多種排污方式對(duì)鄉(xiāng)村水質(zhì)的影響及治理策略分析

劉麗花

（金昌市金川區(qū)寧遠(yuǎn)堡水務(wù)管理所，737100，甘肅金昌）

1 前言

當(dāng)前我國正在開展農(nóng)村的生活污水排放整治工作，現(xiàn)農(nóng)村主要的治理方式是分散式處理，根據(jù)不同的處理設(shè)施及其出水水質(zhì)要求和設(shè)施輸入水質(zhì)，選擇不同的處理工藝?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，這種分散式處理設(shè)施一般位于非居民區(qū)的空地中，全村所產(chǎn)生的污水在經(jīng)過本村的排污系統(tǒng)之后流入分散式處理設(shè)施。而不同的排污系統(tǒng)對(duì)于分散式污水的處理結(jié)果明顯有重要影響，以所調(diào)查的區(qū)域?yàn)槔?，排污系統(tǒng)分為兩種：第一種是直接使用原本修建的雨污合流式排水溝，這種水溝還包括明渠和暗渠兩種類型；第二種則是耗資重新建設(shè)的排污管網(wǎng)，具有雨污分流的效果。

現(xiàn)有的觀點(diǎn)雖然普遍認(rèn)為排污方式會(huì)影響分散式污水處理設(shè)施的進(jìn)水水質(zhì)，但并未有研究對(duì)該影響進(jìn)行量化，而選擇何種收集污水方式會(huì)提升污水處理后的水質(zhì)也未有明晰的定論。目前已有不少學(xué)者對(duì)農(nóng)村的污水處理進(jìn)行調(diào)查研究：文獻(xiàn)[1-2]匯總了農(nóng)村生活污水在處理前和處理后的指標(biāo)變化，包括pH、COD、TP及TN 等；文獻(xiàn)[3-5]從不同區(qū)域、不同季節(jié)出發(fā)，根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)狀況來對(duì)污水處理水質(zhì)進(jìn)行分析。針對(duì)不同的污水收集方式對(duì)處理結(jié)果水質(zhì)影響的研究極少。

針對(duì)在沒有明確科學(xué)調(diào)查研究的情況下農(nóng)村排污大量使用了管網(wǎng)的現(xiàn)狀，本文在甘肅某村莊對(duì)三種不同的排污方式進(jìn)行了研究，以酸堿度、生化需氧量、總磷、總氮、氨氮及懸浮物這6 個(gè)指標(biāo)的變化情況為依據(jù)，提出了一系列改善污水收集系統(tǒng)的建議。

2 污水排放調(diào)查目標(biāo)與方式

本研究進(jìn)行的水質(zhì)調(diào)查研究目標(biāo)為正在進(jìn)行污水處理工程建設(shè)的甘肅某村莊，該村莊共有3 000 人左右，其中外來流動(dòng)人口約500。根據(jù)《農(nóng)村生活污水處理工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》，在該村已經(jīng)建設(shè)了沖水式廁所、淋浴式衛(wèi)生間的情況下，居民用水量可按每人100～180 L/d 參考，其污水的排放量可以取用水量的80%來估算，經(jīng)計(jì)算該村莊的污水排放量最大值為288 m3/d。

該村的污水排放方式分為三種，分別是：①利用PVC 管道直接排出；②利用明渠式排水溝排出；③污水先經(jīng)過明渠式排水溝再流入凹陷荒地，最后流入待處理水體。根據(jù)這種情況，本團(tuán)隊(duì)依據(jù)以下3 個(gè)原則選取了采樣點(diǎn)：①采樣點(diǎn)可以很好代表該村的污水收集方式；②排污量較大，確保采樣數(shù)據(jù)足夠多；③該采樣點(diǎn)較為容易到達(dá)。

根據(jù)該原則共選取了3 個(gè)采樣點(diǎn)，在研究期間每隔12 d 進(jìn)行一次采樣，總共進(jìn)行4 次采樣。在這期間為避免雨水對(duì)研究結(jié)果產(chǎn)生不利影響，采樣均選擇晴天進(jìn)行；并且為保證采樣可以最大限度代表該村的污水收集情況，均選擇在中午用水量最大的時(shí)刻進(jìn)行兩次采樣，第一次采樣在11：30 進(jìn)行，第二次采樣在12：40 進(jìn)行，每次采樣量為2 L。本次項(xiàng)目主要檢測(cè)的指標(biāo)有6 個(gè)，分別是：酸堿度（pH）、生化需氧量（BOD5）、總磷（TP）、總氮（TN）、氨氮（NH3-N）及懸浮物（SS）。

3 采樣結(jié)果及分析

表1 中記錄了3 個(gè)采樣點(diǎn)的水質(zhì)結(jié)果，表中的最大值、最小值及平均值計(jì)算均以4 次采樣（每次收集兩瓶）結(jié)果計(jì)算。

表1 3 個(gè)采樣點(diǎn)的水質(zhì)情況記錄

采樣點(diǎn)1 代表的是利用PVC 管道直接排出；采樣點(diǎn)2 代表利用明渠式排水溝排出；采樣點(diǎn)3 代表污水先經(jīng)過明渠式排水溝再流入凹陷荒地，最后流入待處理水體。由表1 可知，三種污水收集方式的pH 指標(biāo)基本保持不變，不同的方式對(duì)該值沒有太多影響，而其他的水質(zhì)指標(biāo)是采樣點(diǎn)1 差于采樣點(diǎn)2 差于采樣點(diǎn)3，即PVC 管道、排水溝、荒地三種污水收集方式的水質(zhì)情況是依次變好的。經(jīng)研究團(tuán)隊(duì)分析，這可能是以下原因造成的：PVC 管道直接排出的方式是流速最快的，這種方式污水在其中停留的時(shí)間最短；而明渠式排水溝最底層用直徑5 cm 左右的石頭鋪設(shè)，長時(shí)間使用后其中被沙土填滿并產(chǎn)生了很多淤泥，在其中某些部分甚至生長出了植物，這就形成了一些簡單的生態(tài)小環(huán)境，因此該種污水收集方式的流速顯著低于PVC 管道排出方式，這些因素使得在污水收集的過程中，污水會(huì)發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，一些污染物會(huì)被微生物等分解和吸收；而對(duì)于污水先經(jīng)過明渠排水溝再流入凹陷荒地這種情況，其流速進(jìn)一步下降，并且荒地中具有更多的微生物和植物根系，會(huì)發(fā)生更多的厭氧反應(yīng)，因此第三種方式即采樣點(diǎn)3 所記錄的水質(zhì)情況是明顯好于其他兩種情況的。

將表中所記錄的水質(zhì)情況與旱作農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較可知：采樣點(diǎn)1 和采樣點(diǎn)2 的污水水質(zhì)不滿足灌溉標(biāo)準(zhǔn)，這兩個(gè)采樣點(diǎn)只有pH 滿足要求，而其他幾項(xiàng)指標(biāo)的最小值都超過標(biāo)準(zhǔn)限值；而采樣點(diǎn)3 僅有懸浮物（SS）這項(xiàng)指標(biāo)不滿足要求，其他幾項(xiàng)指標(biāo)均滿足了農(nóng)田灌溉標(biāo)準(zhǔn)，因此只需要對(duì)該方式收集的污水進(jìn)行操作簡單的靜置或過濾即可直接用于灌溉。由此可見，流經(jīng)凹陷荒地的污水可以在沙濾處理后用于灌溉（旱作和水作）。

4 治理措施

依上所述，本文所選用的三個(gè)采樣點(diǎn)代表了現(xiàn)在農(nóng)村較為典型的三種污水收集方式，即：PVC 管道排污、明渠式排水溝排污及明渠式排污加荒地漫流的組合。由于這三個(gè)采樣點(diǎn)均在同一個(gè)村莊，因此基本可以忽略不同生活方式導(dǎo)致污水水質(zhì)不同的情況，即污水收集方式直接決定了污水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)時(shí)的水質(zhì)情況。換言之，將污水收集方式做一定的優(yōu)化就可以直接提升污水處理的進(jìn)水水質(zhì)，從而影響之后的污水處理工序?？梢娫谏鲜鏊岬降娜N污水收集方式中，明渠式排污加荒地漫流是可以得到最好水質(zhì)的方法。

但研究團(tuán)隊(duì)在調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，學(xué)習(xí)城市的雨污分流方式進(jìn)行污水處理的農(nóng)村數(shù)量不斷增加，這些農(nóng)村往往將已有的排水溝放棄，而選擇建造新的管網(wǎng)收集污水。雖然這種方式有其自身的優(yōu)點(diǎn)，但目前一些調(diào)查表明，在農(nóng)村直接照搬城市的方式會(huì)帶來很多問題。當(dāng)前使用雨污分流這種方式的農(nóng)村通常是建設(shè)未鋪石頭的明渠式溝渠專門用于雨水的徑流，而這種溝渠僅在雨天時(shí)有水流動(dòng)，因此經(jīng)常會(huì)演變?yōu)橛泻芏嚯s草的荒地，在汛期難以及時(shí)排出雨水，導(dǎo)致村莊內(nèi)遭遇洪澇災(zāi)害；此外，有相關(guān)學(xué)者的調(diào)查研究顯示，初期的雨水徑流也會(huì)帶來相當(dāng)嚴(yán)重的污染，這種污染程度甚至?xí)哂谏钗鬯?。根?jù)分析，這種情況通常是因?yàn)橛晁畯搅鞯墓艿涝谝欢螘r(shí)間不使用后，會(huì)殘留一些生活垃圾及家禽的糞便等，這導(dǎo)致雨水徑流的水質(zhì)情況不容樂觀。雨污分流最初的目的是分而治之，一方面將幾乎無污染的雨水不進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，另一方面將污染物最多的生活污水收集并進(jìn)行處理。但是調(diào)查結(jié)果，初期的雨水徑流污染更大，因此這種方式并不值得提倡。

根據(jù)以上分析，本文提出如下幾點(diǎn)建議：首要考慮的污水收集方式應(yīng)該為明渠式排污加荒地漫流的方法，使用荒地這種代價(jià)小并且效果好的土壤滲濾系統(tǒng)，污水在荒地漫流之后利用較為簡易的污水處理方式就可以將其用于農(nóng)田灌溉。除此之外，有相關(guān)調(diào)查研究顯示，荒地的凈化系統(tǒng)主要在表層發(fā)生作用，即可降解的有機(jī)物在地表以下20 cm 即可降解，而總氮和化學(xué)需氧量這兩種指標(biāo)在30 cm 左右的深度就可以凈化91%，基于此分析，為了避免地下水受到不必要的污染，可在較深土壤層（50 cm 左右）鋪設(shè)防滲層。而對(duì)于已經(jīng)建有排水溝的村莊，為了不增加額外的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，應(yīng)該將現(xiàn)有的排水管網(wǎng)充分利用，首先使用這些管網(wǎng)將污水排放至荒地，利用荒地漫流時(shí)的滲濾作用以達(dá)到更好的水質(zhì)，使用這種方式一方面可以簡化污水處理時(shí)的復(fù)雜流程，另一方面可以省去管網(wǎng)的建設(shè)費(fèi)用。農(nóng)村的污水處理設(shè)施需要考慮后續(xù)運(yùn)行維護(hù)的問題，應(yīng)該從避免成本增加的角度出發(fā)而盡量簡化污水處理的程序和技術(shù)，而不應(yīng)使用過于復(fù)雜的處理技術(shù)而導(dǎo)致長時(shí)間使用后出現(xiàn)故障難以解決。農(nóng)村的污水處理應(yīng)該使用不用付出過多人力物力就可以進(jìn)行日常維護(hù)從而保證長時(shí)間正常運(yùn)行的技術(shù)，從這個(gè)方面也可以印證本文進(jìn)行的分析，應(yīng)該盡量在污水收集階段對(duì)污水進(jìn)行一定的處理，使得流入污水處理設(shè)施的污水水質(zhì)盡可能好。另外還需要考慮到環(huán)境衛(wèi)生的要求，可以對(duì)排水溝進(jìn)行整改，將其改為暗渠式的排水溝。

5 結(jié)語

本文針對(duì)污水處理亟待改進(jìn)的甘肅某村莊，對(duì)PVC 管道排污、明渠式排水溝排污及明渠式排污加荒地漫流的組合這三種較為典型的污水收集方式的污水水質(zhì)進(jìn)行了調(diào)查，并對(duì)其成因進(jìn)行了剖析研究，最后基于水質(zhì)結(jié)果提出了治理污水的策略。PVC 管道排污、明渠式排水溝排污及明渠式排污加荒地漫流的組合這三種方式收集的污水pH 值沒有明顯變化，但是生化需氧量、總磷、總氮、氨氮及懸浮物這5 種指標(biāo)值在不同的污水收集方式中出現(xiàn)較大的差異。其中明渠式排污加荒地漫流組合方式的污水水質(zhì)最好，而PVC 管道排污方式的污水水質(zhì)最差。明渠式排污加荒地漫流組合方式的污水生化需氧量、總磷、總氮、氨氮及懸浮物這5 種指標(biāo)值是PVC 管道排污的0.257、0.203、0.701、0.366 和0.499 倍，并且這種方式除了懸浮物指標(biāo)以外，其他幾項(xiàng)指標(biāo)均在農(nóng)田灌溉水質(zhì)的要求數(shù)值之內(nèi)，因此對(duì)污水僅需要進(jìn)行簡單的沙濾處理后就可以將其用于農(nóng)田灌溉。

另外經(jīng)本文分析，農(nóng)村在進(jìn)行污水處理整治時(shí)，應(yīng)充分考慮經(jīng)濟(jì)性及后期易維護(hù)性，因此需要盡可能利用已有的溝渠或荒地這些天然土壤滲濾系統(tǒng)，這樣一方面可以在收集污水過程中滲濾有害物，另一方面可避免重新修建管網(wǎng)耗費(fèi)人力物力。