農(nóng)村不同排污方式水質(zhì)調(diào)查與治污新策略

朱木蘭，黃永福，李地金，王思越，陳 恩

（1.廈門理工學(xué)院 水資源環(huán)境研究所，福建 廈門 361024；2.福建省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，福建 福州 350001）

1 研究背景

目前全國(guó)各地正在積極推進(jìn)農(nóng)村生活污水整治工作，而分散式處理設(shè)施是農(nóng)村生活污水的主要治理措施，其處理工藝的選擇不僅取決于處理設(shè)施出水水質(zhì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，還與設(shè)施的進(jìn)水水質(zhì)密切相關(guān)。筆者在農(nóng)村實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)村分散式污水處理設(shè)施通常設(shè)置在緊鄰村莊的村外空地、各家各戶產(chǎn)生的污水經(jīng)村莊的排污系統(tǒng)或稱污水收集系統(tǒng)進(jìn)入分散式處理設(shè)施（對(duì)于污水產(chǎn)生的源頭即村莊而言，這個(gè)系統(tǒng)是污水排放系統(tǒng)即排污系統(tǒng)，而對(duì)于設(shè)置在排污系統(tǒng)末端的污水處理設(shè)施而言，這個(gè)系統(tǒng)又稱作污水收集系統(tǒng)）。有些村莊的排污系統(tǒng)直接利用了村莊原有的明渠式或暗渠式的雨污合流式排水溝，有些村莊則廢棄村莊內(nèi)原有的明渠排水系統(tǒng)重新建設(shè)排污管網(wǎng)以實(shí)現(xiàn)雨污分流，且后者逐漸在農(nóng)村污水治理工作中成了主導(dǎo)趨勢(shì)。顯然，設(shè)置在排污系統(tǒng)末端的污水處理設(shè)施其進(jìn)水水質(zhì)不僅與源頭各家各戶所產(chǎn)生的污水水質(zhì)密切相關(guān)，而且還與排污方式有關(guān)。

然而，不同類型的排污方式或稱污水收集方式對(duì)污水處理設(shè)施進(jìn)水水質(zhì)具體會(huì)產(chǎn)生多大程度的影響，選擇何種排污方式更有利于農(nóng)村污水的治理效果，一直以來(lái)未能引起足夠的關(guān)注，也因此缺乏相關(guān)調(diào)查研究與明確的定論。雖然目前已有不少研究者針對(duì)農(nóng)村生活污水水質(zhì)特征開展了調(diào)查研究，但已有的這些研究或簡(jiǎn)單匯總農(nóng)村生活污水的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)如酸堿度pH、化學(xué)需氧量COD、五日生化需氧量BOD5、總磷TP、總氮TN、氨氮NH3-N和懸浮物SS等的取值變動(dòng)范圍［1-2］，或局限于從季節(jié)、區(qū)域、農(nóng)戶經(jīng)濟(jì)收入等方面來(lái)分析農(nóng)村生活污水的水質(zhì)變動(dòng)情況［3-5］，鮮見(jiàn)有針對(duì)不同排污方式如管道排污或排水溝排污來(lái)分類開展農(nóng)村生活污水水質(zhì)調(diào)查。因此，在農(nóng)村污水整治工作中，排污系統(tǒng)或稱污水收集系統(tǒng)其最佳方式選擇一直缺乏科學(xué)合理的判斷依據(jù)，對(duì)排污方式即污水收集方式的選擇往往簡(jiǎn)單效仿城市做法僅從環(huán)境衛(wèi)生、雨污分流需要等出發(fā)而采用管網(wǎng)，缺少?gòu)乃|(zhì)這個(gè)層面上進(jìn)行分析比較與選用。

筆者在農(nóng)村實(shí)際調(diào)查中還發(fā)現(xiàn)，不少農(nóng)村分散式污水處理設(shè)施簡(jiǎn)單套用城市污水處理廠常采用的厭氧好氧AO、厭氧缺氧好氧A2O、膜生物反應(yīng)器MBR等有動(dòng)力處理工藝。這不僅帶來(lái)日后的運(yùn)行費(fèi)用問(wèn)題，更因設(shè)施分散農(nóng)村各地，在廣闊的農(nóng)村地區(qū)巡查人員難以全天候進(jìn)行運(yùn)行監(jiān)管而帶來(lái)諸多問(wèn)題。如農(nóng)村常發(fā)生斷電，管養(yǎng)單位采用間歇性的設(shè)施巡查方式無(wú)法及時(shí)恢復(fù)設(shè)施的供電，導(dǎo)致好氧池、兼氧池及MBR池等易發(fā)生停運(yùn)，時(shí)間一長(zhǎng)好氧菌與兼氧菌紛紛死亡，重新供電后菌群難以立即恢復(fù)正常生長(zhǎng)。另一方面，2019年7月水利部等九部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理的指導(dǎo)意見(jiàn)》，意見(jiàn)要求按照因地制宜、利用為先、就地就近、生態(tài)循環(huán)等基本思路進(jìn)行農(nóng)村生活污水處理。在此大背景下，針對(duì)目前農(nóng)村污水治理工作中普遍簡(jiǎn)單套用城市治污方法所存在的弊病，探討符合上述通知與意見(jiàn)精神的治污新策略極為必要。

綜上，鑒于目前農(nóng)村污水整治工作中排污系統(tǒng)即污水收集系統(tǒng)日趨管網(wǎng)化卻又缺少科學(xué)選擇依據(jù)之問(wèn)題，針對(duì)農(nóng)村治污方式急需轉(zhuǎn)變簡(jiǎn)單套用城市做法的思路以符合利用為先、就地就近、生態(tài)循環(huán)等理念之需求，本研究首先針對(duì)廈門某個(gè)亟待整治的村莊開展了3種不同排污方式的水質(zhì)調(diào)查，分析比較了pH、COD、BOD5、TP、NH3-N和SS等6個(gè)水質(zhì)指標(biāo)隨不同排污方式的變化情況，明確了不同排污方式對(duì)其排出污水水質(zhì)的具體影響程度。其次，基于調(diào)查結(jié)果提出了農(nóng)村污水治理新策略，包括提出科學(xué)選用農(nóng)村排污方式的建議，以及提出一種符合上述通知與意見(jiàn)精神的LID新型排水溝的治污新措施。

2 水質(zhì)調(diào)查對(duì)象與方法

2.1 村莊概況水質(zhì)調(diào)查對(duì)象村莊為廈門翔安區(qū)某一亟待進(jìn)行污水整治、建設(shè)污水處理設(shè)施的村莊。該村莊位于廈門翔安區(qū)中部，村中多有外來(lái)人口，常駐居民約2000 人，其中外來(lái)人口約800人。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《農(nóng)村生活污水處理工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，農(nóng)村在有水沖廁所、有淋浴設(shè)施的條件下，農(nóng)村居民日用水量參考值為100～180 L/人·d，排放系數(shù)取用水量的40%～80%。按該標(biāo)準(zhǔn)的最高用水量與排放系數(shù)估算，該村最高污水日排放量為288 m3/d。

2.2 采樣點(diǎn)概況與采樣方法通過(guò)對(duì)該村農(nóng)村生活污水排放情況的實(shí)地考察，發(fā)現(xiàn)該村存在3種典型的排污方式，即污水通過(guò)PVC管道直接排入受納水體、污水通過(guò)村中大大小小的明渠式排水溝排入受納水體，以及污水先流入排水溝再經(jīng)過(guò)一長(zhǎng)條形下凹式荒地漫流后進(jìn)入受納水體。為此，本研究針對(duì)這3 種典型的排污方式，分別選取3個(gè)典型的污水排放點(diǎn)進(jìn)行采樣。采樣點(diǎn)選取的標(biāo)準(zhǔn)有4點(diǎn)：（1）排污方式具有典型性，能分別代表該村的3種典型的排污方式；（2）排污量相對(duì)較大；（3）排出的污水依目測(cè)判斷相對(duì)較臟；（4）所在位置方便采樣。

根據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)選取的3個(gè)采樣點(diǎn)的概況如表1所示；針對(duì)表1所示的3個(gè)取水點(diǎn)，每隔10～14 d前去采樣一次，共采樣4次，每次采樣均選擇晴天采樣以避免雨水影響。具體采樣日期分別為2018年3月16日、3月30日、4月10日和4月20日。每次采樣時(shí)間固定在中午這個(gè)農(nóng)村用水與排水高峰的時(shí)間段。除第1次采樣外，每個(gè)取水點(diǎn)每次采樣采集兩瓶水樣，第1瓶水樣的采樣時(shí)間固定在每次中午11∶20—11∶30，第2 瓶水樣的采樣時(shí)間固定在11∶50—12∶00。此外，每瓶水樣的體積約為1.5 L，采樣瓶為大口圓形聚乙烯瓶。

關(guān)于水質(zhì)調(diào)查指標(biāo)，根據(jù)廈建村〔2016〕15號(hào)文件，廈門針對(duì)農(nóng)村生活污水分散式處理設(shè)施的水質(zhì)監(jiān)測(cè)考核項(xiàng)目有6項(xiàng)指標(biāo)，分別是COD、BOD5、TP、NH3-N、SS和pH。本項(xiàng)目參照該文件通知，選定這6項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)作為本研究的水質(zhì)調(diào)查指標(biāo)。

表1 3個(gè)采樣點(diǎn)的概況

3 水質(zhì)調(diào)查結(jié)果與分析

3.1 水質(zhì)調(diào)查結(jié)果3個(gè)采樣點(diǎn)的污水水質(zhì)調(diào)查結(jié)果如表2所示。除第1 次采樣只采集一瓶水樣之外，第2至第4次采樣均采集2瓶水樣，表中每個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的平均值是指4次采樣、每次2個(gè)水樣（除第1次采樣僅1個(gè)水樣外）共7個(gè)檢測(cè)數(shù)據(jù)的平均值。

表2 3個(gè)采樣點(diǎn)的污水水質(zhì)情況表 （單位（pH除外）：mg/L）

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 不同排污方式的污水水質(zhì)變化情況分析 3個(gè)采樣點(diǎn)No.1、No.2、No.3分別對(duì)應(yīng)于3種典型的農(nóng)村生活污水排放方式，即污水通過(guò)PVC管道直接排入受納水體，污水通過(guò)村中大大小小的排水溝排入受納水體，以及污水先流入排水溝再經(jīng)過(guò)一長(zhǎng)條形下凹式荒地滲濾漫流后進(jìn)入受納水體。3個(gè)采樣點(diǎn)其各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)4 次采樣的平均值的對(duì)比圖如圖1 與圖2所示，其中圖1是3個(gè)采樣點(diǎn)其COD、BOD5、SS等3個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的對(duì)比圖，而圖2則是關(guān)于pH、TP、NH3-N等3個(gè)指標(biāo)值的對(duì)比圖。從圖1與圖2可知，除了pH指標(biāo)基本保持不變外，其他各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)從No.1到No.2再到No.3呈現(xiàn)出指標(biāo)值逐漸變小、即水質(zhì)逐漸變好的明顯趨勢(shì)。這是因?yàn)?，村中的排水溝雖然是鋪設(shè)了石頭的硬化明渠，但雨天暴雨沖刷地面，雨水徑流夾帶著被沖涮起來(lái)的砂土流入排水溝并在溝床上產(chǎn)生淤積，淤積達(dá)到一定厚度的地方便滋生出零星的野草；此外，溝底與側(cè)壁均存在石頭縫，草籽隨風(fēng)飄落進(jìn)這些縫隙，也生長(zhǎng)出了一些野草。因此這些排水溝雖是硬化的明渠，但卻具備了一定的生態(tài)性。污水流入排水溝后，由于溝底和側(cè)面均是粗糙的石頭，又布滿零星的野草，排水溝的糙率系數(shù)遠(yuǎn)大于光滑的PVC排水管道，故污水在溝渠內(nèi)的流動(dòng)要比PVC管道緩慢許多，其緩慢的流動(dòng)過(guò)程本身就是一個(gè)厭氧反應(yīng)過(guò)程，加上排水溝沿程石頭縫隙中的土壤、溝床上淤積的砂土、以及土壤中的微生物、野生植物根系等對(duì)污水中的污染物質(zhì)具有吸附、分解、吸收等作用，故從排水溝排出的污水水質(zhì)要比PVC 排污管出水口的污水水質(zhì)好。而當(dāng)污水經(jīng)過(guò)荒地滲濾漫流時(shí)，其流速更慢，厭氧反應(yīng)時(shí)間更長(zhǎng)，加上比起床面硬化的排水溝，荒地其松軟土層的垂直滲濾作用，土壤中微生物的分解作用，植物根系的吸收作用均更強(qiáng)，故流經(jīng)荒地后的污水水質(zhì)總體上好于排水溝排出的污水水質(zhì)。即，除pH值基本保持不變之外，3個(gè)采樣點(diǎn)的污水其各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)值從大到小即水質(zhì)從差到好的排列順序基本上是：No.1＞No.2＞No.3。但有一個(gè)指標(biāo)即NH3-N 出現(xiàn)了輕微的異常，No.3 采樣點(diǎn)與No.2 采樣點(diǎn)的NH3-N值相比，不降反升，其原因考慮為四周農(nóng)田施氮肥，在風(fēng)吹雨淋的作用下，No.3采樣點(diǎn)的土壤NH3-N含量升高，進(jìn)而導(dǎo)致漫流至此的污水其NH3-N指標(biāo)值反而比No.2采樣點(diǎn)高。根據(jù)表2可計(jì)算出，No.2 采樣點(diǎn)的污水其COD、BOD5、SS、TP 和NH3-N 5個(gè)指標(biāo)值分別僅為No.1 的0.847、0.760、0.829、0.449 和0.415 倍；而No.3 采樣點(diǎn)的則分別僅為No.1 的0.276、0.204、0.705、0.358 和0.482倍。

圖1 3個(gè)采樣點(diǎn)其COD、BOD5、SS值對(duì)比

圖2 3個(gè)采樣點(diǎn)其pH、TP、NH3-N值對(duì)比

3.2.2 顯著性檢驗(yàn) 必須指出的是，上述3個(gè)采樣點(diǎn)的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)值所呈現(xiàn)出來(lái)的從大到小的差異性是基于3個(gè)采樣點(diǎn)各自7個(gè)水樣的檢測(cè)結(jié)果分析所得到的。但由于樣本存在抽樣誤差，3個(gè)采樣點(diǎn)所呈現(xiàn)出來(lái)的水質(zhì)檢測(cè)結(jié)果的差異性是由抽樣誤差造成的，還是由本質(zhì)不同引起的，有必要通過(guò)顯著性檢驗(yàn)來(lái)判明。本文利用Excel的TTEST函數(shù)，對(duì)No.1與No.2的COD指標(biāo)值各7次采樣的兩個(gè)樣本系列進(jìn)行雙樣本異方差條件下的單尾t-檢驗(yàn)，獲得t-檢驗(yàn)的概率值為0.00673，該概率遠(yuǎn)低于通常所設(shè)定的顯著性水平0.05與0.01，可見(jiàn)No.2的COD指標(biāo)值呈現(xiàn)出比No.1小的差異性是由抽樣誤差造成的概率只有0.673%，不及顯著性水平的5%，甚至不及1%，根據(jù)小概率事件實(shí)際不可能性原理，可推斷出No.2的COD值小于No.1的表面效應(yīng)并非抽樣誤差導(dǎo)致的，而是本質(zhì)上的差異性造成的，且單尾t-檢驗(yàn)的概率值小于1%，故還可判定這種本質(zhì)差異性屬于十分顯著。同理，進(jìn)一步對(duì)No.1與No.2其他4個(gè)水質(zhì)指標(biāo)BOD5、SS、TP、NH3-N 的2×4個(gè)樣本系列（每個(gè)樣本系列的樣本容量為7），以及No.2與No.3的所有水質(zhì)指標(biāo)的2×5個(gè)樣本系列做單尾t-檢驗(yàn)，結(jié)果如表3所示。從表3可知，所有水質(zhì)指標(biāo)的No.1 與No.2 的樣本系列、No.2 與No.3 的樣本系列間的t-檢驗(yàn)的概率值都是小于等于0.05，且所作的t-檢驗(yàn)是單尾檢驗(yàn)，因此可得出所有水質(zhì)指標(biāo)值所呈現(xiàn)的No.1＞No.2、No.2＞No.3之趨勢(shì)是由本質(zhì)上的差異性引起的，且這種差異性十分顯著。換言之，不同排污方式的農(nóng)村生活污水，其水質(zhì)特征呈現(xiàn)出十分顯著的差異性，農(nóng)村中的排水溝與荒地均是天然的凈化設(shè)施，特別是荒地的凈化效果更為顯著。

表3 No.1與No.2、No.2與No.3間的顯著性檢測(cè)結(jié)果（t-檢驗(yàn)的概率值）

還須說(shuō)明的一點(diǎn)是，本文未采用方差分析法同時(shí)進(jìn)行三者之間的顯著性檢驗(yàn)，是因?yàn)榧词狗讲罘治龇z驗(yàn)出三者平均數(shù)間差異顯著，也不能代表其中任意的兩者之間差異顯著，即無(wú)法說(shuō)明No.1＞No.2、No.2＞No.3都是屬于本質(zhì)上的差異所引起的。故本文采用t-檢驗(yàn)進(jìn)行兩兩分組檢驗(yàn)。

3.2.3 與農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的比較分析 2018年9月生態(tài)環(huán)境部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部印發(fā)了《關(guān)于加快制定地方農(nóng)村生活污水處理排放標(biāo)準(zhǔn)的通知》，該通知鼓勵(lì)采用生態(tài)處理工藝，要求加強(qiáng)生活污水源頭減量和尾水回收利用。而農(nóng)田灌溉就是一種十分適合于農(nóng)村的污水回收利用方式。為了明確該村經(jīng)3種典型排污方式排放出來(lái)的生活污水其水質(zhì)情況能否直接進(jìn)行農(nóng)田灌溉回用，將3個(gè)采樣點(diǎn)的COD、BOD5、SS和pH等4個(gè)水質(zhì)指標(biāo)的變化范圍與農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（GB5084-2005）中旱作與水作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比（農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)TP 與NH3-N 兩水質(zhì)指標(biāo)不做要求），比較結(jié)果如表4所示。當(dāng)然，農(nóng)田灌溉用水水質(zhì)基本控制項(xiàng)目一共有16項(xiàng)指標(biāo)，但在農(nóng)村污水處理設(shè)施實(shí)際考評(píng)工作中，往往受限于精力與財(cái)力只能抽檢若干個(gè)重要指標(biāo)，這里所選用的4項(xiàng)指標(biāo)是目前各地考評(píng)污水處理設(shè)施常用的4個(gè)重要指標(biāo)，其他指標(biāo)有待今后進(jìn)一步調(diào)查研究，但通常認(rèn)為農(nóng)村作為非工業(yè)區(qū)其污水有關(guān)重金屬方面的水質(zhì)指標(biāo)不會(huì)存在問(wèn)題。

從表4可知，No.1、No.2的污水水質(zhì)無(wú)法滿足農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（旱作和水作），這兩個(gè)采樣點(diǎn)除了pH，其他3項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)即使是最小值也都超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)的限值。但是，No.3的污水水質(zhì)除了SS這項(xiàng)指標(biāo)外，其他3項(xiàng)指標(biāo)COD、BOD5和pH，無(wú)論是最小值還是最大值均能滿足旱作與水作的農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。由于SS這項(xiàng)指標(biāo)，只需經(jīng)過(guò)靜置或過(guò)濾即可去除，因此排污方式為荒地漫流的No.3的污水有望經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的砂濾處理后回用于農(nóng)田灌溉。

表4 3個(gè)采樣點(diǎn)污水水質(zhì)與旱作農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的比較

4 治污新策略

4.1 排污方式的選用3個(gè)采樣點(diǎn)分別代表農(nóng)村3種典型的排污方式，即：管道排污方式、排水溝排污方式和荒地漫流排污方式。由于本研究是在同一個(gè)村莊進(jìn)行采樣，村內(nèi)居民生活習(xí)性相近，從各家各戶流入管道、排水溝及荒地的源頭污水水質(zhì)其平均情況可視作基本相似，導(dǎo)致最后經(jīng)不同排污方式所排出的污水其水質(zhì)存在顯著差異性的主要原因就在于排污方式的不同。換言之，選擇不同類型的排污方式即污水收集方式將顯著影響設(shè)置在排污系統(tǒng)末端的污水處理設(shè)施其進(jìn)水水質(zhì)，而進(jìn)水水質(zhì)越好污水處理工藝就越能簡(jiǎn)單化。從3.2.1節(jié)和3.2.2節(jié)可知，經(jīng)荒地排出的污水水質(zhì)最好，其次是排水溝，最差是管道?？梢?jiàn)，從水質(zhì)層面上考慮，最不適合采用的排污方式就是管道。

但筆者在實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，目前，越來(lái)越多的農(nóng)村在污水整治工作中效仿城市雨污分流的做法，廢棄農(nóng)村現(xiàn)有的排水溝去新建管網(wǎng)進(jìn)行排污。然而，在農(nóng)村簡(jiǎn)單效仿城市雨污分流的做法其實(shí)會(huì)帶來(lái)一些問(wèn)題。具體而言，農(nóng)村一些土溝渠本來(lái)平常排污水、遇雨天時(shí)即排污水又排雨水徑流，溝渠因終年有水流動(dòng)而能保持良好的輸水功能。但隨著農(nóng)村新建排污管網(wǎng)進(jìn)行污水整治，土溝渠成了排放雨水徑流的專門渠道，由于土溝渠平日再無(wú)污水流動(dòng)，草籽隨風(fēng)飄落土溝渠后極易落地生根，土溝渠慢慢變成長(zhǎng)滿荒草的荒廢之地，遇汛期大雨時(shí)這些土溝渠難以排放雨水徑流導(dǎo)致村莊內(nèi)澇。再者，現(xiàn)有一些研究結(jié)果表明，初期雨水徑流其污染程度甚至比生活污水更為嚴(yán)重，如廣東省東江上游某住宅商業(yè)區(qū)初期雨水徑流的COD值最高達(dá)到了1136 mg/L［6］，天津典型居民區(qū)菜市場(chǎng)的初期雨水徑流COD 最高值達(dá)到了1450 mg/L［7］，是PVC 管道排放的污水其COD 值的3～5倍。雖然針對(duì)農(nóng)村地區(qū)的初期雨水徑流水質(zhì)調(diào)查結(jié)果目前鮮見(jiàn)報(bào)道，但農(nóng)村通常散養(yǎng)雞鴨，堆放各種爛菜葉，其初期雨水徑流污染程度預(yù)估比城市商業(yè)區(qū)與居民區(qū)菜市場(chǎng)的污染更為嚴(yán)重。雨污分流的旨意本在于保證設(shè)計(jì)處理噸數(shù)有限的污水處理設(shè)施能夠抓大放小，即抓住污染最大的農(nóng)村生活污水進(jìn)行處理，忽視污染小的雨水徑流進(jìn)行直接排放。但實(shí)際上與農(nóng)村生活污水相比，農(nóng)村初期雨水徑流才是更大的污染源。因此，在選擇農(nóng)村污水排污方式上，應(yīng)改變目前簡(jiǎn)單效仿城市采用管道排污的思維，建議如下。

在有荒地且近期沒(méi)有開發(fā)利用這些荒地的農(nóng)村，應(yīng)優(yōu)先利用荒地這種現(xiàn)成的天然土壤滲濾系統(tǒng)，將污水排入荒地，經(jīng)荒地滲濾漫流后再進(jìn)入采用簡(jiǎn)單處理工藝的污水處理設(shè)施如沉淀池，使出水水質(zhì)達(dá)到農(nóng)田灌溉標(biāo)準(zhǔn)后回用于農(nóng)田。此外，有研究表明土壤滲濾系統(tǒng)的凈化能力主要發(fā)生在土層表層和近表層50 cm 以內(nèi)［8］，大部分可降解有機(jī)物在0～20 cm 的上部區(qū)域得到降解［9］，COD 與TN在30 cm深度其去除率已占到總?cè)コ实?0%［10］，因此利用荒地來(lái)凈化農(nóng)村生活污水時(shí)，為了防止地下水受污染，可對(duì)荒地做適當(dāng)?shù)母脑?，如在表土?0～50 cm下鋪設(shè)防滲土工布或采取其他防滲措施后再回填表土。

在有現(xiàn)成排水溝的農(nóng)村，應(yīng)盡量避免重新建設(shè)管網(wǎng)進(jìn)行排污，應(yīng)充分利用村中現(xiàn)成的排水溝將污水收集至荒地，或充分利用污水處理設(shè)施，通過(guò)溝渠與荒地沿程削減污染物質(zhì)，降低最終進(jìn)入污水處理設(shè)施的污染負(fù)荷，從而有望簡(jiǎn)化設(shè)施的污水處理工藝，同時(shí)還可節(jié)省新建管網(wǎng)的費(fèi)用。農(nóng)村污水處理技術(shù)不宜過(guò)度追求深度處理的復(fù)雜技術(shù)而導(dǎo)致設(shè)施日后運(yùn)行易出故障、成本增加、維護(hù)困難等問(wèn)題，應(yīng)以能在農(nóng)村天天正常運(yùn)行且易于維護(hù)的簡(jiǎn)單技術(shù)為主流技術(shù)，而降低最終進(jìn)入污水處理設(shè)施的污染負(fù)荷是實(shí)現(xiàn)這種主流技術(shù)的重要抓手之一，故應(yīng)充分重視排水溝的利用。

此外，可結(jié)合環(huán)境衛(wèi)生需求，在明渠式的排水溝上加蓋留有雨水口的蓋板，將它簡(jiǎn)單改造成不影響通行觀感的暗渠式的排水溝。

4.2 LID新型排水溝之治污新措施雖然與管道相比，農(nóng)村硬化的排水溝也具備了一定的生態(tài)性和沿程削減污染物質(zhì)的能力，但和荒地的凈化效果相比差距依然顯著。而另一方面，荒地這種天然的土壤滲濾系統(tǒng)并非每個(gè)村莊均存在，因此，如何使排水溝具備荒地的滲濾凈化效果是個(gè)值得研究的課題。再者，農(nóng)村排水溝為雨污合流式溝渠，既排放生活污水又排放雨洪，如何充分利用這些排水溝削減初期雨水徑流污染也是一個(gè)重要課題。

為了探討上述兩個(gè)課題，筆者提出改建硬化排水溝使其成為具有“滲、蓄、滯、凈、排”功能與生態(tài)景觀功能的LID新型排水溝。目前我國(guó)正在推行基于LID理念［11-12］的海綿城市建設(shè)，其基本建設(shè)思路是通過(guò)綜合采用“滲、蓄、滯、凈、排”方式來(lái)減少?gòu)搅髋潘亢徒匚邸Ｇ笆鲆阎赋龀鞘械某跗谟晁畯搅髌湮廴境潭壬踔帘壬钗鬯鼮閲?yán)重，因此這種LID 理念不僅適用于城市雨水徑流污染治理，同時(shí)也適用于農(nóng)村污水治理。所謂的LID新型排水溝是一種可同時(shí)治理污水與雨水問(wèn)題的新型溝渠，其總體結(jié)構(gòu)與已獲得發(fā)明專利授權(quán)的LID型雨水溝渠［13］其結(jié)構(gòu)基本相同，在縱向結(jié)構(gòu)上沿溝渠每隔一段距離連續(xù)設(shè)置蓄水堰，使溝渠沿程形成一系列連續(xù)分布的蓄水池，每個(gè)蓄水堰上設(shè)置溢流口。在垂向結(jié)構(gòu)上為了增強(qiáng)對(duì)生活污水的凈化效果及收集利用，可借鑒雨水花園［14］或LID型道路綠化帶［15］的結(jié)構(gòu)對(duì)LID型雨水溝渠的原有結(jié)構(gòu)作些改良，改成自上到下由蓄水層、內(nèi)埋污水布水管的覆蓋層、人工改良土壤層、過(guò)渡層、內(nèi)埋穿孔集水管的排水層及防滲層組成。覆蓋層建議采用大粒徑的鵝卵石等填料，以保障該層滲透性能良好污水能通過(guò)該層的布水管迅速下滲至人工改良土壤層從而保持溝渠表面干爽美觀，并同時(shí)保障暴雨季節(jié)人工改良土壤層不會(huì)被沖涮流失；蓄水層平日不發(fā)揮作用，遇暴雨時(shí)可貯蓄來(lái)不及下滲的初期雨水徑流。人工改良土壤層可采用粒徑較大的砂子、火山巖等多種填料與當(dāng)?shù)赝寥肋M(jìn)行混拌形成人工改良土壤后進(jìn)行填充，這不僅能提高當(dāng)?shù)赝寥赖臐B透性能從而滿足設(shè)計(jì)水力負(fù)荷、而且還能提高改良土壤對(duì)污染物質(zhì)的吸附能力及土壤微生物的多樣性從而增強(qiáng)水質(zhì)凈化效果，李斌等［16］的研究成果表明采用多種填料混合填充或同種填料選用較大粒徑有利于提高微生物多樣性。此外，正如前述，土壤滲濾系統(tǒng)的凈化能力主要發(fā)生在土層表層和近表層30～50 cm以內(nèi)，故建議人工改良土壤層其層厚采用30～50 cm。另外，過(guò)渡層可采用粗砂（此時(shí)又稱砂層）；排水層可采用2～8 mm 的碎石或礫石（此時(shí)又稱礫石層），排水層從上到下進(jìn)一步分成3層，顆粒從細(xì)變粗以便托住上層的土壤與砂子，如上層粒徑采用1～3 cm，中層2～5 cm，下層5～8 cm；防滲層可采用鋪設(shè)不透水土工布。污水經(jīng)覆蓋層內(nèi)的布水管流入這種新型排水溝后經(jīng)垂向滲濾凈化后下滲至排水層最底層，通過(guò)設(shè)在排水層最底部的穿孔集水管排出，其出水水質(zhì)有望滿足農(nóng)田灌溉標(biāo)準(zhǔn)，可回用于農(nóng)田灌溉。雨天時(shí)，由于這種新型排水溝沿程設(shè)有蓄水堰，來(lái)不及下滲的雨水徑流會(huì)暫時(shí)貯蓄在排水溝沿程那一系列的蓄水池內(nèi)，而后再慢慢經(jīng)垂向滲濾凈化后通過(guò)最底層的穿孔集水管排出，只有當(dāng)大量雨水徑流進(jìn)入排水溝并超出蓄水堰高程后才會(huì)被直接排走，但污染負(fù)荷最大的初期雨水徑流卻能被截流在溝內(nèi)慢慢經(jīng)垂向滲濾后再排出。這種LID新型排水溝實(shí)質(zhì)上就是將荒地的滲濾凈化作用改良后搬入排水溝中，不僅能凈化農(nóng)村生活污水而且能削減初期雨水徑流污染。

采用LID新型排水溝這種治污新措施具有如下優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)LID新型排水溝沿程凈化后的污水，其水質(zhì)有望滿足農(nóng)田灌溉標(biāo)準(zhǔn)，可回用于農(nóng)田灌溉，符合就地就近、生態(tài)循環(huán)的農(nóng)村污水治理新要旨；不僅可以凈化生活污水與初期雨水徑流，而且通過(guò)貯蓄初期雨水徑流，可削減一部分暴雨徑流量，從而可減少暴雨期間河流的行洪壓力，實(shí)現(xiàn)治污與治水的協(xié)調(diào)統(tǒng)一；不僅可以治污和治水，而且通過(guò)在溝渠內(nèi)的人工改良土壤層中種植耐澇耐污木本植物可形成生態(tài)景觀帶，呼應(yīng)美麗鄉(xiāng)村生態(tài)景觀建設(shè)的需要。

目前，在福建莆田市仙游縣蓋尾鎮(zhèn)，筆者已聯(lián)合當(dāng)?shù)匚鬯畯S開展該種LID新型排水溝的示范工程建設(shè)。其核心技術(shù)在于人工改良土壤層，通過(guò)對(duì)土壤進(jìn)行改良，不僅使改良后的土壤具備良好的凈化效果，而且具備良好的下滲能力以滿足設(shè)計(jì)水力負(fù)荷，同時(shí)還具備一定的持水能力，適宜于高大的木本植物生長(zhǎng)。不采用濕地常種植的草本植物的原因在于，首先草本植物不如木本植物日后易管養(yǎng)；其次暴雨期間溝渠內(nèi)若密布低矮植物不利于行洪。

5 結(jié)論

本文針對(duì)廈門翔安區(qū)某一亟待整治的村莊，開展了經(jīng)PVC 管道排放、排水溝排放、荒地排放3種典型的排污方式的水質(zhì)調(diào)查與分析比較，并基于調(diào)查結(jié)果探討了農(nóng)村治污新策略。主要結(jié)論如下：

經(jīng)PVC 管道、排水溝、荒地3 種設(shè)施排放的污水pH 值基本相同，但COD、BOD5、SS、TP、NH3-N等5個(gè)指標(biāo)呈現(xiàn)顯著差異性。經(jīng)荒地排出的污水其水質(zhì)最好，其次是排水溝，水質(zhì)最差的是PVC管道。經(jīng)排水溝排出的污水其COD、BOD5、SS、TP、NH3-N等5個(gè)指標(biāo)值分別僅為PVC管道排放的0.847、0.760、0.829、0.449 和0.415 倍；而經(jīng)荒地排出的則分別僅為PVC 管道排出的0.276、0.204、0.705、0.358和0.482倍。

經(jīng)荒地排出的污水除了SS這個(gè)水質(zhì)指標(biāo)外，其他COD、BOD5、pH等3個(gè)水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到旱作與水作農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。故經(jīng)荒地排出的污水經(jīng)簡(jiǎn)單沉淀后有望回用于農(nóng)田灌溉。

農(nóng)村污水整治工作應(yīng)改變目前簡(jiǎn)單效仿城市采用管道排污的思路，建議充分利用農(nóng)村中現(xiàn)有荒地這種天然土壤滲濾系統(tǒng)；充分利用農(nóng)村現(xiàn)有排水溝進(jìn)行排污以便沿程削減污染物質(zhì)，應(yīng)盡量避免新建排污管網(wǎng)；最后建議結(jié)合美麗鄉(xiāng)村生態(tài)景觀建設(shè)需求、初期雨水徑流污染量削減需求以及治污與治水協(xié)調(diào)統(tǒng)一需求，進(jìn)一步將農(nóng)村的排水溝改建成具有“滲、蓄、滯、凈、排”與生態(tài)景觀功能的LID新型排水溝。