发展芦苇湿地污水处理绿色生态工程初论

2005-04-30 作者:张润通 来源: 浏览:

  一、问题的提出 

  新疆维吾尔自治区(简称新疆),位于我国西部边陲,地处北纬32°22′-49°33′,东经73°21′-96°21′,面积166万多平方公里,约占全国总面积的六分之一。境内北部为阿尔泰山、南部为昆仑山、天山横亘中部与北部的准噶尔盆地和南部的塔里木盆地形成了“三山夹两盆”的地貌格局。

  新疆地处中温带(温带与暖温带)欧亚大陆腹部极端干旱的荒漠地带。四周高山环绕,远离海洋,自然地理环境封闭,是形成新疆干旱自然生态环境的地理基础。其典型的温带大陆性气候决定了新疆气候干燥、少雨、多大风、日较差和年较差大的特征,全冬季寒冷漫长、复季炎热短促,全年平均降水量为145毫米,降水量稀少,只有全国平均降水量630毫米的23%,而蒸发量约为2000-2500毫米,干燥度在4-16之间。根据干旱指数分区指标,全区除北疆、天山山区、阿勒泰山区和塔城北部山区干旱指数在5以下,属于干旱、半干旱地区外其余地区干旱指数无在5以上,属极端干旱地区。因而在干旱、半干旱的自然生态环境中,水资源的合理开发与芦苇湿地处理污水全部综合利用,保护与改善生态环境显得尤其重要,并也已成为新疆经济可持续发展的必由之路。

  新疆平原绿洲区仅占4%,且以串珠状镶嵌在2万多公里的交通线上,构成了沙漠边缘绿洲经济活动,空间分散的基本格局。城市与工业区均处于水源上游,农村环境均处于水源下游,近年来,随着农村多种经营的不断发展原有的古河床、荒滩均被大量开发,进行种植养殖。夏季部分污水可用于农灌,而冬季近半年的时间污水因处理标准较低,没有出路,故而连年污水污染事故接连发生,并已造成农村部分区域生态环境恶化,可以肯定地说水污染正在向农村蔓延,据不完统计,全疆历年来因污水污染造成的经济损失已高达数亿元,同时也给下游农村生态环境与经济可持续发展带来了无法估量的潜在危害与危机。

  新疆重点城市乌市、昌吉、库尔勒、喀什等自七十年代起就先后对城市污水采取了氧化塘,射流曝气传统工艺和厌氧水解及氧化沟先进的工艺,据现状:氧化塘投资省但处理污水标准低,射流曝气,厌氧水解或氧化沟,投资规模大运行费用高,容量小,远远跟不上发展的需求,加之其可生化工艺,无机污染物及重金属难降解,污水经处理后仅能达到城市污水二级处理标准或农灌标准,达不到全疆绝大部分区域水环境功能(鱼业水质标准)的需求。全疆87个县(市)(含5个州、8个地区所在地)的水环境功能现状,污水处理后水只有达到鱼业水质标准,才能满足辖区的水环境功能的要求(目前,全疆养鱼面积117.3万亩,鱼产量52371吨)。

  水资源短缺和水污染严重是我区水环境面临的两大突出问题。目前,新疆还不能在污水污染治理上投入大量资金,急需寻找高效、节能的污水处理方式,以代替投资及运转费用昂贵的常规处理。国务院水污染防治技术政策明确规定,“中小城镇,干旱、半干旱地区的城镇,应首先考虑采用荒地、废地、劣质地以及坑塘淀洼,积极发展与污水处理相结合的,能有效控制水质和充分利用污水水肥资源的土地处理与利用系统。”国家科技攻关研究成果的结论:“城市水污染治理,必须由分散点源治理转向综合整治,必须结合城市建设,经济建设和水利建设等,因地制宜地部署水污染重点工程”。随着经济与城市规模的不断发展,城市生活污水和工业废水与日俱增,而目前我区城市污水处理率与标准甚低,大部分污水未经处理直接排入下游农村环境,已造成水环境状况日趋恶化,并且水环境的污染又加重了我区干旱、半干旱区域水资源短缺。新疆绝大部分区域自然生长芦苇具有得天独厚的自然条件,生活污水和工业污水采用芦苇湿地生态科学技术集中深度处理:

    BOD5 去除率可达90%以上
    SS 去除率可达91%以上
    NH0-N 去除率可达76%以上
    T-N 去除率可达84%以上
    T-P 去除率可达87%以上
    VAS 去除率可达945以上
    氯苯 去除率可达81%以上
    氯酚 去除率可达82%以上
    农药类 去除率可达89%以上
    其它本类 去除率可达955以上
    肠病毒 去除率可达94%以上
    细菌总数 去除率可达99%以上
    蠕虫卵 去除率可达99%以上
    大肠菌群 去除率可达99%以上
    沙门氏菌 去除率可达99%以上
    噬菌体 去除率可达99%以上

  污水中的无机污染物(重金属)和有机物最大限度地被湿地芦苇、吸附、吸收,充分利用自然净化功能,使污水资源化达到鱼业水质标准,一可以彻底消除水污染隐患,二可以改善与恢复自然生态环境,使经济效益,社会效益,环境效益达到最佳的统一。《芦苇湿地处理污水绿色生态工程》其核心是根据本区的实际,即水环境质量功能的要求,使污水经处理被最大限度地综合利用起来,彻底解决本区经济、社会可持续发展中的工业和生活污水污染的困扰,这是新疆“功在当代,利在后世”的跨世纪最优选择。

  二、《芦苇湿地污水处理绿色生态工程》的技术原理

  ⑴、物理作用:

  经过初级处理的污水,在湿地系统中通过物理沉淀、过滤、吸附作用进一步除去可沉淀的固体、胶体、BOD5、氮、磷、重金属、细菌、病毒及难以溶解的有机物质。

  ⑵、化学作用:

  通过氧化-还原作用及化学凝聚、吸附进一步除去磷、重金属及难溶物质。

  ⑶、生物作用: 

  通过微生物代谢、氧化作用、植物的吸收及细菌的消化与反消化作用进一步除去BOD5、氮、磷、胶体和难溶有机物质及重金属。

  三、《芦苇湿地污水处理绿色生态工程》的技术可靠性

  《芦苇湿地处理工程》对污水中污染物有较高的去除效果。它包括了土壤一植物、过滤、吸附、与生物氧化等十分复杂的过程。对污水兼有土壤截留,发生物理化学吸附、化学分解、沉淀及微生物的氧化降解,实际上污水中的有害物质在湿地中被芦苇富营养植物吸收,消除了污染,改善了生态环境,得到了芦苇资源。净化后的水再于种植养殖,技术可靠,易操作只需加强管理即可达到预期目的。

  四、《芦苇湿地绿色生态工程》的可能性与紧迫性

  根据国内外大量研究资料,通过对芦苇湿地处理污水能力,水力负荷,有机负荷,停留期以及季节等与污水中主要污染物去除率之间规律性的研究《芦苇湿地污水处理系统》是一种高效、便利、廉价的污水处理方法。采用此方法不仅适合国情,同时也适合区情与市情,工程投资仅为机械处理的五分之一,具有“三高三低”的特点,即高效、高适应、高承受力及低投入、低运行费、低维护费。生活与工业污水,经《芦苇湿地处理系统》处理,BOD攬5攭去除率为90%,SS去除率为91%,T-P去除率为87%,T-N去除率为84%,出水水质可达到《渔业水质标准》要求。新疆沿天山南北荒地资源丰富,完全可以给本项目提供充足的用地,而且,区域自然环境适宜并完全具备施本项目条件,故而完全可能。

  采用《芦苇湿地污水处理绿色生态工程》:

  ⒈可以使污水经深度处理后得到最佳的综合利用,彻底消除水污染,达到环境效益与社会效益,经济效益的统一。

  ⒉可以改善与恢复区域自然的生态环境,形成优美的湖泊生态系统,为野生动物提供栖息之地。

  ⒊可以建立轻工业原料基地,使造纸行业生存与发展有了新的高质量的原料基地。

  ⒋可以开发为旅游区与风景点,在县、市一无名胜,二无古迹的先天条件下,为县、市经济发展创造新的增长点。

  因此建设《芦苇湿地污水处理工程》是迫在眉捷的可行性高、紧迫性大、利国利民、经济效益、社会效益、环境效益可观的生态效益最优的跨世纪工程。

  五、《芦苇湿地绿色生态工程》的环境影响

  工程排水方案,拟采取隔栅──管网──沉沙──芦苇湿地

  排水过程中,污水封闭在管网中,不会下渗,故而对沿途环境无影响。

  污水的异臭气味影响只发生在降解前,可在沉沙后采用好氧曝气除去异臭气味。芦苇湿地仅对浅表层地下水有一定影响,不会对深层承压水造成任何影响。

  项目选址远离城镇,大片芦苇湿地增加了绿地面积,可减轻风沙对市区的侵袭,环境影响最小,优于任何方案。

  六、《芦苇湿地绿色生态工程》的规模与投资

  ⒈根据县、市实际情况选择项目规模:建设芦苇湿地5000-20000亩,日处理污水50000-200000立方米。

  ⒉项目分二期建成:前三年建成芦苇湿地2500-10000亩,日处理污水2.5-10万立方米,年处理污水912.5-3650万立方米。湿地需水量,按灌溉定额780立方米/亩,湿地系统总需水量195-780万立方米,每年可得净水(达到养殖标准的水)717.5-2870万立方米。

  后三年再建成芦苇湿地2500-10000亩,达到日处理水量5-20万立方米,年处理污水1825-7300万立方米,可得净水1435-5740万立方米。

  ⒊工程总投资:项目拟总投资预算6000-12000万元,从初始阶段开始建设需投入三年即可达到最佳效益。

  《芦苇湿地污水处理工程》包括:

  ⒈污水排放管网工程拟投资3000-6000万元;
  ⒉隔栅及沉淀池工程拟投资500-2000万元;
  ⒊湿地工程,拟投资1000-3500万元;
  ⒋不可预见费125-500万元;

  七、资金来源与筹措

  建设《芦苇湿地污水处理工程》的资金来源与筹措。

  ⒈拟引进资金:60%万元。
  ⒉拟自筹资金:40%万元。

  八、投资效益

  ⒈社会效益:
  实施本项目彻底消除了水污染产生的纠纷,树立了政府为人民办实事的良好形象,污水处理后,达到了辖区水环境功能需求,增加了净化水资源,可以为县、市发展经济创造新的增长点。

  ⒉经济效益:
  ⑴芦苇产量按1000公斤/亩计算,每吨芦苇约480元,可以获得收入240-960万元。
  ⑵湿地净水有偿使用费:每立方米按0.5元计,1435-5740万立方米,共计71.75-287万元。 
   ⑶若开发进行养殖或其它种植经济效益另计。

  ⒊环境效益
  采用芦苇湿地处理污水的技术方案,可永久性地彻底消除水污染向农村漫延,大面积的芦苇湿地可以改善西北部区域荒漠生态环境,并能减轻风沙对市区的侵袭,环境效益最佳。

  九、还贷措施

  ⒈拟每年从湿地芦苇经济收益中提取50%;
  ⒉拟每年从获得的净水经济收益中提取50%;
  ⒊拟每年从排污单位交纳的污水处理费中提取50%。

  十、结论

  ⒈《芦苇湿地污水处理绿色生态工程》在西方发达国家已盛行多年,我国“七五”与“八五”期间进行重点科技攻关开展了多项有关研究和示范工程,不论从投资、处理效果及污水资源化产生的社会效益、经济效益、环境效益及可靠性、可行性分析等方面对新疆凡是有荒地、荒漠资源的区域都是一个好项目。

  ⒉本项目投资小(是现代机械污水处理的五分之一),处理污水容量大,适益区情。

  ⒊实施本项目建成轻工原料基地,或养种植基地,把解决造纸原料、养殖、种植与污水处理结合起来,是保障县、市环境与经济协调发展的最佳措施。

  ⒋全疆八十七个县、市若能选择《芦苇湿地绿色生态工程》可节省投资与运行费数十亿元,建成数百万亩芦苇湿地,社会效益、经济效益、生态效益将是无法估量的。

  本项目可行性程度高,效益显著,建议尽快立项实施。

作者简介
张润通 1948年生,河南新安人。1976年毕业于新疆大学化学系。曾参加新疆大学化学系分析化学、化工专业的筹建工作,完成了新疆大学医用硫酸钡的设备安装与试生产,填补了新疆的空白。组织参加了新疆昌吉腐植酸的科研普查,首次发现了天然硫酸铵矿源,成功地合成出了腐植酸铵高效有机肥。参加了国家环保局“十五”期间博斯腾湖富营养化课题研究与造纸污水土地处理课题研究。1990年主持完成了《二氧化硫还原法电镀污水处理研究》,荣获新疆昌吉州科学技术进步四等奖。1995年撰写了《新疆昌吉市污水排放综合利用规划方案》与《昌吉市芦苇湿地处理污水绿色生态工程项目建议书》等多篇论文。