乡村环境综合治理与生态修复研究重点围绕生活污水处理与资源化、畜禽养殖废水处理与资源化、生态清洁小流域重构等3个研究方向,针对四川盆周山地受损生态环境的修复与治理问题,开展湿地保护与利用、农村面源污染治理、水环境监测与评价等关键技术的研究和推广,通过学科交叉融合,全面贯彻生态文明建设的发展理念,立足川西北、面向全省,辐射西南,围绕国家“两屏三带”生态安全格局、四川盆周山地生态环境建设、脱贫攻坚与乡村振兴的特殊战略需求,开展人才培养、科学研究、社会服务。
1、生活污水处理与资源化
农村生活污水综合排放是指农村家庭产生的黑水和灰水混合,并通过污水管网收集后的污水排放。一般农村生活污水排放量较小,排放时间集中在早、中、晚,因农村居民生活规律相近,生活污水夜间排水量最小,甚至可能断流,水量变化明显,日变化系数大,一般在3.0~5.0 之间。一般农村生活污水综合排放浓度与家庭用水量有关,所含有机物浓度相对偏高,重金属、有毒有害物质较少。农村污水处理的最高目标是资源消耗减量化、资源的再循环、再利用。在治理农村生活污水的同时,尽可能的就地处理、回收农村生活污水中的营养物质,是污水资源化利用的发展方向。
(1)、厌氧沼气池处理技术
(2)、人工湿地处理技术
(3)、小型二级污水处理装置技术
2、畜禽养殖废水处理与资源化
由于规模化畜禽养殖厂占地面积较大,为了便于交通运输,很多规模化畜禽养殖场建在了城市的近郊区,但由于土地使用面积相对较少,使大量的畜禽粪便和废水无法得到有效处理;与此同时,相关部门对畜禽养殖废水的管理力度不足,规模化畜禽养殖场随意排放废水的现象频频发生。另外,由于排放的污水含有大量氨氮成分,导致水体富营养化现象的发生,一些水生动植物因缺氧逐渐死亡,大面积的水质变色、变臭,这不仅给人们的健康和生活带来了危害,同时还影响着动植物的生存。川西北地区规模化畜禽养殖较为发达,养殖废水日均产生量非常大,要求经过处理后水质满足《畜禽养殖业污染物排放标准》。要想实现废水标准化排放,就需要科学化管理畜禽养殖废水。
从根据畜禽养殖废水处理工艺具体流程来看,畜禽养殖废水首先通过管道进入水力筛,水力筛具有将粪渣和废水分离功能,分离出的粪渣会作为有机肥料,再次被投入到使用中;分离出的废水则会流入到初沉池中,搅拌的同时加入阳离子PAM,目的在于使废水絮凝饱和;随后废水将进入叠螺机,去除废水中的悬浮物,实现对禽养殖废水的科学处理。废水经过叠螺机后会产生一部分泥渣,这些泥渣同样作为有机肥料。随后废水进入调节池,对废水的水质和水量进行调节;经过调节后的废水随着提升泵进入到生物接触氧化池中,生物接触氧化池具有着特殊的性质,不易堵塞废水和排放物,而且操作流程简单,安装十分快捷,活性污泥附着在生物接触氧化池中的填充物上,形成相应的生物膜,经过一段时间后,由于缺少足够的氧气,生物膜就会自然脱落。另外,生物接触氧化池产生的剩余泥沙数量较少,可以有效避免污泥膨胀现象发生,同时还能够降解沸水中大部分的有机物,为微生物的生存提供根本的保障。沉淀池接收到由生物接触氧化池而流至的废水,它会将污泥回流至前者,而废水则会送至到生态塘。由于生态塘具有水葫芦、狐尾藻等植物,能够起到有效调节C/N的作用,一方面可以妥善保障系统本身运行,另一方面也可以为后续的废水处理工作提供便利。其次,考虑到畜禽养殖场的不同地域特点,可能会受到季节、温度等相关因素的影响,为了能够确保生态塘污水处理满足排放标准要求,在实际工作中需要借助于SBR反应器进行下一阶段处理,而分析SBR 的工艺特点可以明显发现,它不仅便于实际操作和管理,而且也具有一定的成本优势,更重要的是可以取得理想的工艺效果。最后,废水在借助于SBR反应器的处理后,会随即进至氧化塘,而在进入至这一流程环节后,氧化塘会进行相应的脱氧除磷处理,最后在确保废水满足达标排放要求后,再进行相应排放。
3、生态清洁小流域建设
(1)、布局原则:以涪江流域综合治理为重点,以景观休闲为导向,以梯田工程为依托,以径流调控为核心,通过山顶及上游水源涵养生态防护、生态观光园和经果林、沟道治理与生态护岸美化净化、面源污染植物降解、人居环境改造等工程建设,构建由坡面水系、山塘、堰坝、小型湿地、沟道等构成的水源涵养、休闲游憩、生态经济和清水廊道为一体的小流域总体布局。
(2)、生态清洁小流域建设措施:
农业面源污染控制工程:涪江流域内的乡村梯田有些多年废弃不用,地埂坍塌,排水不畅,按照统一规划、成片开发的原则,拟进行整修。为满足经济林发展和休闲景观需要,整修内容包括田坎整修、田面翻松,配套排水体系和行人休闲步道。
结合江油市生态农业建设规划,对撂荒地进行造林整地后,种植果、茶经济农业,打造生态观光园;其他造林整地区域,茶叶、核桃间种,发展经果林。通过整地和调整农业种植结构,改善和提高土地生产力,减少因农地土壤流失而造成的面源污染。同时科学、合理、安全地使用农药,积极推广高效、低毒、低残留、易分解的化学农药,禁止使用高毒、高残留的化学农药,大力推广和使用生物防治技术,鼓励施用农家肥和畜禽粪便的资源化利用,发展与水源保护相适应的生态农业和休闲观光农业。
坡面径流调控工程:涪江流域内梯地反坡设计,内侧水平设置横向排水沟,通过纵向排水沟将坡面径流排至下游主沟道内;横向排水沟与纵向排水沟连接处设沉沙池,起到消能沉沙引水的作用;每个连片区中间设置一条混凝土纵向嵌入式步道,兼做排水沟,台阶式,向中间凹,以方便排水。通过实施坡面截排水设施,拦截坡面径流,排除多余来水,防治冲刷,减少泥沙下泄,保护坡脚农田,巩固梯田整修成果。涪江流域支毛沟多年来泥沙淤积严重,为调节沟道内水沙,稳定沟岸崩塌,以免除对下游的危害,设计建设拦沙坝,通过拦沙蓄水,维护河道良好生态。
水源涵养林蓄水保土能力提升工程:对涪江流域上游疏林地、植被覆盖度较低的区域,通过设置宣传警示牌、安排管护人员定期巡查等方式,实施封禁,加大林草植被覆盖度。封禁区无森林火灾、乱砍滥伐、乱取土采石等严重破坏林草事件的发生,减少人为活动和人为干扰,充分依靠大自然的力量进行修复,发挥植被特别是灌草植被的生态功能,提高水源林的涵养能力,实现自然保水。
清水廊道工程:河滨带是生态系统的重要组成部分,对富营养化物质净化起着十分重要的作用。流域径流所携带的营养物质有一个不断消减和增加的过程,在这一过程中,河滨带不仅是营养物质必经之地,也是系统物质运动十分强烈的地段,并在营养物质的增减中起着重要的作用。河滨带建设以营造水源保护林、种植灌草和水生植物为主,构筑林草生物缓冲带,维系河道周边生态系统,既对河岸边坡起着稳固护岸、拦泥阻沙的过滤作用,又能净化改善水质。对流域内干流河道进行设计时,宜宽则宽,宜窄则窄,宜弯则弯,保留河道原有自然状态。岸坡分上部、中部、下部三级进行设计,每级宽1m,实施绿色生态清水廊道、生态景观绿化。上部设计采用草皮结合花灌木生态护岸形式,以保证河流和大地之间的水循环;中部采用草皮护坡或植草砖防护;下部采用鹅卵石铺垫。
面源污染植物降解和亲水休闲游憩工程:为减轻农村生产生活污水对下游河道水体的影响,设计建设数座小型湿地,解决小型分散点源污染问题。其中,结合茶叶生态园规划设计,在河道上游布设一处小型湿地;提供游客开展水边散步等活动的亲水空间,在河道两侧适当位置引出分支,布设四处“顺藤结瓜”式小型湿地;流域内的生活污水采取集中处理,借助乡村内现有水塘,清淤整修后作为生活污水生物降解池。湿地周边地区的生态建设主要考虑形成多层生物拦截带,按高程和不同植物的适生环境设置水生草滤带、挺水植物区、浮水植物区和沉水植物区,选择耐水树种和草本植物进行适当补植,促进植被更新。水流在流经各分区过程中分别得到净化,通过各分区的协同作用,达到强化湿地净水功能的目的,同时兼有绿化美化功能,打造优良、和谐的亲水休闲游憩湿地生态系统。
生活垃圾收集处理工程:涪江流域内生活垃圾具有分散、随意堆放并倾倒河道和沟道等特点。生活垃圾采取先用垃圾桶分散收集后,垃圾池集中收理,再倒运至指定的垃圾填埋场,垃圾收集池的型式、造型与村庄景观相协调。为处理生态观光园生活垃,可建设简易垃圾储运站,定期进行清运。
总之,生态清洁小流域建设是实现乡村振兴的有效途径之一。生态清洁小流域能够保障生态安全、建立生态屏障,助推“治理有效”、生态经济并行、培育“产业兴旺”、“生活富裕”的美丽乡村建设,实现乡村振兴战略。