新疆在沙漠中修建污水處理廠 讓沙漠綠樹成蔭
2015年3月發生在甘肅境內騰格里沙漠的違法排污事件，引發了社會廣泛的關注，習近平總書記還對此事件做出重要批示。沙漠生態環境更脆弱，沙漠要發展，更需要環保。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合的有益嘗試，其人工濕地處理出水水質滿足植樹造林、綠化沙漠的條件，并且適合新疆干旱地區的經濟發展現狀。這也是住建部新疆沙漠綠化的污水回用技術研究項目（06-K4-24）的部分成果。
1工程實施背景
新疆和田皮山縣獨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質產區。但是皮山縣地處塔克拉瑪干沙漠南緣，風沙集中出現在3～9月,月平均沙塵日數為19.4～26.1d，5月最多達26.1d，其危害十分嚴重，生態環境的惡化已制約了皮山縣的經濟發展，并威脅著皮山縣人民的生產生活。然而干旱少雨的氣候和匱乏的水資源，使得生態環境的改變尤為困難，那么開源節流，將污水處理與沙漠綠化相結合就成為必由之路。
皮山縣污水設計排放量近期（2007年）為5000m3/d，遠期（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年疆維吾爾自治區計委批復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。經核算運營成本為0.59元/m3，污水處理總成本為0.26元/m3。
2.1污水處理規模
近期：5000m3／d，遠期：8000m3／d。
2.2.進、出水水質
皮山縣的工廠主要有食品廠、面粉廠和建材廠等，且生產規模較小，因此可以確定皮山縣城污水以生活污水為主，其水質與生活污水性質相似。
表1工程進、出水水質
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主要構筑物設計參數
（1）進水控制井。尺寸：L×B=3.0m×1.6m，鋼筋混凝土結構。設電動、手動閘板2個。
（2）格柵。設人工、機械格柵各一套，一用一備，機械除渣；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；有效水深1.5m，泥層厚度0.5m，保護高度0.8m。單池污水停留時間為14h。
（4）表面流型人工濕地。采用4組并聯工作，每組采用3級串聯運行。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。水力負荷：4cm/d，水力停留時間：10d，流速：61.8m/d，布水時間：7d/周，年運行天數約：300天。
圖1人工濕地
3工藝運行與管理
3.1科學控制水位
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冰，在入冬前,將水面提升40～50cm,當水面完全冰凍后再調低水位，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,可以保持濕地系統中的水溫較高。
污水存儲在濕地中，基質中的微生物對污水中有機物進行緩慢分解，對污水的凈化產生了一定的影響，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的處理效果影響較小。
3.2進、出水裝置的清理
定期檢查進出水裝置，清除管道中的沉積物，防止管道堵塞、水流不暢，保持進出水的均衡性，以獲得預期的處理效果。
3.3堤壩的維護
定期檢查圍堰堤壩，以防發生滲漏，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
每年秋天由農牧民自愿將濕地中的蘆葦收割，一方面可以為農牧民自己增加一些經濟收入，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物的作用。根據新疆南疆地區已有的土沉淀池的運行經驗，每年在秋季將土沉淀池中產生的污泥清除，采用自然干化的方式進行干化（含水率達到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口徑蒸發器多年平均蒸發量為2178.9mm，因此人工濕地年蒸發水量為：206×50.6×3×4×2178.9/1000=68135.95m3。
近期年設計可利用水量為：
（5000×365-11766.06）=175.69×104m3。
根據本項目前期用處理后污水灌溉的120畝防風林試驗田所測得的每畝防風林的灌溉標準為700～800m3/(畝˙年)，每畝地可以植樹95～100棵。考慮到沙漠綠化前期的水土保持較差，防風林灌溉標準取上限值，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。
設每塊灌溉田為（500×50）m2，則應開辟的條田數為：（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環境效益
前期120畝的防風林試驗田，在皮山縣城邊上構成了一道綠色長廊。
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景，而且其防風固沙效果顯著，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。
據皮山縣政府網2011年11月21日報道，2011年皮山縣完成人工造林15608畝，其中防護林8602畝。由環評數據可知，縣城地表水、地下水水質逐年提高。2017年處理水量將達到8000m3/d，二期污水處理工程將發揮其冬儲夏灌的作用，能夠種植更多樹木，改造沙漠、恢復沙漠植被、保護當地的生態環境。
5.2經濟效益
按遠期2017年處理水量8000m3/d計算，由年排污費收入146萬元、年節約綠化用水費用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生的經濟效益為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濟效益約為297萬元。
5.3社會效益
植樹造林能控制水土的流失、防風固沙，能夠消除空氣污染，美化環境。據測算，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公頃樹木在生產季節可吸收SO21005kg，放出氧氣735kg。
因此該工程的實施不僅改善了皮山縣城的自然環境，同時還緩解了區域性的惡劣生態環境，而且也為干旱的沙漠地區開辟了另一種水資源，為沙漠地區的綠化做出了自己的貢獻。6結論對于地貌和氣候條件與皮山縣類似的城鎮，采用人工濕地系統處理污水，其處理后的水質滿足植樹造林、綠化沙漠的應用條件，且適合當地的經濟技術發展現狀。
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