污水灌溉问题分析

第34卷第1期黑龙江水专学报Vol.34,No. 12007年3月Journal of Heilongjiang Hydraulic Engineering CollegeMar. ,2007文章编号: 1000- 9833(2007)01 - 0092 - 03污水灌溉问题分析王桂宾(华北水利水电学院,郑州450011)摘要:介绍了污水淄溉的概念方式及其发展历史,指出在当前水资源紧张和污藏技术已经比较成熟的情况下进行污水灕溉的可行性,重点介绍了以色列的污水滥溉优化模型,最后提出污水灩溉存在的问题并给出了相应的对策。关键词:农业灌溉;污水处理;離溉优化;污滩技术中图分类号:X703文献标识码:AAnalysis on Problems of Sewage IrrigationWANG Gui-bin(North China University of Water Conservancy and Electric Power, Zhengzhou, 450008 ,China)Abstract: The concept, its mode and historical development of sewage irrigation is introduced, It indicates thatwater resource is short and wastewater irrigation technology is already relatively mature, so sewage irrigation isfeasible at present. In addition, the optimization model of sewage irigation in Israeli is mainly introduced. Finally the authors proposes problems of sewage irrigation and gives the corresponding countermeasures.Key words:agriculture rrigation; sewage disposal; irigation optimize; wastewater irigation technology1污水灌溉的概念及方式2我国污水灌溉发展历史回顾污水就是经过人类活动使水质在物理性质、化我国污水灌溉的发展大体可划分为3个阶段:学性质及生物性质方面发生变化的水。污水灌溉就1957年以前为自发灌溉时期,自20 世纪40年代是人们有意识有目的地利用土壤环境自净功能使污起,在北京附近开始利用工业与生活废污水进行农水资源化的重要应用工程措施,利用经过适当处理田灌溉;1957~ 1972年为初步发展时期,开始兴建的工业污水、生活污水来灌溉农田。污水灌溉工程,污水灌溉得到了初步发展;1972年污水灌溉主要有纯污灌溉和清污混灌(或清污至今为迅速发展时期,尽管1972年在石家庄召开了轮灌)两种方式。纯污灌溉是利用工业废水或城市全国污水灌溉会议,制定了“积极慎重"的发展方针，生活污水作为农业长期的灌溉水源。这种灌溉方式并制定了污水灌溉暂行水质标准,但由于自20世纪适当采用可以提高农作物产量,臧轻城市污水对水80年代中后期,随着我国北方地区水资源短缺的加体的污染;但长期或过量不合理灌溉,会造成土壤和剧和我国南方地区乡镇企业的迅猛发展,使得我国地下水污染,农作物毒物富集,危害人们身体健康，污水灌溉面积得到迅速扩大。据统计,我国1999年甚至使整个生态系统遭到严重破坏。清污混灌是利污水排放量达401 x 10* m' ,污水灌溉面积从1963用工业废水或城市污水作为农业灌溉的补充水源。年的4.2x 10* hm2发展到1998年的361.8x 10*这种方式既利用了废污水中的氮、磷、钾等营养物hm2,占全国灌溉总面积的7.3%,特别是20世纪.质,又可以使有害物质不致在农作物中富集,在解决70年代末至90年代中期,污水灌溉面积由33.33x城市废污水排放与农业用水不足的问题上取得了双10* hm2猛增到333.33x 10* hm2。从地域分布上,贏，因此在实际中得到了广泛应用。我国污水灌溉的农田主要集中在北方水资源严重短缺的中国煤化工j全国污水灌溉面积的8CH.CN MH布在我国北方大中收稿日期:2006 -08-17城市的近郊区,这些地区属十水肥并重的污水灌溉作者简介:王桂宾(1981 - ),男,山东潍坊人,主要从事节水农业区。此外,秦岭淮河以南和青藏高原以东为我国污与水土环境研究。水灌溉中的重肥污水灌溉区。第1期王桂宾.污水灌溉问题分析93质水,二级出水,三级出水);k为季节(k=1,2);l3 '水资源紧缺与污水灌溉的可行性为地域(l=1,2); W..k..为对于作物i季节k在l我国是一个水资源匮乏的国家,人均水资源占地区的水量; ...分别为效益、成有量不到2200m',只有世界人均占有量的1/4,居本和损失( $/m')。世界第110位,被列为13个贫水国之一-。农业生产最大值以对整个地区和每-种作物、每种类型缺水达300x 10* m'/a,受旱面积约2x 10* km'。我的水为约束条件,另外的约束视为季节性和存储体国还存在水资源地区分布不均,南方水资源总量约积。目标函数的分配受与肥料和水(使用和过滤)相占全国总量的80%,北方水资源总量不到全国的关的中间函数的影响。20% ,雨量和河流径流量的年季变化差异也很大1。W.,W.,W.分别为供水量，用水量,滤过的量目前的污水处理技术已经比较成熟，采用较多(kg/hm?)。且的处理技术为生化和物化结合的工艺流程,其主体W。=W,+W,是以生化处理为主的二级处理,然后根据不同用途F,F,, F分别为供肥料量,使用量,滤过的量的需求,可以附加物化处理工艺。现在的处理技术(kg/hm2)。且.完全可以满足低质量用水对水质的要求,实现安全F。=F+F回用。污水处理厂的二级出水便可以满足农业灌溉效益表示为的水质要求。污水的再生处理成本比海水淡化低廉,其基建U.k.= Y.,,e.(F., W.)+ se.(W.)投资比远距离引水经济很多,而且回用水在合理使(2)用时基本上可以替代新鲜水。城市污水经二级处理式中..为农产品和清偿的价值( $ /m3 );l..e..后可以就近回用于大部分农业部门,无需支付再生为对含水层补水的贡献( $ /m')。费用,以二级处理为原水的工业净水厂的制水成本成本估算为一般低于甚至远低于以新鲜水为原水的自来水厂,D..e.=CT; + CI+CL;+ CF,(3)这是因为取水距离大大缩短,节约了水资源费、远距式中CT;为水处理或生产水的成本( $ /m2);CI,为离输水费和基建费。贮水成本( $ /m');CL;为输水成本( $/m' ); CF.,根据一些城市多年利用城市处理污水灌溉农田为肥料价格( $/m')。的经验,在正常运行条件下,由污水灌溉提供的水分损失为和肥分促进了农业的增产。有资料显示,小麦和谷D..k.I= D..,.(F,)+ DS,k. + DH,.类可增产1 500 kg/hm2 ,约增产20%。用城市污水(4)处理厂出水灌溉农田的另一个优点是节省大量化式中DA.e.为含水层损失( $/m);D5S,.e.I为土壤肥,因为出水中仍含有总氮30~ 40 mg/L,总磷5~损失( $ /m3);DH.i为健康损失( $ /m')。7mg/L,这相当于在农田上施加TN150~优化方法采用线形规划程序3}]。200 kg/hm?和TP 25 ~ 35 kg/hm'。合理地使用污水灌溉,可获得比清水灌溉更大的经济收益。5污水灌 溉尚需解决的问题及对策4污水灌溉优化模型5.1污水灌溉造成 土壤的污染在回用水灌溉区要考虑到有些农作物适合用回由于污灌所用的水来源于城市污水、工业污水用水灌溉,而有些农作物则适合用间歇灌溉的方式。或混合污水,其中含有大量的有机污染物、无机污染以色列科技人员开发了- -种同时决定农作物组成和物以及重金属、有毒非金属等。长期使用水质不符水源的优化模型,该模型以净效益为最大目标函数,合标准的污水灌溉，特别是使用未经处理的污水灌以允许硝酸盐滤过的程度作为严格的约束()。模型溉将对灌区土壤产生严重污染[4)。当土壤中有害物质成分过大时+壤将不能再继续使用,需要进行治以净效益为最大目标函数理。中国煤化工水有机物具有很MaxZ =习,见，习。l./i.eU..-强的冷MHCNMHG示准的有机污染物.C..- ..)](1)进人农田,在环境容量的容许范围之内,不会造成农式中MaxZ为最大净效益;i为作物类型(玉米棉田污染。因此必须严格控制污水超标排放,大力推花、小麦、花生、马铃薯和其它蔬菜等);j为水质(优行灌溉污水预处理技术。94黑龙江水专学报第34卷5.2 污水灌溉对农作物的影响(2)污灌不当造成浅层地下水污染。根据对全污水中所含的污染物质常常很复杂,它们对于国37个污灌区的普查评价结果表明,地下水的综合农作物的影响也各有不同,污染物对作物的影响主污染系数P<1的仅4个,说明地下水污染比较普要表现在:①污染物对作物产量的影响;②污染物在遍,但P>2的污灌区也只有4个,说明多数污灌区作物中的残留累积量。由于污水的水肥效应而使灌属于轻度污染[5]。区作物增产,这是正面效应。污水灌溉对环境的影在地下水的超标污染物中,多数为酚,但是它的响是长期的、积累型的,其污染物的迁移、转化和积毒性较小,所以多数不会构成对人体的伤害,也有少累的机理十分复杂,在现有的研究成果上应进一- 步数污灌区出现重金属污染物超标。在许多污灌区的加强其对土壤肥力农作物生理变化和产量的影响农村地下水为饮用水源,因此浅层地下水的污染对研究。人体健康有很大危害。5.3污水灌溉对地下水的影响(3)污灌对环境卫生的影响。当污灌水中的污污水灌溉使用不当将造成灌区地下水污染。对染物大于土壤的 自净能力时,将造成环境污染,污水地下水的污染情况由多种因素决定，如污水灌溉的中的有毒有害物质以及病菌、寄生虫卵,直接危害人年限,污染物的种类和性质,土壤的类型和性质,灌体健康,导致肝炎、腹泻等肠胃疾病的增多。根据调溉水量,区域的地形、地貌和水文地质条件等。对这查,在有些污灌区肝病、胃炎肺心病癌症的发病率些因素必须经过实地调查和试验研究,方能分析和高于对照区。确定它们对地下水的影响。地下水一旦受到了污染因而必须建立健全污水灌溉管理体系。在污水将很难恢复,其后果将是非常严重的。灌溉区建立水土环境监测体系和水环境信息网,完目前我国污灌区的地下水污染的原因多是因为善污水灌溉水质标准及其实施方案的落实;实现对使用了未经处理的污水灌溉农田,水质不符合农田污水灌溉区的规范化管理,从组织管理上保证污水灌溉水质标准。另外,不合理的利用污水灌溉农田灌溉农业的可持续发展。也是造成环境污染的原因,不适合污灌的地区不能6结语进行污灌,如在土地渗透性强，地下水位高,含水层露头处以及集中的饮用水源处不适合污水灌溉。污水灌溉是解决干旱地区农业缺水问题的有效5.4污水灌溉对居 民健康的影响途径,同时减少了向水域的排污量,带来了可观的环(1)污水灌溉污染了农作物。有些污灌区群众.境效益,但也应充分认识到污灌的很多不利影响,因反映,污灌区粮菜味道不好,蔬菜易腐烂、不易储存，此污水灌溉要因地制宜,合理规划;灌溉前要对污水土豆畸形、黑心。长期食用含有较多有害物质的农进行处理,并加强对污水灌溉的规范化管理,深人、作物,对人体有较大危害,有可能引起很多疾病。系统地开展污水灌溉的科学研究工作。参考文献:[1]张永伟,满守刚,孙家国. 中国水资源紧缺原因及解决对策[J].黑龙江水专学报,2001 ,28(2):25 -27.[2]陈竹君 ,周建斌.污水灌溉在以色列农业中的应用[J].农业环境保护,2001 ,20(6);42 -46.[3]邢丽贞,孔 进. 城市污水回用于农业的技术经济分析[J].环境科学与技术,2003,26(5):23 -24.[4]孙宝华。 关于污水灌溉问题的探讨([].环境科学动态,2005,(2):54- s5.[S]吴吴.开封市污 水资源化和经济效益分析研究[D].郑州:华北水利水电学院,005.中国煤化工MYHCNMHG