2015年3月發(fā)生在甘肅境內(nèi)騰格里沙漠的違法排污事件，引發(fā)了社會廣泛的關(guān)注，習(xí)近平總書記還對此事件做出重要批示。沙漠生態(tài)環(huán)境更脆弱，沙漠要發(fā)展，更需要環(huán)保。這里我們要介紹新疆皮山縣將污水處理與沙漠綠化工程相結(jié)合的有益嘗試，其人工濕地處理出水水質(zhì)滿足植樹造林、綠化沙漠的條件，并且適合新疆干旱地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀。這也是住建部新疆沙漠綠化的污水回用技術(shù)研究項目(06-K4-24)的部分成果。
1工程實(shí)施背景
新疆和田皮山縣獨(dú)特的地理和氣候條件，使得這里成為一個石榴和西紅花的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)區(qū)。但是皮山縣地處塔克拉瑪干沙漠南緣，風(fēng)沙集中出現(xiàn)在3～9月,月平均沙塵日數(shù)為19.4～26.1d，5月最多達(dá)26.1d，其危害十分嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境的惡化已制約了皮山縣的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并威脅著皮山縣人民的生產(chǎn)生活。然而干旱少雨的氣候和匱乏的水資源，使得生態(tài)環(huán)境的改變尤為困難，那么開源節(jié)流，將污水處理與沙漠綠化相結(jié)合就成為必由之路。
皮山縣污水設(shè)計排放量近期(2007年)為5000m3/d，遠(yuǎn)期(2017年)為8000m3/d，而對于皮山縣這個極度缺水的縣城來說，這部分水資源是十分寶貴的。按每畝800～1000m3/年的用水量來算，每年可改造2000畝沙漠。
在此背景下，2003年疆維吾爾自治區(qū)計委批復(fù)皮山縣污水處理廠廠址選在縣城東北面的6.5km沙漠中，污水廠總用地2000畝。處理出水主要用于荒漠綠化灌溉，污泥自然干化后可用作綠化肥料。
2皮山縣排水工程概況
本工程固定投資為1270.35萬元，流動資金為10.00萬元，工程總投資為1280.35萬元。經(jīng)核算運(yùn)營成本為0.59元/m3，污水處理總成本為0.26元/m3。
2.1污水處理規(guī)模
近期：5000m3/d，遠(yuǎn)期：8000m3/d。
2.2.進(jìn)、出水水質(zhì)
皮山縣的工廠主要有食品廠、面粉廠和建材廠等，且生產(chǎn)規(guī)模較小，因此可以確定皮山縣城污水以生活污水為主，其水質(zhì)與生活污水性質(zhì)相似。
表1工程進(jìn)、出水水質(zhì)
2.3處理工藝
污水→格柵→土沉淀池→人工濕地→消毒→植樹造林(綠化沙漠)。
2.4主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)
(1)進(jìn)水控制井。尺寸：L×B=3.0m×1.6m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)電動、手動閘板2個。
(2)格柵。設(shè)人工、機(jī)械格柵各一套，一用一備，機(jī)械除渣;柵條間隙10mm，寬度0.6m。格柵間建筑面積104.52m2。過柵流速0.9m/s。
(3)土沉淀池。尺寸：L×B=30m×90m，兩座并聯(lián);有效水深1.5m，泥層厚度0.5m，保護(hù)高度0.8m。單池污水停留時間為14h。
(4)表面流型人工濕地。采用4組并聯(lián)工作，每組采用3級串聯(lián)運(yùn)行。每個濕地的尺寸：206m×50.6m，水層深度為0.4m，圍堰總高度1.05m，其中超高0.2m。水力負(fù)荷：4cm/d，水力停留時間：10d，流速：61.8m/d，布水時間：7d/周，年運(yùn)行天數(shù)約：300天。
圖1人工濕地
3工藝運(yùn)行與管理
3.1科學(xué)控制水位
皮山縣屬大陸性氣候，年平均氣溫11.8℃，最熱七月平均氣溫25.4℃，最冷一月平均氣溫-6.1℃。全年中一月份水面結(jié)冰，在入冬前,將水面提升40～50cm,當(dāng)水面完全冰凍后再調(diào)低水位，這樣在冰凍層下即可形成空氣隔離層，由于上面有冰雪覆蓋,可以保持濕地系統(tǒng)中的水溫較高。
污水存儲在濕地中，基質(zhì)中的微生物對污水中有機(jī)物進(jìn)行緩慢分解，對污水的凈化產(chǎn)生了一定的影響，但是由于冰期較短，且濕地對污水有儲存、沉淀和緩慢的分解作用，因而冬季氣溫較低時對皮山縣人工濕地污水處理系統(tǒng)的處理效果影響較小。
3.2進(jìn)、出水裝置的清理
定期檢查進(jìn)出水裝置，清除管道中的沉積物，防止管道堵塞、水流不暢，保持進(jìn)出水的均衡性，以獲得預(yù)期的處理效果。
3.3堤壩的維護(hù)
定期檢查圍堰堤壩，以防發(fā)生滲漏，并定期清除堤壩上的雜草，避免雜草與濕地中的蘆葦形成競爭，影響其生長。
3.4植物的管理
每年秋天由農(nóng)牧民自愿將濕地中的蘆葦收割，一方面可以為農(nóng)牧民自己增加一些經(jīng)濟(jì)收入，另一方面可以使來年春天濕地中的蘆葦生長得更加旺盛和美觀。
3.5土沉淀池污泥的清除
土沉淀池在沉淀懸浮物的同時，還兼有氧化分解有機(jī)物的作用。根據(jù)新疆南疆地區(qū)已有的土沉淀池的運(yùn)行經(jīng)驗，每年在秋季將土沉淀池中產(chǎn)生的污泥清除，采用自然干化的方式進(jìn)行干化(含水率達(dá)到80%)后，可用作植樹造林的肥料。4處理后污水用于綠化沙漠皮山縣水文站20cm口徑蒸發(fā)器多年平均蒸發(fā)量為2178.9mm，因此人工濕地年蒸發(fā)水量為：206×50.6×3×4×2178.9/1000=68135.95m3。
近期年設(shè)計可利用水量為：
(5000×365-11766.06)=175.69×104m3。
根據(jù)本項目前期用處理后污水灌溉的120畝防風(fēng)林試驗田所測得的每畝防風(fēng)林的灌溉標(biāo)準(zhǔn)為700～800m3/(畝˙年)，每畝地可以植樹95～100棵?？紤]到沙漠綠化前期的水土保持較差，防風(fēng)林灌溉標(biāo)準(zhǔn)取上限值，則近期污水處理后可以灌溉的沙漠面積為：175.69×104/800≈2196畝，可以植樹：(20.9～21.9)萬棵。
設(shè)每塊灌溉田為(500×50)m2，則應(yīng)開辟的條田數(shù)為：(2196×666.67)/(500×50)≈59(塊)
其中：灌溉總渠長100m，灌溉支渠長200m，素混凝土護(hù)砌的配水毛渠長3000m，集水溝渠(土筑)長2300m。5處理后污水綠化沙漠的效益分析5.1環(huán)境效益
前期120畝的防風(fēng)林試驗田，在皮山縣城邊上構(gòu)成了一道綠色長廊。
圖2種植的新疆楊
圖3種植的沙拐棗
2007年的污水處理量為5000m3/d，由此可植樹造林2196畝，種植樹木約21.9萬棵，不但形成了一道靚麗的風(fēng)景，而且其防風(fēng)固沙效果顯著，縣城的沙塵天氣大幅減少，并帶動了皮山縣植樹造林的工作。
據(jù)皮山縣政府網(wǎng)2011年11月21日報道，2011年皮山縣完成人工造林15608畝，其中防護(hù)林8602畝。由環(huán)評數(shù)據(jù)可知，縣城地表水、地下水水質(zhì)逐年提高。2017年處理水量將達(dá)到8000m3/d，二期污水處理工程將發(fā)揮其冬儲夏灌的作用，能夠種植更多樹木，改造沙漠、恢復(fù)沙漠植被、保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。
5.2經(jīng)濟(jì)效益
按遠(yuǎn)期2017年處理水量8000m3/d計算，由年排污費(fèi)收入146萬元、年節(jié)約綠化用水費(fèi)用210萬元、綠化沙漠帶來的間接收入101萬元等各項計算所得沙漠綠化產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益為457萬元，扣除沙漠綠化投入的成本160萬元，全年綠化沙漠的綜合經(jīng)濟(jì)效益約為297萬元。
5.3社會效益
植樹造林能控制水土的流失、防風(fēng)固沙，能夠消除空氣污染，美化環(huán)境。據(jù)測算，1公頃闊葉林一年能過濾、滯留塵埃50~70t，還能吸收SO2、NO2等對人體健康有毒害的氣體。1公頃樹木在生產(chǎn)季節(jié)可吸收SO21005kg，放出氧氣735kg。
因此該工程的實(shí)施不僅改善了皮山縣城的自然環(huán)境，同時還緩解了區(qū)域性的惡劣生態(tài)環(huán)境，而且也為干旱的沙漠地區(qū)開辟了另一種水資源，為沙漠地區(qū)的綠化做出了自己的貢獻(xiàn)。6結(jié)論對于地貌和氣候條件與皮山縣類似的城鎮(zhèn)，采用人工濕地系統(tǒng)處理污水，其處理后的水質(zhì)滿足植樹造林、綠化沙漠的應(yīng)用條件，且適合當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。
