)境總容量；計算各個控制單元的污染負荷擬定削減量和流域的污染負荷擬定削減總量；實施控源減排工程；實施流域智慧水務運行管理與保障工程；通過以上步驟實現(xiàn)水體的化學需氧量、氨氮、溶解氧和河流流量的指標達標。在本發(fā)明的一些實施例中，所述控源減排工程是以流域污染總量消減方案為核心，分別從工業(yè)點源、農業(yè)面源、河道內源三個方面實施實現(xiàn)控源減排措施，實施工業(yè)點源控制工程、農業(yè)面源綜合控制工程、河道淤泥無害化與資源化處置工程。在本發(fā)明的一些實施例中，所述將流域劃分為若干個控制單元的步驟包括：根據(jù)流域管理主體、水系結構、污染源分布和產流匯流過程，確定影響河流水質的污染源分布區(qū)域，將污染源分布區(qū)域劃分為若干個控制單元。在本發(fā)明的一些實施例中，所述計算各個控制單元的水環(huán)境容量和流域的水環(huán)境總容量的步驟中，采用模型估算方法計算各個控制單元的水環(huán)境容量，計算方法如下：其中，Cs為水質目標，C0為斷面起始濃度，C0為河流流量，u為平均流速，K為綜合降解系數(shù)，x為第m個污染源距控制斷面的距離，qm為第m個污染源的流量。一般地，NH3-N降解系數(shù)為0.5，COD降解系數(shù)為0.3。在本發(fā)明的一些實施例中，在所述計算各個控制單元的污染負荷擬定削減量和流域的污染負荷擬定削減總量的步驟中，通過各個控制單元的污染負荷總量減去各個控制單元的水環(huán)境容量得到各個控制單元的污染負荷擬定削減量。在本發(fā)明的一些實施例中，在所述計算各個控制單元的污染負荷擬定削減量和流域的污染負荷擬定削減總量的步驟中，將計算得到的污染負荷擬定削減總量乘以安全系數(shù)，作為最終的污染負荷擬定削減總量，所述安全系統(tǒng)為115-120％。在本發(fā)明的一些實施例中，所述工業(yè)點源控制工程以流域工業(yè)點源污水直排控制為目標，結合區(qū)域工業(yè)企業(yè)分布狀況，因地制宜的構建截污管網將工業(yè)污水通過支干、主干網絡全部收集進入管網系統(tǒng)，收集污水進入污水處理廠集中處置；農業(yè)面源綜合控制工程：該工程包括農村生活污水源頭消減工程、農田面源末端生態(tài)控制工程和農村垃圾處置工程三類措施：農村生活污水源頭消減工程以臨河農村與邊遠農村為控制目標，對臨河農村污水治理實施旱廁改造、村內生態(tài)排水溝渠與村外庫塘濕地凈化相結合的三級處理系統(tǒng)；對邊遠農業(yè)污水處理采用分散型污水處理措施的方式控制，保障污水就地消納不匯入河流系統(tǒng)；農田面源末端生態(tài)控制工程以農業(yè)種植過程中氮磷控制為目標，通過化肥減量控制、增施有機肥與農田生態(tài)溝渠建設等措施構建減源－攔截-修復一體化控制系統(tǒng)；農村垃圾處置工程以村落點垃圾收集與集中處理為核心，構建“集中清運+長效管理”的市場運作的ppp運行模式；內源污染控制工程：以流域河道、湖庫淤積的底泥為控制目標，開展底泥清淤與無害化處置工程，清淤前需評估淤泥中重金屬風險，，清理的淤泥現(xiàn)場實施脫水減容工程并對存在重金屬風險的淤泥采用添加重金屬鈍化劑的方法將重金屬固定消除其生態(tài)風險。在本發(fā)明的一些實施例中，所述水生態(tài)健康重建工程以構建水域健康生態(tài)系統(tǒng)為目標，在河流、湖庫及兩側的綠線范圍內建設具有凈化功能的表流、潛流等濕地系統(tǒng)，發(fā)揮對污染物的過濾、吸附、植物吸收與微生物分解的作用，庫-塘-濕地與生態(tài)治理工程可實現(xiàn)污染負荷消減5-10％的能力。在本發(fā)明的一些實施例中，所述流域智慧水務運行管理與保障工程通過水環(huán)境監(jiān)測網絡、智能管理系統(tǒng)與日常維護管理模式的構建，完成流域長效管控方案的建立，保障流域水環(huán)境穩(wěn)定、景觀功能持續(xù)提升。在本發(fā)明的一些實施例中，直至化學需氧量、氨氮、溶解氧和河流流量達到以下參數(shù)要求：化學需氧量<30mg/L；氨氮<2mg/L；溶解氧>5mg/L；總氮<5mg/L；總磷<1mg/L；河流流量≥0.4m3/s。從上面所述可以看出，本發(fā)明提供的用于消除農村區(qū)域黑臭水體的治理方法以典型農村區(qū)域工業(yè)點源、農業(yè)面源、河道內源污染為核心要素，以最小的經濟投入分別實施控源截污、農業(yè)綜合防控與河流生態(tài)系統(tǒng)構建工程，實現(xiàn)區(qū)域水體黑臭消除與現(xiàn)代工、農業(yè)協(xié)調發(fā)展。具體實施方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發(fā)明進一步詳細說明。與城市建成區(qū)黑臭水體的治理以管網截污、污水處理廠提標改造及河道生態(tài)清淤與修復等工程為核心單元逐步實施的思路不同，農村區(qū)域黑臭水體的治理應從農業(yè)增產穩(wěn)產和水環(huán)境安全的長期需求出發(fā)，以保障糧食安全前提下面源污染負荷削減為核心目標，結合農業(yè)面源污染自身特點，制定出適宜農村區(qū)域黑臭水體的治理方法。本發(fā)明提供的用于消除農村區(qū)域黑臭水體的治理方法以農村區(qū)域黑臭水體為主要目標，并考慮經濟投入因素，分別控制各項核心指標的參數(shù)，分步實施污染源控源與水體修復工程，以提高黑臭水體的消除效果。作為本發(fā)明的一個實施例，提供的用于農村型消除黑臭水體的治理方法包括以下步驟：1)將流域劃分為若干個控制單元具體地，根據(jù)流域管理主體、水系結構、污染源分布、產流匯流過程來確定影響河流水質的污染源分布區(qū)域，將污染源分布區(qū)域劃分為若干個控制單元。一般劃分一級控制單元3-5個，在每個一級控制單元中劃分二級控制單元，二級控制單元總共5-12個。將所述流域劃分為一級控制單元和二級控制單元以利于對整個流域進行準確計算和準確控制，從而提高對流域的治理效果。2)計算各個控制單元的入河負荷量、河道內源和流域的入河負荷總量、河道內源總量在空間單元劃分的基礎上通過排污口現(xiàn)場監(jiān)測與污染源調查核算出各控制單元的入河負荷量、河道內源以及河流內源總量、河道內源總量。其中，入河負荷量可以包括入河工業(yè)點源負荷量和入河農業(yè)面源負荷量之和。需要說明的是，所述流域的入河負荷總量是指各個一級控制單元或者二級控制單元的入河負荷量之和。進一步地，在本發(fā)明中，入河負荷量是指污染物的入河負荷量，其可以包括COD入河負荷量和氨氮入河負荷量。在本發(fā)明中，所述工業(yè)點源是指大、中企業(yè)在小范圍內的大量污水經管渠輸送到明顯的排污口，所述農業(yè)面源是指分散的農村居民及農業(yè)種植在大面積上的少量水污染的分散排放，所述內源主要指流域水體內淤泥存量。在該步驟中，可以先計算二級控制單元的入河負荷量和河道內源，繼而求得二流域的入河負荷總量和河道內源總量。3)計算各個控制單元的水環(huán)境容量和流域的水環(huán)境總容量所述環(huán)境容量指在黑臭消除的水質目標條件下各控制單元可容納的污染物量?？蛇x地，可以采用模型估算方法計算各個控制單元的水環(huán)境容量，計算方法如下：其中，Cs為水質目標，C0為斷面起始濃度，C0為河流流量，u為平均流速，K為綜合降解系數(shù)，x為第m個污染源距控制斷面的距離，qm為第m個污染源的流量。一般地，NH3-N降解系數(shù)為0.5，COD降解系數(shù)為0.3。4)計算各個控制單元的污染負荷擬定削減量和流域的污染負荷擬定削減總量通過各個控制單元的污染負荷總量(入河工業(yè)點源負荷量與入河農業(yè)面源負荷量的總和)減去各個控制單元的水環(huán)境容量得到各個控制單元的污染負荷擬定削減量。優(yōu)選地，為保障黑臭消除的可靠性，消除污染監(jiān)測與負荷模型計算的偏差以及其他不確定性，需增加污染負荷擬定削減總量，提高水質目標的安全系數(shù)，可以將上述計算得到的污染負荷擬定削減總量乘以安全系數(shù)，作為最終的污染負荷擬定削減總量。在本發(fā)明的一些實施例中，該安全系統(tǒng)一般可以選擇為15-20％，將上述計算得到的污染負荷擬定削減總量乘以115-120％，作為最終得到擬定消減總量，從而完成各個控制單元和流域的污染負荷擬定削減總量的計算。5)控源減排工程以流域污染總量消減方案為核心，分別從工業(yè)點源、農業(yè)面源、河道內源三個方面實施實現(xiàn)控源減排措施，實施3大類工程：工業(yè)點源控制工程，農業(yè)面源綜合控制工程與河道淤泥無害化與資源化處置工程，于此同時配套防洪安全保障工程，保障流域水體的黑臭消除。在本發(fā)明的一些實施例中，①工業(yè)點源控制工程：以流域工業(yè)點源污水直排控制為目標，結合區(qū)域工業(yè)企業(yè)分布狀況，因地制宜的構建截污管網將工業(yè)污水通過支干、主干網絡全部收集進入管網系統(tǒng)，收集污水進入污水處理廠集中處置。污水處理廠的布置工程應兼顧2個方面，第一，選擇以膜處理技術為主的工業(yè)污水處理工藝，污水處理標準要提高，一般建議選擇北京地標B排放標準，污水廠部分出水作為工業(yè)回用水回用；第二，污水處理廠建設選址不建議放置在流域下游建設一個大型污水處理廠，建議在流域上、中、下游分散建設小型污水處理廠，可保障流域河道存在穩(wěn)定生態(tài)需水量。該截污管網構建與污水廠提標改造工程可實現(xiàn)工業(yè)點源污染負荷消減80-90％的能力，屬重點部署工程。②農業(yè)面源綜合控制工程：該工程包括農村生活污水源頭消減工程、農田面源末端生態(tài)控制工程和農村垃圾處置工程三類措施：農村生活污水源頭消減工程以臨河農村與邊遠農村為控制目標，對臨河農村污水治理實施旱廁改造、村內生態(tài)排水溝渠與村外庫塘濕地凈化相結合的三級處理系統(tǒng)。對邊遠農業(yè)污水處理采用分散型污水處理措施的方式控制，保障污水就地消納不匯入河流系統(tǒng)；農田面源末端生態(tài)控制工程以農業(yè)種植過程中氮磷控制為目標，通過化肥減量控制、增施有機肥與農田生態(tài)溝渠建設等措施構建減源－攔截-修復一體化控制系統(tǒng)，實現(xiàn)農田面源污染負荷50-60％的有效控制；農村垃圾處置工程以村落點垃圾收集與集中處理為核心，構建“集中清運+長效管理”的市場運作的ppp運行模式。③內源污染控制工程：以流域河道、湖庫淤積的底泥為控制目標，開展底泥清淤與無害化處置工程，清淤前需評估淤泥中重金屬風險，建議底泥清淤深度約30-50cm即可，清理的淤泥現(xiàn)場實施脫水減容工程并對存在重金屬風險的淤泥采用添加重金屬鈍化劑的方法將重金屬固定消除其生態(tài)風險。6)水生態(tài)健康重建工程：該工程以構建水域健康生態(tài)系統(tǒng)為目標，在河流、湖庫及兩側的綠線范圍內建設具有凈化功能的表流、潛流等濕地系統(tǒng)，發(fā)揮對污染物的過濾、吸附、植物吸收與微生物分解的作用，庫-塘-濕地與生態(tài)治理工程可實現(xiàn)污染負荷消減5-10％的能力。在高溫期重點突出庫-塘-濕地工程，充分發(fā)揮該工程的末端凈化作用，實現(xiàn)入河污染物的原位消減。7)流域智慧水務運行管理與保障工程：該工程通過水環(huán)境監(jiān)測網絡、智能管理系統(tǒng)與日常維護管理模式的構建，完成流域長效管控方案的建立，保障流域水環(huán)境穩(wěn)定、景觀功能持續(xù)提升。8)工程評估：通過以上7個步驟實現(xiàn)水體的化學需氧量、氨氮、溶解氧和河流流量等核心控制指標達標，具體參數(shù)控制如下：控制指標名稱控制指標閾值化學需氧量(COD)<30mg/L氨氮(NH3-N)<2mg/L溶解氧(DO)>5mg/L總氮<5mg/L總磷<1mg/L河流流量≥0.4m3/s采用本發(fā)明提供的方法達到的黑臭水體的治理效果：第1階段(初效階段)：1)河流水質達到一般景觀水體標準，主要水質指標上覆水DO≥5；COD≤40mg/L；氨氮≤3mg/L。2)保障河流水安全及基本流量，無垃圾、無漂浮物，基本消除黑臭。3)透明度適中，淺水區(qū)域(水深≤1米)透明度見底，深水區(qū)域透明度達到1米左右。第2階段(達標階段)：1)河流水質達到地表水IV～V類標準，上覆水DO≥5mg/L；COD≤30mg/L；氨氮≤2)mg/L。2)保障河流水安全及基本流量，徹底消除黑臭，河道生態(tài)景觀良好。3)水體清澈，淺水區(qū)域(水深≤1米)透明度見底，深水區(qū)域透明度達到1米以上。第3階段(鞏固階段)：1)河流水質穩(wěn)定達到地表水IV類標準，上覆水DO≥6mg/L；COD≤30mg/L；氨氮≤1.5mg/L。2)保障河流水安全及基本流量，河流、湖泊生態(tài)服務功能健全，生態(tài)景觀優(yōu)美。實施例：長春市鏡水河流域黑臭水體治理工程(農村型)長春市鏡水河為伊通河中游左側一級支流，西琿烏高速以東的喬家窩堡屯、東至繞城高速以北的蘭家鎮(zhèn)謝家店屯，流域面積73.84km2，河長18.5km,平均河寬5米，途徑紅旗水庫，共有16條支溝匯入，河道平均坡度1‰，流域總面積73.84km2，其中城市建成區(qū)10.42km2，占流域總面積的14.11％；農田55.64km2，占75.34％。根據(jù)現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示：干流水體COD范圍為20-120mg/L，60％以上的監(jiān)測點位屬于劣V類水質，自上而下隨沿線支流匯入呈上升趨勢。氨氮污染程度與COD呈現(xiàn)相似的變化趨勢，主干流范圍為0.2-10mg/L，主要受沿途支流污染匯入影響，自上游至下游逐步升高。流域水體中TN、TP范圍分別為0.69-72.1mg/L，0.353-76.65mg/L，有80％以上的樣點比例超過了V類標準因此COD、氨氮耗氧物質的嚴重超標造成全流域氧虧嚴重，水體溶氧不足引起FeS、MnS等黑色沉積、產生了大量H2S、硫醇、氨等惡臭物質造成全流域黑臭問題突出，因此鏡水河流域黑臭水體的消除納入《長春市落實水污染防治行動計劃工作方案》。具體地，采用本發(fā)明提供的用于消除黑臭水體的治理方法對長春市鏡水流域進行黑臭水體的消除。一、將流域劃分為若干個控制單元：根據(jù)流域管理主體、水系結構、污染源分布、產流匯流過程來確定影響河段水質的污染源分布區(qū)域。分3個控制單元合心鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)、中游農村區(qū)域、蘭家鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)、下游農業(yè)區(qū)域。二、計算流域的入河負荷總量和各個控制單元的入河負荷總量：在控制單元劃分的基礎上，通過現(xiàn)場監(jiān)測與模型估算計算出各個控制單元的入河負荷量。入河工業(yè)點源負荷COD主要集中在合心鎮(zhèn)工業(yè)區(qū)以及中部農業(yè)分區(qū)中侯家子營的屠宰、塑料回收等點源，占流域輸入量的75.74％。氨氮污染主要集中在蘭家鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)輸入，輸入負荷量占考核斷面輸入量的67.84％，具體見表1。入河農業(yè)面源在時間尺度上，面源負荷主要集中豐水期，COD和氨氮負荷量分別為2044.38和95.98t/a?？臻g尺度上，入河面源負荷主要集中在農業(yè)區(qū)域與蘭家鎮(zhèn)工業(yè)園區(qū)，COD負荷量為1941.69t/a；氨氮負荷量為67.13t/a，具體見表2。內源污染主要集中紅旗水庫，水域面積約5.4萬m2，淤泥累積約3.24萬m3。表1各個控制單元的入河點源負荷量表2基于控制單元的面源污染負荷估算三、計算各個控制單元的水環(huán)境容量和流域的水環(huán)境總容量：計算在黑臭消除的水質目標條件下該流域可容納的污染物量，利用模型計算出各個控制單元的水環(huán)境容量和流域的水環(huán)境總容量(總計區(qū)域水環(huán)境容量COD642.17t/a，氨氮34.79t/a)。各個控制單元的水環(huán)境容量參見表3。表3各個控制單元的水環(huán)境容量四、計算各個控制單元的污染負荷擬定削減量和流域的污染負荷擬定削減總量：通過各個控制單元的污染負荷總量(入河點源負荷量與入河面源負荷量的總和)減去各個控制單元的水環(huán)境容量得到各個控制單元的污染負荷擬定削減量。為實現(xiàn)黑臭消除的水質目標，經計算，各個控制單元的負荷擬定消減量參見表4。表4各個控制單元的負荷擬定消減量五、控源減排工程：以流域的污染負荷擬定削減總量為核心，分別從工業(yè)點源、農業(yè)面源、河道內源三個方面實施實現(xiàn)控源減排措施，實施3大類工程：工業(yè)點源控制工程，農業(yè)面源綜合控制工程與河道淤泥無害化與資源化處置工程，于此同時配套防洪安全保障工程，保障流域水體的黑臭消除，具體工程布局如下：工業(yè)園區(qū)的治理側重于截污納管與污水處理提標改造，主要實施沿河截污主干工程與合心、蘭家污水廠建設工程，達到消除工業(yè)點源的母的；農業(yè)區(qū)域側重于農村生活源、面源的源頭防控和過程控制，主要實施農村生活污水源頭消減工程、農田面源末端生態(tài)控制工程和農村垃圾處置工程，實現(xiàn)農村面源的控制；下游紅旗水庫則側重于內源的清淤和資源化，實施淤泥無害化與資源化處置工程。最終實現(xiàn)工業(yè)點源、農業(yè)面源和內源的共同消減。六、水生態(tài)健康重建工程：以流域水體水生態(tài)健康重建為核心，分別實施庫-塘-濕地多級水系統(tǒng)構建工程，最終實現(xiàn)該區(qū)域水體環(huán)境呈現(xiàn)水清岸綠，河河有魚，具體工程布局如下：先看庫-塘-濕地多級濕地系統(tǒng)構建工程，該工程的目的在于整個鏡水河流域的水質提升和水生態(tài)的恢復。具體的工程措施為分別構建三種水生態(tài)系統(tǒng)：湖庫型濕地、塘-濕地系統(tǒng)和生態(tài)河岸帶。生態(tài)河岸帶的設計目的在于改造現(xiàn)有支流生態(tài)環(huán)境，減少支流污染，恢復水生植被。塘-濕地系統(tǒng)利用現(xiàn)有水塘溝渠，改造支流入河口，形成淺水-深潭濕地系統(tǒng)，總共設置4個濕地系統(tǒng)。湖庫型濕地的設計目的在于利用高家水庫、紅旗水庫的庫容及周圍生態(tài)，清淤擴容，濱岸帶恢復。七、流域智慧水務運行管理與保障工程：該工程通過水環(huán)境監(jiān)測網絡、智能管理系統(tǒng)與日常維護管理模式的構建，完成流域長效管控方案的建立，保障流域水環(huán)境穩(wěn)定、景觀功能持續(xù)提升。由此可見，本發(fā)明提供的用于消除農村區(qū)域黑臭水體的治理方法以典型農村區(qū)域工業(yè)點源、農業(yè)面源、河道內源污染為核心要素，以最小的經濟投入分別實施控源截污、農業(yè)綜合防控與河流生態(tài)系統(tǒng)構建工程，實現(xiàn)區(qū)域水體黑臭消除與現(xiàn)代工、農業(yè)協(xié)調發(fā)展。所屬領域的普通技術人員應當理解：以上任何實施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實施例或者不同實施例中的技術特征之間也可以進行組合，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡明它們沒有在細節(jié)中提供。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何省略、修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。當前第1頁1 2 3