城市污水用于农田灌溉的研究

城市污水用于农田灌溉的可行性研究
赵宏杰邯郸职业技术学院056001
摘要：污水的土地处理系统是利用土壤－微生物－植物系统的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的总和净化功能处理城市污水及一些工业废水，使水质得到不同程度改善，实现废水资源化与无害化的常年性生态系统工程。

而污水是水量稳定、供给可靠的水源。

对污水进行适当处理，达到目标用途要求的水质标准，实现污水资源化，使之成为多种用途的水资源，可在很大程度上缓解水资源的紧缺状况。

将经过土地处理系统处理的污水用于灌溉是污水资源化的主要途径之一。

关键词：土地处理系统灌溉污水资源化
1水资源现状
众所周知，我国是一个贫水国家，淡水资源非常短缺，河川多年平均径流量为2.62亿m3，人均占有量2000m3/a左右，为世界人均占有量的1/5，居世界第110位。

水资源短缺和水污染是我国面临的两大水资源问题。

其中，水污染问题越来越突出，并且，水污染使得水资源短缺问题更加严重。

从河北省水资源现状来看，河北省人均水资源量为302立方米，单位面积水资源量为10.9万立方米/平方公里，单位耕地水资源量200立方米/亩，分别为全国水资源平均值的13.8%，36.5%和13.9%。

而且，河北省的水资源量正呈逐渐减少的趋势，河北省的地表水资源量从五十年代的304.7亿立方米减少到了2008年的128亿立方米，而其中有55%的水资源都用于农田灌溉
2农田灌溉现状
在我国，占全国用水总量80%左右的农田灌溉，存在着三大突出矛盾：一是水资源严重不足，制约着农业灌溉面积的进一步扩大和现有灌溉面积保证程度的提高。

近十多年来，我国每年受旱面积在2000万—2700万hm2,每年约有670万hm2灌溉面积得不到灌溉。

由于缺水，我国每年少产粮食700亿—800亿kg。

二是已经开发利用的水资源浪费严重。

加之不少地方由于灌溉工程老化失修、灌区灌溉用水管理不善和灌水技术落后等原因，灌溉水的利用率很低，平均只有40%左右，而发达国家的灌溉利用率可达80%—90%。

三是可利用的水资源遭受严重污染，为进一步利用带来很大困难。

上述问题的存在，导致农业水土资源与生态
环境的不断恶化。

以至于影响我国农业和整个国民经济的可持续发展。

3 污水用于农田灌溉的意义
污水是水量稳定、供给可靠的水源。

对污水进行适当处理，达到目标用途要求的水质标准，使之成为多种用途的水资源，可在很大程度上缓解水资源的紧缺状况。

将经过适当处理的污水用于灌溉是污水资源的主要用途之一。

污水灌溉的作用主要表现在三个方面：节水、节肥、消除污染。

我国仅县级以上城市污水年排放量已经超过400亿立方米，如果计入县级以下城镇和乡村产生和排放的污水，全国污水年排放量超过600亿立方米，与黄河的年径流量相当。

充分利用这些污水资源灌溉农田，可以节约大量淡水资源。

城市污水不仅对缺水地区是宝贵的水资源，而且污水中含有氮、磷、钾三种肥料要素，和钙、镁、锰、铜等多种微量元素及丰富的有机质，这些都是作物生长所需的营养成分。

将污水适当处理并合理用于灌溉，可以节省大量化肥，提高作物产量，还可以改善土壤物理化学性质，提高土壤肥力，有利于农作物的生长。

据调查资料推算，全国每年排放的污水（按400亿吨计）中含有的营养物相当于45亿斤硫铵和17亿斤过磷酸钙，可见其可利用的价值。

据中科院林业土壤研究所等单位1980年调查，污灌后土壤中腐殖质和全氮量增加，氮化细菌、酚细菌、硫细菌和微生物总数都有所增加，土壤酶的活性也有所提高，尤其是活性胡敏酸含量增高，是污灌土壤肥力提高的重要标志。

污灌后，由于土壤理化性质改善，土壤肥力提高，因而促进粮食获得大幅度增产。

全国各地经验表明，合理污灌后一般增产显著。

可见，合理利用污水灌溉是促进农业生产发展、节约资金和能源的良好举措。

从污水处理（处置）的角度看，污水灌溉系统对污水中营养物的充分利用，就是对污水中污染物的去除。

土壤是一个巨大的天然细菌床。

污水灌入农田后，其中悬浮物质和胶体被土壤截留，在土粒表面形成薄膜，这层薄膜里充满了微生物，能吸附污水中的有机物质，再加上太阳曝晒、空气氧化、物理吸附、植物与微生物吸收、降解、化学分解等一系列物理化学和生物化学变化，使一些有毒有害物质失去原有活性或被降解，起到净化污水的作用。

4我国污水灌溉发展过程
我国利用生活污水和人畜粪尿灌溉农田的历史悠久，有组织的领导和研究污
水灌溉始于1957年，1958年召开全国第一次污水灌溉农田会议，1959年召开全国工业废水处理和污水综合治理会议，确定了“变有害为无害、充分利用”的原则。

之后，北京、天津、西安、抚顺、石家庄等城市开辟了大型污水灌区。

1961年我国第一个《污水灌溉农田卫生管理试行办法》颁布实施；1979年试行《农田灌溉水质标准》（TJ24—79），1992年正式颁布（GB 5084—92），进一步规范了污水灌溉的发展。

我国污水灌溉的发展过程，主要随着工业及城市费污水排放量的增加及农业水危机的加剧而变化，可划分为3个时期，即50年代的自发灌溉起步时期，60—70年代的迅速发展时期，80年代后的稳步发展时期。

第一个时期，当时国内对环境问题认识不深，普遍认为污水灌溉可为农业增加水肥资源，又可给工业废水找到出路，应当大力发展。

由于当时废污水排放量也不大，到1963污灌面积仅有4.2万hm2，污灌对农村水环境的影响不明显。

第二个时期，从60年代后期到70年代后期，由于废污水排放量的日益增多，以及农业用水的日见紧张，许多大、中城市近郊和工矿区附近的农田越来越多的利用污水灌溉。

1978年全国灌溉面积为33.3万hm2，到1980年猛增到133.3万hm2。

第三个时期，是从80年代开始，随着国民经济的快速增长，城市及工业废污水排放量迅猛增加，环境问题逐渐引起了社会的关注，人们普遍对污水灌溉造成的水、土、粮污染开始产生怀疑。

污水灌溉面积增加速度没有70年代那么快，到1998年发展到361.8万hm2，占全国总灌溉面积的7.3%。

这个时期由于污水灌溉总的面积大，加之管理工作跟不上，大部分废污水未经过处理（特别是乡镇企业）直接用于灌溉，造成了部分农田严重污染，而且对农村水环境构成了威胁，特别是近年来水污染农田的事故不断发生。

我国污水灌溉的农田主要集中在北方水资源严重短缺的海、辽、黄、淮四大流域，约占全国污水灌溉面积的85%。

大型污灌区主要集中在北方大、中城市的近郊县，其中包括全国五大污水灌区的北京污灌区、天津武宝宁污灌区、辽宁沈抚灌区、山西惠明污灌区及新疆石河子污灌区。

这些污灌区存在的主要问题表现在：（1）污水处理跟不上，污灌水质超标、农田污染增多。

（2）污灌面积盲目发展，监控、管理体系不健全。

（3）河道灌溉功能退化，在城市郊区大都变成污水排放的河道。

（4）污水灌溉研究严重滞后。

5 土地处理系统
土地处理系统是一种污水处理的生态工程技术。

它是利用土壤—微生物—植物系统的陆地生态系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能处理污水，使水质得到不同程度改善，同时通过对营养物质和水分的生物地球化学循环，促进绿色植物生长并使其增产，实现污水资源化与无害化的技术，是生态学四大基本原理在水资源领域的具体应用。

其原理是通过农田、林地、芦苇地等土壤—微生物—植物系统的生物、化学、物理等固定、降解作用对污水中的污染物实现净化并对污水中氮、等资源加以利用。

同时由于土地处理系统从土表层到土壤内部形成了好氧、缺氧和厌氧的多项系统，有助于各种污染物质在不同的环境中发生作用，最终达到去除或消减污染物的目的。

6 土地处理系统在我国的应用前景
土地处理系统具有一次性投资小（相当于二级生化处理的20%—30%）、运行费用低、操作管理方便、出水水质可以再生利用等优点，发达国家已经普遍采用。

由于我国发展水平不高对该项技术推广不够，制约了城市污水的处理及回收利用，只要予以重视，在技术可行的地区，生态处理工程一定能够加快城市污水资源化的进程。

土壤—微生物—植物系统是生物圈的基本单元，不仅是土地处理系统的主要组成部分，也是环境的主要组成部分。

无论采用五种类型中何种土地处理技术都包括植物，这些植物除了对系统中的污染物质进行生物、化学、物理等固定、降解作用外还兼有一定的经济效益，并能起到绿化环境、调节气候、防止水土流失等促进周围环境良性循环的作用。

总之，土地处理系统是一个完整的生态系统，他形成了内部闭合的良好性循环并具有较好的经济效益和生态效益，是正在不断得到研究应用和发展的污水处理使用新技术，具有投资低、操作简单、维护和运行费用低廉、出水水质好、增加绿地面积、改善和美化生态环境等优点。

因此，土地处理系统在我国有着极其广阔的应用前景。

在一定的污水处理条件下，针对不同的作物和土壤条件，采用适宜的灌溉技术和灌溉制度，已达到最大限度减少污水灌溉带来的各种环境问题。

如何合理有效的利用城市污水，真正发挥污水灌溉的效益，避免造成负面影响，关键是制定
针对污水灌溉的合理的灌溉制度、研究污灌条件下的灌水方法以及能够兴利避害的适宜污灌灌水技术，在农田环境监测基础上建立污灌系统的运行管理模式，这些都是将污水灌溉纳入农业可持续发展的良性循环的重要基础和前提。

参考文献：
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5．籍国东．我国污水资源化的现状分析与对策探讨．环境科学进展，1995 6．国家环境保护局．1999年中国环境状况公报．环境保护，2000。