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关键词:农业面源污染;现状;对策;清流县
中图分类号 X71 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2017)13-0105-02
在农业生产过程中,农药、化肥、地膜等农用物资的不合理和过量使用,畜禽粪便的任意排放以及农村生活垃圾等废弃物造成的对水体、土壤、生物和大气污染的趋势令人担忧。由于农业生产活动的广泛性和普遍性,造成农业面源污染具有涉及范围广、随机性大、隐蔽性强、不易监测、难以量化、控制难度大等特点,目前已成为影响农村生态环境质量的重要污染源,对人居环境产生危害,严重影响人们身体健康。农业面源污染现已成为现代农业发展的瓶颈,治理农业面源污染刻不容缓。
1 清流县农业面源污染现状
清流县地处福建省西部,武夷山南侧,九龙溪上游,东临永安市,南接连城县,西北与宁化县毗邻,东北与明溪县接壤。全县总面积1825km2,辖13个乡镇和1个开发区、111个行政村、7个居委会,总人口15.2万,家庭户数4.2万户。全县耕地面积13287.01hm2,其中基本农田11252.01hm2,园地面积2035hm2,属亚热带季风气候,是以种植业为主的农业县。
1.1 化肥农药的过量和不合理使用 化肥、农药的施用量偏高,利用率低,流失渗漏严重。2015年全县化肥使用量15978t,施用量高达1203kg/hm2,是发达国家225kg/hm2(安全上限)的5.3倍,肥料利用率仅30%左右,其余的大部分通过径流、淋溶、反硝化、吸附和侵蚀等进入环境,造成水体污染,水资源富营养化日趋严重。全县农药使用量364t,施用量高达27.4kg/hm2,利用率不到30%,以喷雾的方式喷洒在农作物上的,只有10%左右附着在作物上,而绝大部分喷在空中或落入土中、水中。大部分农药渗漏到土壤、流失到水体中,造成土壤理化性状发生改变和土壤污染,降低了农作物的产量和质量,给人体健康带来安全隐患。
1.2 农膜残留和农作物秸秆污染 近年来,塑料地膜的使用量不断增加,农膜污染已成为农田污染的主要来源之一。我县农膜年使用量711t,经调查残留量为248t,残膜率达35%,有约1/3的农膜残留在土壤中。农膜属高分子有机化学聚合物,在土壤中不易降解而且降解之后产生有害物质,逐年积累,农田生态环境污染状况日趋严重,农膜中所含的联苯酚、邻苯二甲酸酯等微量环境荷尔蒙物质还会对农产品带来污染,农作物减产20%~30%,并危害人类的健康,这对农业可持续发展来说也是一个不容忽视的隐患。我县农作物秸秆年产生量在12万t左右,约20%~30%采用了焚烧的方式,会产生悬浮颗粒物污染、氮氧化物、二氧化碳、甲醛等污染,污染大气和水体,恶化农村的生态环境。
1.3 畜禽养殖造成的污染 2016年全县饲养牲猪15万头,养殖规模50头以上有177户,日排放粪便200t,牛7300头,日排放粪便131t,禽类养殖规模500羽以上186户,养殖61万羽,日排放粪便79t,全县每天共排放畜禽粪便410t,还有养殖场每天要排放冲洗圈舍的废水约400t,加上畜禽粪便每日的污染排放量在810t左右。目前我县农民的公众环境保护意识薄弱,畜禽粪便无害化处理不到30%,化肥、农药使用的零增长及科学施用方法正在推广实施,减少农膜残留和农作物秸秆的综合利用刚刚起步,农业面源污染治理产生的眼前利益和经济效益的滞后性使相关技术性措施难以落实,给农业面源污染治理带来了难度。
2 针对农业面源污染治理采取的主要措施
2.1 推进主要农作物化肥使用量零增长的实施 推广测土配方施肥2.13万hm2,把测土配方施肥技术覆盖率提高到95%以上;推广缓释肥料和无公害肥料,进一步提高肥料的利用率,种植绿肥0.27万hm2,增施有机肥,促进土壤有机质提升;推广秸秆还田0.6万hm2。
2.2 推进“农作物农药使用量零增长方案”的实施 指导农民科学选用高效、低毒、低残留农药,推广生物农药,严禁高毒和高残留农药的使用,推广病、虫、草、鼠综合防治技术,建立病虫害绿色防控技术示范区,进一步充实、完善生态调控、物理诱避、生物防治等绿色防控技术体系,组建病虫草鼠专业化统防统治服务队7个,统防统治面积达0.53万hm2,切实降低了农药对生态环境的影响。加强农业“三品”基地建设,全县有机、绿色及无公害农产品种植面积占主要农作物种植总面积的65.1%。已有14个企业的23个农产品获得无公害农产品认证,8个企业的9个农产品获得绿色食品认证。加强对认证“三品”基地的日常指导和检查,重点对基地生产记录台账、农业投入品使用、索票索证落实情况等方面进行检查,有效规范农药、化肥等农业投入品的安全使用。
2.3 降低农膜残留和农作物秸秆污染 烟草站对烟农使用过的农膜进行定量有偿回收,使耕地内农膜残留量减少到25%以内,努力降低农膜的污染;农作物秸秆通过直接粉碎还田、过腹还田、堆沤积肥和养殖业饲料、沼气原料、食用菌基料等多措并举的综合利用方式,力争把农作物秸秆的综合利用率提高到92%以上。
2.4 大力推广节水农业 加快农业生产的节水改造,在台湾农民创业园区、农业合作社、家庭农场、农业项目基地和农业产业示范片推行管道灌溉、喷灌、微灌等先进的节水灌溉技术。
2.5 推广生态养殖模式 积极推广“猪-沼-果(草、茶、林)”、“漏缝地板-免冲洗-减排放”及“生化池处理达标排放”等环保养殖模式,进行粪污资源化利用,实现农牧结合,促使畜禽养殖生态良性循环。全县关闭、拆除猪场131家,拆除猪舍面积5.4万m2,拨付猪舍拆除补助资金805万元,禁养区生猪养殖场已全面关闭拆除,例入升级改造的46家生猪养殖场已全面动工改造。
3 主要存在问题
r业面源污染涉及面广,治理难度大,群众环境生态意识淡薄,看不到农业面源污染造成的生态危害和灾难,没有主动参与污染治理。主要表现在:一是化肥农药的过量和不合理使用;二是畜禽养殖场粪便、污水未达标排放;三是农膜残留和农作物秸秆的污染;四是部分农村生活垃圾还是随意堆放,未集中统一处理;五是政府对农业面源污染的处罚力度不够。
4 农业面源污染治理的对策措施
为着强化农业面源污染的治理力度,笔者认为要加强以下措施:
4.1 强化组织领导 政府要建立健全组织领导机构,层层签订目标责任书,形成一抓到底的污染治理工作格局,全面落实治理农业面源污染的各项措施。
4.2 加大宣传引导及资金投入的力度 注重宣传引导工作,通过报纸、广播电视台、标语、宣专栏、宣传车、短信、微信、举办培训班、发放宣传资料等方式,进一步提高广大群众对面源污染危害的认识,形成全社会共同参与防治面源污染的氛围。农业面源污染治理是全社会的公益事业,各级政府要增加农业环境保护经费的投入,确保农业环境保护工作顺利开展,取得实效。
4.3 严格治理畜禽养殖场粪便、污水 全县所有畜禽养殖场进行排放标准化建设,粪便、污水要经无害化处理后再排放。
某污水处理厂于1992年10月正式投产,二级生化处理,传统活性污泥法工艺,鼓风曝气。在14年的运行过程中,该厂始终致力于加强工艺调控,确保出水达标排放,为水污染治理工作做出了应有的贡献。同时在运行中也发现了一系列问题,在实践过程中,通过技术人员的努力,进行了相应的改进,确保老厂能够发挥应有的作用。
2、存在问题及对策
2.1格栅除污机存在的问题及解决措施格栅是预处理过程中一道关键工艺,它的作用是拦截去除大的固体物质,同时对后续工艺中的污水泵起保护作用,减少一沉池漂浮物,防止工艺管路堵塞。该厂原设计只有一道格栅,格栅间隙为25mm,属中粗格栅类型。存在4点不足:
(1)服务区排水设施为雨污合流系统,雨季栅渣量较多,再加上水量大,水中布条及软塑料制品等杂物被冲过栅条而进入后续构筑物,对水泵特别是潜水泵有较大影响。
(2)该厂无细格栅,一沉池中漂浮物形成的浮渣量很大,去除这些浮渣操作人员的劳动量很大,加上长时间的撇浮渣操作使大量污水又回到格栅井必须二次提升,增加了污水泵的能耗。
(3)只有一道格栅属设计缺陷,格栅出故障,必须停止进水。因此要求格栅除污泥性能可靠。该厂原格栅除污机为高链式格栅除污机,由于扒齿臂材质问题易变形,影响扒齿入槽准确度,除渣效果差,影响生产。
(4)该厂曾在沉砂池出口处安装一台栅距为6mm的细格栅,但由于场地限制,无法加装事故跨越装置,经常跑水,影响生产,被迫拆除。因此,无法增加细格栅。
为解决上述问题,该厂更新了原高链式格栅除污机,安装使用了清源环保机械厂生产的型号为XGS1702-4800、栅距为10mm的回转式格栅除污机,使去除栅渣量大增,给潜水泵的运转创造了良好的条件,确保了生产要求,解决了该厂无细格栅问题和一沉池漂浮物过多的问题。而且该机的电器控制系统较好,可以自动连续清污、定时间隙清污及手动清污多种运行模式,在不同的季节可以改变运转方式,起到节能的效果。
通过实际运行发现,新格栅除污机也有一定缺陷:(1)该机齿扒链为尼龙材质,由于是室外环境,冬夏温度变化大,加上日光照射,齿扒链易老化断裂。更换时十分麻烦。笔者认为,由于室外环境运行,无备用格栅,设备可靠性十分重要。因此,齿扒材料使用不锈钢更为可靠。(2)该机由于连续运转时间长,其作用是捞栅渣,而且重量变化大,齿扒链用力的变化大,两侧起固定作用的止回垫容易脱落,但该零件为非标产品,备件困难。(3)由于受场地限制及资金问题,栅渣自动传送及压榨运输设备没有配套,工人劳动强度大,且栅渣无法做到不落地。以上缺陷在老厂改造时,需加以解决。
2.2脱水机存在问题及解决措施该厂原有脱水机两台,型号为DY2000型带式压滤机,设备为市环保机械厂第一代机型。在运行中表现出很多问题:(1)滤带冲洗装置达不到实际要求,滤带冲洗效果差。滤带清洗是带式压滤机最关键工序,效果不好,无法恢复滤带过水能力,脱水过程无法连续进行。(2)絮凝反应器设计需要改进,泥药混合液入口在反应器上方,内部采用阶梯下落式混合,反应剧烈,而絮凝剂PAM与污泥的调质反应迅速而且易碎,不可逆转,因此反应絮块易被摔碎,在重力脱水段絮块尺寸不够,易跑料。因此对絮凝剂分子量要求太高,而分子量高的PAM价格较贵,另一方面,因跑料造成泥饼产量低。(3)因当时滤网的织造的技术问题,该机滤带接口为金属螺旋销环接口,运转时造成刮泥板磨损严重,泥饼剥落不净,增加滤带清洗难度,而且使用寿命短。(4)原机设计真空辊孔径小,剪切脱水滤水速度慢,效果不好,易跑料,而且辊内滤液排除不净而沉积,使真空辊失去作用,影响泥饼产量。
为了解决运行中的实际问题,在新设备选型上注意了克服老设备的缺陷。更新后的脱水机为DYQ2000型脱水机,该机的特点为:(1)在滤带清洗方面,清洗水箱内喷头为新产品,自然形成的压力比老式喷头压力大,拆解方便。在设备安装时,增加了1台管道增压泵,型号为ISG50-200A,流量11.7m3/h,扬程为0.45MPa.冲洗用水由原来的6m3/h提高到9m3/h,冲洗压力由原机的0.4Mpa提高到0.7MPa,冲洗效果良好,泥饼产量明显提高。(2)压榨段中空辊由一个变两个,且第一个辊直径加大,由原来的ф40cm提高到ф80cm,而且过水孔径加大,容易实现预压榨过程,使污泥絮体中大量表面游离水快速挤过滤带,而使压榨段的污泥含水率降低,减少挤压过程中的跑料,污泥泥饼产量明显提高。(3)絮凝反应器的结构更加合理,泥药混合液由反应器底部进入,内设絮凝搅拌装置,生成的絮体由反应器上口溢出进入重力脱水段,整个反应过程的剧烈度下降,絮体不易打碎,实际运行表明,絮体生成情况良好,与老脱水机相比,对絮凝剂PAM分子量的要求稍有下降。(4)该机的滤带为无接口型,使用寿命长。
经过一段时间的使用,该机基本上克服了老脱水机的不足之处,但仍存在一定问题:(1)进泥管设计直径较小,易发生堵塞。(2)附属设备溶解罐及储药罐管路极易堵塞,加药泵造型上药量偏小。以上问题要与厂家一起逐步改造完善。
2.3设备节能措施
该厂1992年投入使用后,在实际运行过程中存在设备老化,能耗高的问题。在14年的运行管理中,该厂始终将节能降耗作为管理及设备改造的重要课题,污水泵及曝气系统节能改造是工作的重点。
2.3.1污水泵存在问题及解决措施和效果该厂污水泵原设计为4台250WDL立式水泵,每台功率70kw,上水量为1290m3/h(实测),存在问题有:(1)该泵厂家已停止生产,无法备件。(2)水泵填料易磨损,漏水严重,污水四溅,泵房卫生备件差,更换盘根劳动强度大,更换频繁,维修量大。(3)能耗高,效率低。
为解决上述问题,该厂于1999年将4#污水泵更换为飞力泵CP3300LT620型,44kw潜水泵,实测上水量为1330m3/h,能够满足实际要求,运行效果良好。对水泵节能情况进行了实际测量,测得的平均结果为:飞力泵每天耗电760度/d,而老式泵为每天耗电1400度/d,每天可节电640度/d.按现阶段电费0.53元/度计算,一台泵每天可节电339.2元,一年可节约12.43万元,节能降耗效果明显,而且设备维护保养简单,故障率低,还可节约大量维修费用。目前该厂1#污水泵及2台回流泵的更新工作已经完成,运行效果都很好。
2.3.2曝气系统节能问题及措施效果该厂曝气池原设计使用穿孔管曝气装置,由于使用时间长,锈蚀严重,存在堵塞严重,曝气效率低下的问题。而曝气池能耗占整个污水厂能耗的比例很大,是节能降耗的重点。该厂于2002年10月将二组曝气池中西边三个廊道的穿孔管改造为硅橡胶管式曝气管,并于2002年11月1日-30日进行对比实验,在实验条件相同的情况下,同样的鼓风机,同样的进风管,只是曝气器不同,东边是穿孔管,西边是改造后的曝气器,使用便携式溶解氧监测仪测量,西边的溶解氧平均高出东边溶解氧一倍,证明氧利用率比改造前高出一倍,效果良好。
该厂同时对鼓风机进行了实际效果测定,结果表明现在使用的鼓风机产生同样体积的空气耗电量高于现在环保设备市场上同类风机。在不久将要进行的老厂改造中,该厂将选用能耗较低的调频式磁悬浮离心风机,来达到节能效果。
2.4泡沫问题该厂曝气池冬季时常出现大量泡沫,特别是冬季阴天气压低时更为突出。泡沫飘浮在池面上,溢满过道,有时被风一吹,到处飘飞,影响卫生,有时甚至无法取样化验,严重时带起活性污泥颗粒影响正常运行。
经过对泡沫问题进行专题研究,共找出产生泡沫问题的5个原因,并有针对性的采取措施,使冬季泡沫问题得到控制。(1)气温方面的原因。由于气温低,曝气池中产生的气泡不易破碎,容易堆积,这时应对工艺进行调整,适当降低溶解氧等,破坏泡沫堆积条件。(2)进水中表面活性剂物质含量高时,通过鼓风吹脱,易产生大量泡沫,再加上气温条件,极易出现泡沫堆积,因此应查明污染源,采取措施使进水中无发泡物质,泡沫会自然消失。(3)由于该厂东西两组曝气池中使用的曝气器不同,分属中气泡型和微气泡型,西边溶解氧长期比东边高,由于微孔曝气产生的气泡小,不易破碎,易堆积,因此该厂曝气池泡沫西侧比较严重。该厂采取措施将东边穿孔管彻底进行疏通,提高了穿孔管的供气效率,从而使东边曝气池与西侧曝气池的溶解氧趋近,再适当调控,泡沫得到控制。(4)在不久将要进行的老厂改造中,将改造东侧曝气池的曝气器,使东、西两组曝气池一样,都使用管式曝气器,便于溶解氧的调整,提高氧的利用率。(5)当曝气池MLSS过低时,比较容易产生泡沫,因此,在冬季严格控制MLSS在1.5g/l以上,控制泡沫堆积效果明显。