本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種利用生態(tài)溝塘系統(tǒng)防治山區(qū)/半山區(qū)農(nóng)村面源污染的方法。

背景技術(shù)：
農(nóng)村水環(huán)境是指分布在廣大農(nóng)村的河流、湖沼、溝渠、池塘、水庫(kù)等地表水體、土壤水體和地下水體的總稱(段忠清.我國(guó)農(nóng)村面源污染的成因及其治理[J].無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，3(3):49-51)。農(nóng)村水環(huán)境既是農(nóng)村大地的脈管系統(tǒng)，對(duì)雨澇旱澇起著調(diào)節(jié)作物用，又是農(nóng)村生產(chǎn)的生命之源。因此保護(hù)農(nóng)村水環(huán)境是保障農(nóng)村生產(chǎn)發(fā)展的基礎(chǔ)，然而近十幾年來，農(nóng)村水環(huán)境污染嚴(yán)重，水環(huán)境狀況愈加惡化，并且這種惡化有上升的趨勢(shì)。比如湖泊有滇池、巢湖及太湖是富營(yíng)養(yǎng)化較嚴(yán)重的代表，洱海是富營(yíng)養(yǎng)化初期湖泊的代表，在一些特殊的區(qū)域由于區(qū)域水環(huán)境的惡化，直接威脅著居住在廣大農(nóng)村地區(qū)居民的身體健康。目前我國(guó)96％的村莊沒有排水溝渠和污水處理系統(tǒng)，超過2500萬t的農(nóng)村生活污水幾乎直接排放(蘇揚(yáng).中國(guó)農(nóng)村環(huán)境污染調(diào)查[R].人民網(wǎng)，2006)。農(nóng)村每年有90％未經(jīng)任何處理的生活污水，直接排放進(jìn)附近的水體，我國(guó)9億多農(nóng)村人口每年產(chǎn)生生活垃圾超過16400萬t，其中89％的垃圾堆放在房前屋后、路邊、甚至水源地、泄洪道，無人負(fù)責(zé)垃圾收集與處理，大部分露天堆放，不但占有大量可用耕地，并且其滲漏液污染地表水的同時(shí)還會(huì)污染地下水(卑志鋼，胡鐵松，劉鏡婧等.農(nóng)村區(qū)域水環(huán)境污染模式及控制對(duì)策研究[J].中國(guó)農(nóng)村水利水電，2009，12:15-19)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村與城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)條件和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)差距越來越大，與城鎮(zhèn)相比，農(nóng)村居民區(qū)不僅是農(nóng)民居住、娛樂等場(chǎng)所，還是養(yǎng)殖的主要場(chǎng)所(比如洱海流域農(nóng)村人均養(yǎng)牛0.3頭，養(yǎng)豬0.45頭，胡萬里，2013年洱海流域農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷調(diào)查報(bào)告)，農(nóng)村居民區(qū)沒有完善的清污分離設(shè)施，生活和生產(chǎn)廢水難以分開并形成混排。一方面在農(nóng)田非用肥時(shí)期，畜禽糞便隨意堆放在房前屋后，并且都接近溝渠，加劇了村莊氮磷污染物排放量。另一方面，我國(guó)大部分區(qū)域?qū)儆诖箨懶约撅L(fēng)氣候，具有雨熱同期、干濕明顯、旱季蒸發(fā)量大等特點(diǎn)，由于旱季蒸發(fā)量較大農(nóng)村污水難以形成地表徑流直接流出村莊，所產(chǎn)生的氮磷污染物在村莊內(nèi)部溝渠中大量沉積，同時(shí)這些溝渠擔(dān)負(fù)著村莊的排水和泄洪雙重作用，在雨季尤其是初期暴雨時(shí)期，所沉積在溝渠中的氮磷污染物被村莊地表徑流沖刷而直接進(jìn)入周邊水體，直接威脅到區(qū)域水環(huán)境安全。當(dāng)暴雨徑流發(fā)生時(shí)，溝渠中大量沉淀的氮磷污染物伴隨著村莊地表徑流直接進(jìn)入?yún)^(qū)域水體，而這些地表徑流具有水量大、突發(fā)性、瞬時(shí)性等特點(diǎn)，形成了難以治理的局面。目前針對(duì)農(nóng)村面源污染治理采用分散式點(diǎn)源治理模式，僅僅局限在對(duì)農(nóng)村居民生活污水收集處理，沒有考慮到居民區(qū)面源污水(農(nóng)村居民區(qū)生活用水所產(chǎn)生的氮磷污染物是居民區(qū)面源污水中氮磷污染物來說是較少的一部分)，并且主要采用的處理技術(shù)有厭氧、好氧及兼氧生物處理法(厭氧消化、水解酸化池、UASB等)處理效果良好，但污水處理量較小，且投資成本較高，不適合農(nóng)村的大面積推廣；自然條件下的生物處理法(穩(wěn)定塘、生態(tài)系統(tǒng)塘、人工濕地)，污水處理成本較低，處理效果良好，優(yōu)于傳統(tǒng)的二級(jí)處理標(biāo)準(zhǔn)，但占地面積大，要求污水停留時(shí)間長(zhǎng)，并且受氣候要求影響較大，在冬季寒冷區(qū)不適合應(yīng)用；土壤處理法(土壤凈化槽，土壤快速滲濾、土壤慢速滲濾)污水處理投資少，處理效果良好，但同樣占地面積大，對(duì)土壤質(zhì)地有要求，受到氣候影響。因此，基于農(nóng)村區(qū)域性面源污水，研究一種污水處理效果好、占地面積小、建設(shè)投資成本低、氮磷污染物循環(huán)利用效率高的利用生態(tài)溝塘系統(tǒng)防治山區(qū)/半山區(qū)農(nóng)村面源污染的方法，對(duì)于有效解決農(nóng)村區(qū)域性面源污染的水環(huán)境問題有十分重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用生態(tài)溝塘系統(tǒng)防治山區(qū)/半山區(qū)農(nóng)村面源污染的方法，該方法在山區(qū)/半山區(qū)村莊原有自然溝道基礎(chǔ)上進(jìn)行系統(tǒng)化完善，實(shí)現(xiàn)村莊面源污水的面收集，經(jīng)過均化、調(diào)節(jié)無害化處理，農(nóng)田利用后再進(jìn)入下游河湖，從而減少污水水量、改善水質(zhì)，同時(shí)提高污水中氮磷元素的循環(huán)利用效率。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種利用生態(tài)溝塘系統(tǒng)防治山區(qū)/半山區(qū)農(nóng)村面源污染的方法，其具體步驟如下：步驟一、確定村落居民區(qū)實(shí)際面積、人口數(shù)量、養(yǎng)殖數(shù)量，地面徑流系數(shù)，地表硬化度參數(shù)；并確定農(nóng)村居民區(qū)污水產(chǎn)生量；其中：徑流系數(shù)α(runoffcoefficient)是一定匯水面積內(nèi)總徑流量(毫米)與降水量(毫米)的比值；地表硬化度參數(shù)是指居民區(qū)硬化地面面積與總面積的比，地表狀況不同其徑流系數(shù)不同；地表徑流量通過降雨量和徑流系數(shù)計(jì)算，具體計(jì)算公式為：徑流量Q＝降雨量×徑流系數(shù)；降雨量采用近10年或者20年降雨量的年均值，徑流系數(shù)從相關(guān)水文部門數(shù)據(jù)得到；步驟二、改造農(nóng)村居民區(qū)排水溝渠，使得農(nóng)村居民區(qū)域的面源污水只有一個(gè)出水口；步驟三、在農(nóng)村居民區(qū)污水出水口處建設(shè)污水分流裝置、均化調(diào)節(jié)裝置及無害化處理裝置；污水分流裝置一端連接農(nóng)村居民區(qū)污水出水口，另一端之間連接農(nóng)田自流灌溉系統(tǒng)，第三端經(jīng)均化調(diào)節(jié)裝置及無害化處理裝置連接農(nóng)田自流灌溉系統(tǒng)；其中污水分流裝置對(duì)村莊面源污水/徑流水量進(jìn)行分配調(diào)節(jié)，當(dāng)降雨量小于30mm或無降雨時(shí)，所有村莊面源污水/徑流全部進(jìn)入均化調(diào)節(jié)裝置，當(dāng)降雨量大于30mm時(shí)，前30mm降雨的面源污水/徑流直接進(jìn)入均化調(diào)節(jié)裝置，30mm之后的面源污水直接進(jìn)入農(nóng)田自流灌溉系統(tǒng)；均化調(diào)節(jié)裝置包括厭氧池和均化池，面源污水通過厭氧池處理后進(jìn)入均化池進(jìn)行均化調(diào)節(jié)，使面源污水/徑流濃度均勻；無害化處理裝置通過紫外光來殺滅污水中的大腸桿菌，使面源污水/徑流達(dá)到農(nóng)田灌溉標(biāo)準(zhǔn)；步驟四、在污水分流裝置、均化調(diào)節(jié)裝置及無害化處理裝置的下游農(nóng)田建設(shè)農(nóng)田自流灌溉系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無害化處理過的污水進(jìn)入農(nóng)田灌溉利用。進(jìn)一步的，所述步驟二中，具體改造包括：A、對(duì)于農(nóng)村居民區(qū)的自然排水溝渠沒有匯集形成，有多個(gè)排水口的村莊，根據(jù)水利建設(shè)相關(guān)要求完善原有溝渠，保證原有溝渠的排水通暢，在此基礎(chǔ)上，新開挖排水溝渠，所述溝渠規(guī)格按照水量確定，最終使得整個(gè)居民區(qū)的面源污水集中為一個(gè)排放口；B、對(duì)于農(nóng)村居民區(qū)的自然排水溝渠已經(jīng)匯集成一個(gè)排水口的村莊。根據(jù)水利建設(shè)中的相關(guān)要求完善居民區(qū)內(nèi)部溝渠，使得溝渠排水通暢。進(jìn)一步的，所述步驟二中，所述溝渠為倒梯形結(jié)構(gòu)，整體坡度>0.3％以保證水的順暢流動(dòng)；溝渠兩側(cè)墻體傾斜度大于3％，用多孔介質(zhì)磚砌，多孔介質(zhì)磚用混凝土、生物質(zhì)材料混合制成，多介質(zhì)磚的大小尺寸為400mm×400mm、孔徑大小30mm×30mm，在多孔介質(zhì)磚上根據(jù)當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土物種種植能吸收氮、磷類營(yíng)養(yǎng)鹽的雜草。進(jìn)一步的，所述溝渠在通過交通干道處采用相應(yīng)流量鋼管。進(jìn)一步的，所述生態(tài)溝塘系統(tǒng)中，生態(tài)塘為圓形、正方形、長(zhǎng)方形及多邊形；生態(tài)塘在匯流節(jié)點(diǎn)處建設(shè)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)處的環(huán)境條件選擇生態(tài)塘的形狀；徑流量計(jì)算：Q＝Sn×q，其中Sn-表示農(nóng)田匯流面積，q-表示單位面積的流失水量(m3)根據(jù)農(nóng)田溝渠匯流足跡，計(jì)算匯流農(nóng)田面積Sn(畝)，洱源縣鳳羽河流域中參數(shù)q的范圍在30m3～50m3，各個(gè)地方的徑流量都不同，可以從當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部研究部分獲得相關(guān)方面參數(shù)。生態(tài)塘容積量計(jì)算。Q＝St×h，其中Q-表示塘的容積,單位為立方米；S-表示塘的底面積(m2)；h-表示塘的深度(m)。生態(tài)塘底部。由于農(nóng)田面源污水屬于低濃度面源污水，不需要做任何防滲處理，直接用自然土壤界面。生態(tài)塘墻體。用多孔介質(zhì)磚，多孔介質(zhì)磚用混泥土、生物質(zhì)材料混合制成。多孔介質(zhì)磚的大小尺寸小于400mm×400mm、孔徑大小30mm×30mm。在多孔介質(zhì)磚上可以根據(jù)當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土物種種植一些雜草，增加生態(tài)塘的生物多樣性，同時(shí)吸收氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明一種利用生態(tài)溝塘系統(tǒng)防治山區(qū)/半山區(qū)農(nóng)村面源污染的方法，該方法在山區(qū)/半山區(qū)村莊原有自然溝道基礎(chǔ)上進(jìn)系統(tǒng)化行完善，實(shí)現(xiàn)村莊面源污水的面收集，經(jīng)過均化、調(diào)節(jié)無害化處理，農(nóng)田利用后再進(jìn)入下游河湖，從而減少污水水量、改善水質(zhì)，同時(shí)提高污水中氮磷元素的循環(huán)利用效率。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做進(jìn)一步詳細(xì)描述：本發(fā)明的生態(tài)溝塘系統(tǒng)防治山區(qū)/半山區(qū)農(nóng)村面源污染的方法，具體步驟如下：步驟1)確定村落居民區(qū)實(shí)際面積、人口數(shù)量、養(yǎng)殖數(shù)量，地面徑流系數(shù)，歷年氣象、降雨數(shù)據(jù)確定農(nóng)村居民區(qū)污水產(chǎn)生量。步驟2)在居民區(qū)內(nèi)部自然的排水溝渠的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化改造，使得農(nóng)村居民區(qū)域的面源污水只有一個(gè)出水口。所述步驟2)進(jìn)一步包括：A、對(duì)于農(nóng)村居民區(qū)的自然排水溝渠沒有匯集形成，有多個(gè)排水口的村莊。根據(jù)水利建設(shè)相關(guān)要求完善原有溝渠，保證原有溝渠的排水通暢。在此基礎(chǔ)上，新開挖排水溝渠，所述溝渠規(guī)格按照水量確定，最終使得整個(gè)居民區(qū)的面源污水集中為一個(gè)排放口。B、對(duì)于農(nóng)村居民區(qū)的自然排水溝渠已經(jīng)匯集成一個(gè)排水口的村莊。根據(jù)水利建設(shè)中的相關(guān)要求完善居民區(qū)內(nèi)部溝渠，使得溝渠排水通暢。所述步驟二中，所述溝渠為倒梯形結(jié)構(gòu)，整體坡度>0.3％以保證水的順暢流動(dòng)；溝渠兩側(cè)墻體傾斜度大于3％，用多孔介質(zhì)磚砌，多孔介質(zhì)磚用混凝土、生物質(zhì)材料混合制成，多介質(zhì)磚的大小尺寸為400mm×400mm、孔徑大小30mm×30mm，在多孔介質(zhì)磚上根據(jù)當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土物種種植能吸收氮、磷類營(yíng)養(yǎng)鹽的雜草。所述溝渠在通過交通干道處采用相應(yīng)流量鋼管。步驟3)在出口的地方建設(shè)安置一個(gè)分流裝置，讓高濃度污水完全流入均化調(diào)節(jié)處理池，在特大暴雨數(shù)量太大的時(shí)候進(jìn)行分流(這時(shí)排水濃度相對(duì)較低)達(dá)到保護(hù)均化調(diào)節(jié)處理裝置。步驟4)在分流裝置后建設(shè)安裝一個(gè)均化調(diào)節(jié)處理池，將從分流轉(zhuǎn)置進(jìn)來氮磷濃度不均勻的污水進(jìn)行混合均勻，同時(shí)采用厭氧生物處理技術(shù)和植物生態(tài)技術(shù)對(duì)污水進(jìn)行處理，為污水無害化處理做準(zhǔn)備。步驟5)在均化調(diào)節(jié)處理池后端建設(shè)安裝一個(gè)污水無害化處理裝置，采用物理消毒的方法去除污水中的有害微生物(大腸桿菌)，為農(nóng)田灌溉做準(zhǔn)備。步驟6)將無害化過的污水鏈接到農(nóng)田灌溉系統(tǒng)中進(jìn)行農(nóng)田灌溉后，可以直接進(jìn)入下游河湖。所述生態(tài)溝塘系統(tǒng)中，生態(tài)塘為圓形、正方形、長(zhǎng)方形及多邊形；生態(tài)塘在匯流節(jié)點(diǎn)處建設(shè)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)處的環(huán)境條件選擇生態(tài)塘的形狀；徑流量計(jì)算：Q＝Sn×q，其中Sn-表示農(nóng)田匯流面積，q-表示單位面積的流失水量(m3)根據(jù)農(nóng)田溝渠匯流足跡，計(jì)算匯流農(nóng)田面積Sn(畝)，洱源縣鳳羽河流域中參數(shù)q的范圍在30m3～50m3，各個(gè)地方的徑流量都不同，可以從當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部研究部分獲得相關(guān)方面參數(shù)。生態(tài)塘容積量計(jì)算。Q＝St×h，其中Q-表示塘的容積,單位為立方米；S-表示塘的底面積(m2)；h-表示塘的深度(m)。生態(tài)塘底部。由于農(nóng)田面源污水屬于低濃度面源污水，不需要做任何防滲處理，直接用自然土壤界面。生態(tài)塘墻體。用多孔介質(zhì)磚，多孔介質(zhì)磚用混泥土、生物質(zhì)材料混合制成。多孔介質(zhì)磚的大小尺寸小于400mm×400mm、孔徑大小30mm×30mm。在多孔介質(zhì)磚上可以根據(jù)當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土物種種植一些雜草，增加生態(tài)塘的生物多樣性，同時(shí)吸收氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽。實(shí)施例1：云南省洱源縣鳳羽鎮(zhèn)上寺自然村溝塘系統(tǒng)示范工程：云南省洱源縣鳳羽鎮(zhèn)上寺自然村位于鳳羽河流域西部，距離鳳羽鎮(zhèn)5.50公里，海拔2210m，年平均氣溫13.70℃，年降水量745.00mm，種植作物有水稻、油菜、大蒜、玉米和烤煙等。農(nóng)民人均純收入2933.00元。村落面積為203畝，總?cè)丝?68人，大牲畜314頭、其中奶牛161頭，生豬305頭，農(nóng)田面積約4000畝，有林地27669畝。村落居民區(qū)養(yǎng)殖糞便產(chǎn)生量為4200t/a，生活污水量為5400m3/a。村莊出水口年氮磷負(fù)荷排放量為13.5t和0.5t，其中來自養(yǎng)殖的氮磷負(fù)荷為12.5t和0.45t、來自居民生活的氮磷負(fù)荷為0.6t和0.05t。這些污染物的發(fā)生具有突發(fā)性、短時(shí)性和隨機(jī)性，治理難度極大。云南省洱源縣鳳羽鎮(zhèn)上寺自然村溝塘系統(tǒng)示范工程即在上寺村通過構(gòu)建完善的山區(qū)/半山區(qū)農(nóng)村面源污染生態(tài)溝塘系統(tǒng)防治工程，對(duì)農(nóng)村面源污水收集、均化處理、無害化處理及農(nóng)田灌溉利用，實(shí)現(xiàn)最小經(jīng)濟(jì)投入，最大處理效率和氮磷元素的最大利用，達(dá)到水環(huán)境保護(hù)的目的。表1上寺村村莊和農(nóng)田斷面排水水質(zhì)狀況如上表1為上寺村村莊和農(nóng)田斷面排水水質(zhì)狀況。該示范工程設(shè)計(jì)能力為：污水年處理利用能力36000m3，其中旱季對(duì)整個(gè)村莊的面源污水完全收集處理利用，雨季收集處理初期暴雨徑流的30以上％。具體內(nèi)容包括村莊內(nèi)部200米溝渠完善，容積為6m3的分流池1個(gè)，容積為300m3的均化調(diào)節(jié)處理池一個(gè)，容積為6m3的無害化處理池一個(gè)。工程總投資為56.7萬元。改示范工程建成后，每年可處理36000m3農(nóng)村面源污水，減少3t氮污染物和0.15t磷污染物排入鳳羽河。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動(dòng)想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。