多種排污方式對鄉村水質的影響及治理策略分析

劉麗花

（金昌市金川區寧遠堡水務管理所，737100，甘肅金昌）

1 前言

當前我國正在開展農村的生活污水排放整治工作，現農村主要的治理方式是分散式處理，根據不同的處理設施及其出水水質要求和設施輸入水質，選擇不同的處理工藝。現場調查研究發現，這種分散式處理設施一般位于非居民區的空地中，全村所產生的污水在經過本村的排污系統之后流入分散式處理設施。而不同的排污系統對于分散式污水的處理結果明顯有重要影響，以所調查的區域為例，排污系統分為兩種：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的排污管網，具有雨污分流的效果。

現有的觀點雖然普遍認為排污方式會影響分散式污水處理設施的進水水質，但并未有研究對該影響進行量化，而選擇何種收集污水方式會提升污水處理后的水質也未有明晰的定論。目前已有不少學者對農村的污水處理進行調查研究：文獻[1-2]匯總了農村生活污水在處理前和處理后的指標變化，包括pH、COD、TP及TN 等；文獻[3-5]從不同區域、不同季節出發，根據當地經濟狀況來對污水處理水質進行分析。針對不同的污水收集方式對處理結果水質影響的研究極少。

針對在沒有明確科學調查研究的情況下農村排污大量使用了管網的現狀，本文在甘肅某村莊對三種不同的排污方式進行了研究，以酸堿度、生化需氧量、總磷、總氮、氨氮及懸浮物這6 個指標的變化情況為依據，提出了一系列改善污水收集系統的建議。

2 污水排放調查目標與方式

本研究進行的水質調查研究目標為正在進行污水處理工程建設的甘肅某村莊，該村莊共有3 000 人左右，其中外來流動人口約500。根據《農村生活污水處理工程技術標準》，在該村已經建設了沖水式廁所、淋浴式衛生間的情況下，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，經計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。根據這種情況，本團隊依據以下3 個原則選取了采樣點：①采樣點可以很好代表該村的污水收集方式；②排污量較大，確保采樣數據足夠多；③該采樣點較為容易到達。

根據該原則共選取了3 個采樣點，在研究期間每隔12 d 進行一次采樣，總共進行4 次采樣。在這期間為避免雨水對研究結果產生不利影響，采樣均選擇晴天進行；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刻進行兩次采樣，第一次采樣在11：30 進行，第二次采樣在12：40 進行，每次采樣量為2 L。本次項目主要檢測的指標有6 個，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 采樣結果及分析

表1 中記錄了3 個采樣點的水質結果，表中的最大值、最小值及平均值計算均以4 次采樣（每次收集兩瓶）結果計算。

表1 3 個采樣點的水質情況記錄

采樣點1 代表的是利用PVC 管道直接排出；采樣點2 代表利用明渠式排水溝排出；采樣點3 代表污水先經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 指標基本保持不變，不同的方式對該值沒有太多影響，而其他的水質指標是采樣點1 差于采樣點2 差于采樣點3，即PVC 管道、排水溝、荒地三種污水收集方式的水質情況是依次變好的。經研究團隊分析，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，長時間使用后其中被沙土填滿并產生了很多淤泥，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小環境，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，污水會發生一些化學反應，一些污染物會被微生物等分解和吸收；而對于污水先經過明渠排水溝再流入凹陷荒地這種情況，其流速進一步下降，并且荒地中具有更多的微生物和植物根系，會發生更多的厭氧反應，因此第三種方式即采樣點3 所記錄的水質情況是明顯好于其他兩種情況的。

將表中所記錄的水質情況與旱作農田灌溉水質標準進行比較可知：采樣點1 和采樣點2 的污水水質不滿足灌溉標準，這兩個采樣點只有pH 滿足要求，而其他幾項指標的最小值都超過標準限值；而采樣點3 僅有懸浮物（SS）這項指標不滿足要求，其他幾項指標均滿足了農田灌溉標準，因此只需要對該方式收集的污水進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，本文所選用的三個采樣點代表了現在農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。由于這三個采樣點均在同一個村莊，因此基本可以忽略不同生活方式導致污水水質不同的情況，即污水收集方式直接決定了污水進入污水處理系統時的水質情況。換言之，將污水收集方式做一定的優化就可以直接提升污水處理的進水水質，從而影響之后的污水處理工序。可見在上述所提到的三種污水收集方式中，明渠式排污加荒地漫流是可以得到最好水質的方法。

但研究團隊在調研中發現，學習城市的雨污分流方式進行污水處理的農村數量不斷增加，這些農村往往將已有的排水溝放棄，而選擇建造新的管網收集污水。雖然這種方式有其自身的優點，但目前一些調查表明，在農村直接照搬城市的方式會帶來很多問題。當前使用雨污分流這種方式的農村通常是建設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有水流動，因此經常會演變為有很多雜草的荒地，在汛期難以及時排出雨水，導致村莊內遭遇洪澇災害；此外，有相關學者的調查研究顯示，初期的雨水徑流也會帶來相當嚴重的污染，這種污染程度甚至會高于生活污水。根據分析，這種情況通常是因為雨水徑流的管道在一段時間不使用后，會殘留一些生活垃圾及家禽的糞便等，這導致雨水徑流的水質情況不容樂觀。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入污水處理系統，另一方面將污染物最多的生活污水收集并進行處理。但是調查結果，初期的雨水徑流污染更大，因此這種方式并不值得提倡。

根據以上分析，本文提出如下幾點建議：首要考慮的污水收集方式應該為明渠式排污加荒地漫流的方法，使用荒地這種代價小并且效果好的土壤滲濾系統，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田灌溉。除此之外，有相關調查研究顯示，荒地的凈化系統主要在表層發生作用，即可降解的有機物在地表以下20 cm 即可降解，而總氮和化學需氧量這兩種指標在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）鋪設防滲層。而對于已經建有排水溝的村莊，為了不增加額外的經濟負擔，應該將現有的排水管網充分利用，首先使用這些管網將污水排放至荒地，利用荒地漫流時的滲濾作用以達到更好的水質，使用這種方式一方面可以簡化污水處理時的復雜流程，另一方面可以省去管網的建設費用。農村的污水處理設施需要考慮后續運行維護的問題，應該從避免成本增加的角度出發而盡量簡化污水處理的程序和技術，而不應使用過于復雜的處理技術而導致長時間使用后出現故障難以解決。農村的污水處理應該使用不用付出過多人力物力就可以進行日常維護從而保證長時間正常運行的技術，從這個方面也可以印證本文進行的分析，應該盡量在污水收集階段對污水進行一定的處理，使得流入污水處理設施的污水水質盡可能好。另外還需要考慮到環境衛生的要求，可以對排水溝進行整改，將其改為暗渠式的排水溝。

5 結語

本文針對污水處理亟待改進的甘肅某村莊，對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進行了調查，并對其成因進行了剖析研究，最后基于水質結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 種指標值在不同的污水收集方式中出現較大的差異。其中明渠式排污加荒地漫流組合方式的污水水質最好，而PVC 管道排污方式的污水水質最差。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以外，其他幾項指標均在農田灌溉水質的要求數值之內，因此對污水僅需要進行簡單的沙濾處理后就可以將其用于農田灌溉。

另外經本文分析，農村在進行污水處理整治時，應充分考慮經濟性及后期易維護性，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，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耗費人力物力。