烏魯木齊南山地區(qū)污水處理規(guī)劃研究

□ 中國城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 田川 曾浩 □ 中規(guī)院科旅中心 馮一帆

摘要：烏魯木齊南山地區(qū)具有豐富的自然和人文旅游景觀，同時(shí)地處天山綠洲系統(tǒng)上游，生態(tài)地位非常重要。旅游的快速發(fā)展和當(dāng)?shù)厣⒕愚r(nóng)牧民排放的污水給水環(huán)境帶來較大壓力，西北高寒地區(qū)的氣候特征也給污水處理帶來一定難度。本文根據(jù)當(dāng)?shù)鼗厩闆r，提出以城市、鎮(zhèn)、村、戶為單元的四級(jí)污水收集處理模式，并給出了相應(yīng)的推薦處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污水收集處理高標(biāo)準(zhǔn)、全覆蓋。

關(guān)鍵詞：烏魯木齊南山；旅游污水；農(nóng)村污水；污水處理；西北；高寒

一、研究背景

烏魯木齊南山地區(qū)主要包括烏魯木齊縣甘溝鄉(xiāng)、薩爾達(dá)坂鄉(xiāng)、板房溝鎮(zhèn)、水西溝鎮(zhèn)、托里鄉(xiāng)的部分區(qū)域，位于烏魯木齊市區(qū)以南約30公里，擁有高山、冰雪、大峽谷等自然景觀和哈薩克族民俗風(fēng)情等人文景觀，旅游業(yè)發(fā)展迅速，以旅游業(yè)為核心的第三產(chǎn)業(yè)在烏魯木齊縣經(jīng)濟(jì)比重連續(xù)多年在40%以上[1]。十三五冬運(yùn)會(huì)、絲綢之路滑雪場等大項(xiàng)目的落地也極大地增加了南山地區(qū)的游客數(shù)量。另外，南山地區(qū)的哈薩克族人民結(jié)合民族特色和景區(qū)特點(diǎn)，開展“農(nóng)家樂”旅游，吸引了大批游客前往[2]。

烏魯木齊南山地區(qū)生態(tài)環(huán)境非常敏感，地處天山綠洲系統(tǒng)上游，是烏魯木齊市的生態(tài)涵養(yǎng)區(qū)，生態(tài)地位非常重要[3]。同時(shí)，南山地區(qū)是山前綠洲平原區(qū)的過渡地帶，水源涵養(yǎng)與地下水補(bǔ)給的重要緩沖區(qū)域，是生態(tài)環(huán)境最為脆弱敏感的區(qū)域，抗外界干擾能力低，如建設(shè)不當(dāng)，地區(qū)生態(tài)環(huán)境極易發(fā)生顯著惡化，且一旦破壞修復(fù)困難[4]。

圖1 烏魯木齊南山地區(qū)位置

烏魯木齊南山地區(qū)日趨加劇的旅游活動(dòng)可能給當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，尤其是水環(huán)境帶來較大壓力。研究表明，旅游型污水具有水質(zhì)復(fù)雜、污染負(fù)荷高且波動(dòng)大等特點(diǎn)，如不經(jīng)達(dá)標(biāo)處理排放，受納水體可能會(huì)受到嚴(yán)重污染[5]。另外，南山地區(qū)還存在大量散居的農(nóng)牧民，會(huì)排放大量的農(nóng)村生活污水和養(yǎng)殖廢水。如不經(jīng)過處理直接排入就近水體，會(huì)造成河流污染，影響地下水安全，甚至引發(fā)傳染病、地方病等[6]。另一方面，基于南山地區(qū)水源涵養(yǎng)區(qū)的重要功能，《烏魯木齊縣總體規(guī)劃》等相關(guān)規(guī)劃對(duì)水體污染防治提出較高要求，即流出南山地區(qū)所在的烏魯木齊縣域的水體水質(zhì)均達(dá)到II類以上標(biāo)準(zhǔn)[7]。綜上所述，加強(qiáng)烏魯木齊南山地區(qū)的污水處理勢在必行。

目前，針對(duì)中國西北高寒地區(qū)旅游型村鎮(zhèn)污水處理的研究還比較少，且沒有針對(duì)烏魯木齊南山地區(qū)的相關(guān)系統(tǒng)性研究。本研究擬借鑒國內(nèi)外相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)南山地區(qū)污水處理現(xiàn)狀等深入研究，提出處理模式和適用工藝技術(shù)。

二、南山地區(qū)污水特性分析

根據(jù)南山地區(qū)城鎮(zhèn)及居民點(diǎn)、旅游景區(qū)及景點(diǎn)分布情況，南山地區(qū)污水來源主要為四類：一是板房溝鎮(zhèn)、水西溝鎮(zhèn)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地居民生活污水，二是西白楊溝等旅游景區(qū)的污水，三是村莊居民生活污水，四是散居的農(nóng)牧民產(chǎn)生的污水。在某些區(qū)域，四類污水無明顯界限，呈現(xiàn)混雜的狀態(tài)。

污水特征與其來源密切相關(guān)。南山地區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地居民生活污水中含有較高的有機(jī)物，如淀粉、蛋白質(zhì)、油脂等，以及氮、磷等無機(jī)物，此外，還含有病原微生物和較多的懸浮物，相比較而言，水質(zhì)一般比較穩(wěn)定。南山地區(qū)景區(qū)型污水主要是餐飲和賓館的生活污水，污水的有機(jī)物濃度都比較高，CODcr可能高達(dá)600-800mg/L，是城市生活污水的3-4倍，并含有大量浮油、食物殘?jiān)⒓S便等[8]；污水排放具有間歇性和集中性的特點(diǎn)，日變化系數(shù)比較大，尤其是在旅游季節(jié)的早、中、晚用餐時(shí)間出現(xiàn)峰值[5]。南山地區(qū)農(nóng)村污水具有點(diǎn)多、面廣、分散、量小等特點(diǎn)，農(nóng)村不僅居住人口密度小，而且戶與戶之間較分散，村與村之間的間距也相對(duì)較遠(yuǎn)。農(nóng)村居民排放的生活污水包括人糞尿及洗滌、洗浴和廚用污水等，每天不同時(shí)段，水量和水質(zhì)變化較大，特別是早、中、晚集中做飯時(shí)間，污水量達(dá)到高峰，是平時(shí)污水量的2～3倍[6]。

三、烏魯木齊南山地區(qū)污水處理規(guī)劃

（一）污水處理現(xiàn)狀及存在主要問題

南山地區(qū)現(xiàn)狀污水收集和處理水平相對(duì)較低?，F(xiàn)有污水處理廠1座，規(guī)模1萬噸/日，于2011年建成后投入運(yùn)行，處理烏魯木齊縣水西溝鎮(zhèn)、板房溝鎮(zhèn)及周邊村莊生活污水，近年來在托里鄉(xiāng)集鎮(zhèn)、板房溝鎮(zhèn)燈草溝、甘溝鄉(xiāng)集鎮(zhèn)、甘溝鄉(xiāng)團(tuán)結(jié)村、甘溝鄉(xiāng)西白楊溝村等地新建了8座污水處理站，規(guī)模為200-2500噸/日，總處理規(guī)模為0.53萬噸／日。

南山地區(qū)的其他集鎮(zhèn)及村莊基本無污水收集系統(tǒng)，生活污水采用分散式滲坑處理或自然排放。牧民定居點(diǎn)和邊遠(yuǎn)山區(qū)無污水收集處理設(shè)施，污水通過滲坑處理或直接排放，水環(huán)境已經(jīng)受到一定的污染[7]。

（二）污水收集處理模式

根據(jù)《烏魯木齊南山國際旅游區(qū)總體規(guī)劃》，烏魯木齊南山地區(qū)采用“大分散、小集聚，組團(tuán)式”的空間發(fā)展思路，設(shè)置“旅游服務(wù)核心城市—旅游服務(wù)基地—旅游服務(wù)鎮(zhèn)—旅游服務(wù)村—旅游服務(wù)點(diǎn)”的五級(jí)旅游服務(wù)系統(tǒng)，形成以南旅基地為核心，甘溝鄉(xiāng)、板房溝鎮(zhèn)、水西溝鎮(zhèn)、托里鄉(xiāng)、阿克蘇鄉(xiāng)等為特色旅游鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以東南溝村、西白楊村、東白楊溝村等23個(gè)特色旅游村為支點(diǎn)的旅游體系[9]。結(jié)合規(guī)劃的旅游結(jié)構(gòu)和其他村鎮(zhèn)布局，基于生態(tài)優(yōu)先、因地制宜、技術(shù)與經(jīng)濟(jì)性平衡等原則，污水處理采用集中與分散結(jié)合的模式。規(guī)劃南旅基地、水西溝鎮(zhèn)集鎮(zhèn)、板房溝鎮(zhèn)集鎮(zhèn)及周邊地形適合接入主排水管網(wǎng)的村莊，采用集中處理的模式，收集至現(xiàn)狀烏魯木齊縣污水處理廠處理，現(xiàn)狀污水處理廠規(guī)模進(jìn)行適度提升。其他旅游景區(qū)、景點(diǎn)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)和村莊采用分散處理的模式，根據(jù)居住密度、地勢等因素，分為3種收集處理類型：

1. 集鎮(zhèn)收集處理模式

南山地區(qū)規(guī)劃人口在2000及以上的鄉(xiāng)鎮(zhèn)駐地，如甘溝鄉(xiāng)集鎮(zhèn)、薩爾達(dá)坂鄉(xiāng)集鎮(zhèn)、托里鄉(xiāng)集鎮(zhèn)或重要景點(diǎn)，如絲綢之路滑雪場，污水處理采用集鎮(zhèn)統(tǒng)一收集處理的模式，在鄉(xiāng)鎮(zhèn)或景區(qū)內(nèi)建小型污水處理廠（站），片區(qū)內(nèi)統(tǒng)一鋪設(shè)污水管網(wǎng)，將污水收集至污水處理廠（站）統(tǒng)一處理。距離集鎮(zhèn)或重要景區(qū)較近的村莊、居民點(diǎn)等，在地形和坡度允許的前提下，也可進(jìn)入污水處理廠（站）進(jìn)行統(tǒng)一處理。

2. 村落收集處理模式

南山地區(qū)規(guī)劃人口在100～2000人的村落或旅游景點(diǎn)，如東白楊溝村、西白楊溝景區(qū)等，或其他布局相對(duì)密集、規(guī)模較大的單村或聯(lián)村，污水處理采用村落收集處理的模式。鋪設(shè)全村污水管網(wǎng)，將污水收集進(jìn)入村落小型污水處理站進(jìn)行處理。部分村落或旅游景點(diǎn)分為幾個(gè)相互獨(dú)立的單元，相互距離較遠(yuǎn)，或者有溝渠、橋梁等分割各單元的規(guī)模均在100人以上，為了節(jié)省工程投資，每個(gè)單元可分別布設(shè)污水管網(wǎng)、建設(shè)小型污水處理站，各自收集處理污水。

3. 分散戶收集處理模式

南山地區(qū)規(guī)劃人口在100人以下，與城區(qū)及集鎮(zhèn)的距離較遠(yuǎn)的村莊或旅游景點(diǎn)等，以及其他規(guī)劃人口雖多，但村莊住戶比較分散、相互之間距離遠(yuǎn)，或地形不適宜進(jìn)行集中處理的村莊，污水采用分散戶收集處理的模式，如幾戶之間相距較近，也可聯(lián)合處理。

在其他條件接近的前提下，一般而言，污水處理規(guī)模越大，單位污水處理費(fèi)用越低[10]。在綜合考慮成本、效率等因素的前提下，污水應(yīng)盡可能集中處理，收集處理模式的優(yōu)先級(jí)為：縣污水處理廠集中收集處理＞集鎮(zhèn)收集處理＞村落收集處理＞分散戶收集處理。

（三）處理工藝選擇

處理工藝的選擇與收集方式、規(guī)模等相關(guān)?，F(xiàn)狀烏魯木齊縣污水處理廠延續(xù)A2O處理工藝。本文重點(diǎn)研究分散處理方式的工藝，處理工藝與收集處理模式等相關(guān)。

采用集鎮(zhèn)收集處理模式的地區(qū)主要有甘溝鄉(xiāng)集鎮(zhèn)、薩爾達(dá)坂鄉(xiāng)集鎮(zhèn)、托里鄉(xiāng)集鎮(zhèn)和絲綢之路滑雪場等，污水兼具城鎮(zhèn)生活污水和景區(qū)污水的特點(diǎn)，選用工藝應(yīng)具備技術(shù)合理，成熟可靠，抗沖擊性強(qiáng)，適應(yīng)高寒氣候等特點(diǎn)[11]。目前，針對(duì)旅游型小城鎮(zhèn)污水處理，國內(nèi)外研究推薦的工藝主要包括：人工濕地、序批次活性污泥法（SBR）、氧化溝、土壤滲透等、生物膜處理法(MBR)、接觸氧化工藝等[12，13]。由于烏魯木齊南山地區(qū)氣候寒冷且對(duì)出水水質(zhì)要求高，人工濕地、土壤滲濾等工藝很難滿足要求。生物接觸氧化法具備成本低、能耗少、水力負(fù)荷適應(yīng)性強(qiáng)、出水水質(zhì)好等特點(diǎn)，非常適應(yīng)北方景區(qū)污水處理[14]。CASS工藝由SBR工藝發(fā)展而來，具有較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷，且對(duì)低溫環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，MBR工藝在低溫條件下也具有較好的污水處理能力[15]。因此，南山地區(qū)采用集鎮(zhèn)收集處理的區(qū)域，推薦采用接觸氧化工藝、CASS工藝和MBR工藝。

采用村落收集處理模式的地區(qū)包括西白楊溝村、東白楊溝村等集中村及相對(duì)較大景點(diǎn)。農(nóng)村污水具有規(guī)模小、分散、水質(zhì)水量波動(dòng)大、處理工藝受氣候和地形影響大等特點(diǎn)[16]。根據(jù)建設(shè)部發(fā)布的《西北地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南》，推薦適用技術(shù)包括化糞池、污水凈化沼氣池、厭氧生物膜池、生物接觸氧化池、氧化溝、人工濕地、穩(wěn)定塘、土地滲濾等[17]。由于化糞池、污水凈化沼氣池、厭氧生物膜池、氧化溝、土地滲濾等處理效果難以滿足當(dāng)?shù)匾螅斯竦厥軞鉁赜绊戄^大也不適宜較大規(guī)模使用，因此，南山地區(qū)采用村落收集處理模式的區(qū)域，推薦采用穩(wěn)定塘和生物接觸氧化池處理工藝。

采用分散戶收集處理的地區(qū)為上述區(qū)域之外的其他居民點(diǎn)或分散景點(diǎn)。由于比較分散，處理設(shè)施的量比較大，單位污水處理成本可能會(huì)比較高，在選擇處理工藝時(shí)需重點(diǎn)考慮處理標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)濟(jì)性的平衡。對(duì)位于飲用水水源地保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)等環(huán)境敏感區(qū)內(nèi)的農(nóng)家樂或居民點(diǎn)，污水處理設(shè)施應(yīng)同時(shí)具備COD、TN和TP的去除能力，應(yīng)采用高標(biāo)準(zhǔn)，參考日本污水處理模式，采用小型一體化處理裝置處理，如凈化槽[6]。對(duì)于環(huán)境要求較低，出水主要用于農(nóng)業(yè)等用途的居民點(diǎn)，可參考《西北地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南》，選擇建設(shè)運(yùn)行成本低，運(yùn)行簡單的工藝，如沼氣池、小型人工濕地等，以盡可能實(shí)現(xiàn)污水處理高覆蓋率。因此，烏魯木齊南山地區(qū)采用分散收集處理模式的區(qū)域，推薦采用戶用沼氣池、庭院式人工濕地和小型一體化處理設(shè)施。

具體推薦處理處理技術(shù)及相應(yīng)優(yōu)缺點(diǎn)、適用條件如表1：

表1 烏魯木齊南山污水收集處理技術(shù)

收集處理模式推薦處理技術(shù)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用條件集鎮(zhèn)收集處理模式接觸氧化工藝處理性能穩(wěn)定、對(duì)水質(zhì)和水量波動(dòng)適應(yīng)性強(qiáng)，安裝使用方便、操作維護(hù)簡單，出水質(zhì)量好生物膜脫落堵塞濾池，基建費(fèi)用較高大型旅游景點(diǎn)及旅游型城鎮(zhèn)CASS工藝流程簡捷，處理效果好，控制靈活、易于實(shí)現(xiàn)脫氮除磷、污泥沉降性能好能耗高，運(yùn)行費(fèi)用高，維修復(fù)雜經(jīng)濟(jì)條件較好，土地資源緊缺，對(duì)出水水質(zhì)要求比較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及旅游景點(diǎn)MBR工藝出水質(zhì)量高，抗沖擊強(qiáng)，泥水分離能力強(qiáng)，污泥產(chǎn)生量少運(yùn)行成本較高水質(zhì)要求比較高、污水水質(zhì)波動(dòng)比較大的景區(qū)及鄉(xiāng)鎮(zhèn)村落收集處理模式穩(wěn)定塘結(jié)構(gòu)簡單，投資成本低，出水水質(zhì)較好，運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)管理簡便占地面積大，受季節(jié)影響大，可能產(chǎn)生臭氣和滋生蚊蟲經(jīng)濟(jì)承受能力一般、有相對(duì)豐富閑置土地、對(duì)出水水質(zhì)要求不高、可利用出水進(jìn)行農(nóng)田灌溉的農(nóng)村生物接觸氧化池結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，污泥產(chǎn)量少，操作便捷，對(duì)水質(zhì)、水量波動(dòng)的適應(yīng)性強(qiáng)，污染物去除效果好建設(shè)費(fèi)用較高，可調(diào)控性差，運(yùn)行費(fèi)用較高住戶相對(duì)集中、經(jīng)濟(jì)承受能力較強(qiáng)，或處于水源地上游、對(duì)氮磷去除要求較高的村莊或旅游景點(diǎn)。分散戶收集處理模式戶用厭氧沼氣池結(jié)構(gòu)簡單，投資省，不耗電出水水質(zhì)較差以農(nóng)牧業(yè)為主、經(jīng)濟(jì)條件相對(duì)較差、對(duì)出水水質(zhì)要求不高的村莊庭院式人工濕地處理效果好，脫氮除磷效果顯著，投資低，運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)技術(shù)低污染負(fù)荷低，占地面積大，處理效果受季節(jié)影響大家庭無散養(yǎng)畜禽，污水以污染物濃度低的雜排水為主，且庭院內(nèi)或周圍植被條件良好的散居農(nóng)戶或農(nóng)家樂小型一體化處理裝置處理設(shè)施體積小、成本低、運(yùn)行操作簡單，處理后污水水質(zhì)穩(wěn)定安裝和運(yùn)行費(fèi)用高，安裝后運(yùn)行和維護(hù)存在困難重要旅游景點(diǎn)，毗鄰水源保護(hù)區(qū)的敏感區(qū)域的呈分散分布的農(nóng)戶、農(nóng)家樂、酒店、公廁等

四、結(jié)語

烏魯木齊南山地區(qū)生態(tài)環(huán)境敏感，是首府的生態(tài)屏障和水源涵養(yǎng)區(qū)。同時(shí)，該地區(qū)具備豐富的旅游資源，快速發(fā)展的旅游業(yè)和區(qū)域內(nèi)散居農(nóng)牧民的污水排放，給水環(huán)境帶來很大壓力。本文結(jié)合國內(nèi)外研究經(jīng)驗(yàn)，基于生態(tài)優(yōu)先、因地制宜、集中與分散相結(jié)合等原則，提出南山地區(qū)污水處理的4種模式，即縣城集中收集處理模式、集鎮(zhèn)收集處理模式、村落收集處理模式、分散戶收集處理模式，結(jié)合當(dāng)?shù)氐臍夂蚝偷乩項(xiàng)l件，提出相應(yīng)的推薦技術(shù)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域污水的高標(biāo)準(zhǔn)處理，為首府地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)提供有力支撐，研究對(duì)于西北其他高寒地區(qū)的污水處理也有一定的借鑒作用。

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DOI：10.16116/j.cnki.jskj.2017.07.021