2015年3月发生在甘肃境内腾格里沙漠的违法排污事件，引发了社会广泛的关注，习近平总书记还对此事件做出重要批示。沙漠生态环境更脆弱，沙漠要发展，更需要环保。这里我们要介绍新疆皮山县将污水处理与沙漠绿化工程相结合的有益尝试，其人工湿地处理出水水质满足植树造林、绿化沙漠的条件，并且适合新疆干旱地区的经济发展现状。这也是住建部新疆沙漠绿化的污水回用技术研究项目(06-K4-24)的部分成果。
1工程实施背景
新疆和田皮山县独特的地理和气候条件，使得这里成为一个石榴和西红花的优质产区。但是皮山县地处塔克拉玛干沙漠南缘，风沙集中出现在3～9月,月平均沙尘日数为19.4～26.1d，5月最多达26.1d，其危害十分严重，生态环境的恶化已制约了皮山县的经济发展，并威胁着皮山县人民的生产生活。然而干旱少雨的气候和匮乏的水资源，使得生态环境的改变尤为困难，那么开源节流，将污水处理与沙漠绿化相结合就成为必由之路。
皮山县污水设计排放量近期(2007年)为5000m3/d，远期(2017年)为8000m3/d，而对于皮山县这个极度缺水的县城来说，这部分水资源是十分宝贵的。按每亩800～1000m3/年的用水量来算，每年可改造2000亩沙漠。
在此背景下，2003年疆维吾尔自治区计委批复皮山县污水处理厂厂址选在县城东北面的6.5km沙漠中，污水厂总用地2000亩。处理出水主要用于荒漠绿化灌溉，污泥自然干化后可用作绿化肥料。
2皮山县排水工程概况
本工程固定投资为1270.35万元，流动资金为10.00万元，工程总投资为1280.35万元。经核算运营成本为0.59元/m3，污水处理总成本为0.26元/m3。
2.1污水处理规模
近期：5000m3/d，远期：8000m3/d。
2.2.进、出水水质
皮山县的工厂主要有食品厂、面粉厂和建材厂等，且生产规模较小，因此可以确定皮山县城污水以生活污水为主，其水质与生活污水性质相似。
表1工程进、出水水质
2.3处理工艺
污水→格栅→土沉淀池→人工湿地→消毒→植树造林(绿化沙漠)。
2.4主要构筑物设计参数
(1)进水控制井。尺寸：L×B=3.0m×1.6m，钢筋混凝土结构。设电动、手动闸板2个。
(2)格栅。设人工、机械格栅各一套，一用一备，机械除渣;栅条间隙10mm，宽度0.6m。格栅间建筑面积104.52m2。过栅流速0.9m/s。
(3)土沉淀池。尺寸：L×B=30m×90m，两座并联;有效水深1.5m，泥层厚度0.5m，保护高度0.8m。单池污水停留时间为14h。
(4)表面流型人工湿地。采用4组并联工作，每组采用3级串联运行。每个湿地的尺寸：206m×50.6m，水层深度为0.4m，围堰总高度1.05m，其中超高0.2m。水力负荷：4cm/d，水力停留时间：10d，流速：61.8m/d，布水时间：7d/周，年运行天数约：300天。
图1人工湿地
3工艺运行与管理
3.1科学控制水位
皮山县属大陆性气候，年平均气温11.8℃，最热七月平均气温25.4℃，最冷一月平均气温-6.1℃。全年中一月份水面结冰，在入冬前,将水面提升40～50cm,当水面完全冰冻后再调低水位，这样在冰冻层下即可形成空气隔离层，由于上面有冰雪覆盖,可以保持湿地系统中的水温较高。
污水存储在湿地中，基质中的微生物对污水中有机物进行缓慢分解，对污水的净化产生了一定的影响，但是由于冰期较短，且湿地对污水有储存、沉淀和缓慢的分解作用，因而冬季气温较低时对皮山县人工湿地污水处理系统的处理效果影响较小。
3.2进、出水装置的清理
定期检查进出水装置，清除管道中的沉积物，防止管道堵塞、水流不畅，保持进出水的均衡性，以获得预期的处理效果。
3.3堤坝的维护
定期检查围堰堤坝，以防发生渗漏，并定期清除堤坝上的杂草，避免杂草与湿地中的芦苇形成竞争，影响其生长。
3.4植物的管理
每年秋天由农牧民自愿将湿地中的芦苇收割，一方面可以为农牧民自己增加一些经济收入，另一方面可以使来年春天湿地中的芦苇生长得更加旺盛和美观。
3.5土沉淀池污泥的清除
土沉淀池在沉淀悬浮物的同时，还兼有氧化分解有机物的作用。根据新疆南疆地区已有的土沉淀池的运行经验，每年在秋季将土沉淀池中产生的污泥清除，采用自然干化的方式进行干化(含水率达到80%)后，可用作植树造林的肥料。4处理后污水用于绿化沙漠皮山县水文站20cm口径蒸发器多年平均蒸发量为2178.9mm，因此人工湿地年蒸发水量为：206×50.6×3×4×2178.9/1000=68135.95m3。
近期年设计可利用水量为：
(5000×365-11766.06)=175.69×104m3。
根据本项目前期用处理后污水灌溉的120亩防风林试验田所测得的每亩防风林的灌溉标准为700～800m3/(亩˙年)，每亩地可以植树95～100棵。考虑到沙漠绿化前期的水土保持较差，防风林灌溉标准取上限值，则近期污水处理后可以灌溉的沙漠面积为：175.69×104/800≈2196亩，可以植树：(20.9～21.9)万棵。
设每块灌溉田为(500×50)m2，则应开辟的条田数为：(2196×666.67)/(500×50)≈59(块)
其中：灌溉总渠长100m，灌溉支渠长200m，素混凝土护砌的配水毛渠长3000m，集水沟渠(土筑)长2300m。5处理后污水绿化沙漠的效益分析5.1环境效益
前期120亩的防风林试验田，在皮山县城边上构成了一道绿色长廊。
图2种植的新疆杨
图3种植的沙拐枣
2007年的污水处理量为5000m3/d，由此可植树造林2196亩，种植树木约21.9万棵，不但形成了一道靓丽的风景，而且其防风固沙效果显著，县城的沙尘天气大幅减少，并带动了皮山县植树造林的工作。
据皮山县政府网2011年11月21日报道，2011年皮山县完成人工造林15608亩，其中防护林8602亩。由环评数据可知，县城地表水、地下水水质逐年提高。2017年处理水量将达到8000m3/d，二期污水处理工程将发挥其冬储夏灌的作用，能够种植更多树木，改造沙漠、恢复沙漠植被、保护当地的生态环境。
5.2经济效益
按远期2017年处理水量8000m3/d计算，由年排污费收入146万元、年节约绿化用水费用210万元、绿化沙漠带来的间接收入101万元等各项计算所得沙漠绿化产生的经济效益为457万元，扣除沙漠绿化投入的成本160万元，全年绿化沙漠的综合经济效益约为297万元。
5.3社会效益
植树造林能控制水土的流失、防风固沙，能够消除空气污染，美化环境。据测算，1公顷阔叶林一年能过滤、滞留尘埃50~70t，还能吸收SO2、NO2等对人体健康有毒害的气体。1公顷树木在生产季节可吸收SO21005kg，放出氧气735kg。
因此该工程的实施不仅改善了皮山县城的自然环境，同时还缓解了区域性的恶劣生态环境，而且也为干旱的沙漠地区开辟了另一种水资源，为沙漠地区的绿化做出了自己的贡献。6结论对于地貌和气候条件与皮山县类似的城镇，采用人工湿地系统处理污水，其处理后的水质满足植树造林、绿化沙漠的应用条件，且适合当地的经济技术发展现状。
