多种排污方式对乡村水质的影响及治理策略分析

刘丽花

（金昌市金川区宁远堡水务管理所，737100，甘肃金昌）

1 前言

当前我国正在开展农村的生活污水排放整治工作，现农村主要的治理方式是分散式处理，根据不同的处理设施及其出水水质要求和设施输入水质，选择不同的处理工艺。现场调查研究发现，这种分散式处理设施一般位于非居民区的空地中，全村所产生的污水在经过本村的排污系统之后流入分散式处理设施。而不同的排污系统对于分散式污水的处理结果明显有重要影响，以所调查的区域为例，排污系统分为两种：第一种是直接使用原本修建的雨污合流式排水沟，这种水沟还包括明渠和暗渠两种类型；第二种则是耗资重新建设的排污管网，具有雨污分流的效果。

现有的观点虽然普遍认为排污方式会影响分散式污水处理设施的进水水质，但并未有研究对该影响进行量化，而选择何种收集污水方式会提升污水处理后的水质也未有明晰的定论。目前已有不少学者对农村的污水处理进行调查研究：文献[1-2]汇总了农村生活污水在处理前和处理后的指标变化，包括pH、COD、TP及TN 等；文献[3-5]从不同区域、不同季节出发，根据当地经济状况来对污水处理水质进行分析。针对不同的污水收集方式对处理结果水质影响的研究极少。

针对在没有明确科学调查研究的情况下农村排污大量使用了管网的现状，本文在甘肃某村庄对三种不同的排污方式进行了研究，以酸碱度、生化需氧量、总磷、总氮、氨氮及悬浮物这6 个指标的变化情况为依据，提出了一系列改善污水收集系统的建议。

2 污水排放调查目标与方式

本研究进行的水质调查研究目标为正在进行污水处理工程建设的甘肃某村庄，该村庄共有3 000 人左右，其中外来流动人口约500。根据《农村生活污水处理工程技术标准》，在该村已经建设了冲水式厕所、淋浴式卫生间的情况下，居民用水量可按每人100～180 L/d 参考，其污水的排放量可以取用水量的80%来估算，经计算该村庄的污水排放量最大值为288 m3/d。

该村的污水排放方式分为三种，分别是：①利用PVC 管道直接排出；②利用明渠式排水沟排出；③污水先经过明渠式排水沟再流入凹陷荒地，最后流入待处理水体。根据这种情况，本团队依据以下3 个原则选取了采样点：①采样点可以很好代表该村的污水收集方式；②排污量较大，确保采样数据足够多；③该采样点较为容易到达。

根据该原则共选取了3 个采样点，在研究期间每隔12 d 进行一次采样，总共进行4 次采样。在这期间为避免雨水对研究结果产生不利影响，采样均选择晴天进行；并且为保证采样可以最大限度代表该村的污水收集情况，均选择在中午用水量最大的时刻进行两次采样，第一次采样在11：30 进行，第二次采样在12：40 进行，每次采样量为2 L。本次项目主要检测的指标有6 个，分别是：酸碱度（pH）、生化需氧量（BOD5）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）及悬浮物（SS）。

3 采样结果及分析

表1 中记录了3 个采样点的水质结果，表中的最大值、最小值及平均值计算均以4 次采样（每次收集两瓶）结果计算。

表1 3 个采样点的水质情况记录

采样点1 代表的是利用PVC 管道直接排出；采样点2 代表利用明渠式排水沟排出；采样点3 代表污水先经过明渠式排水沟再流入凹陷荒地，最后流入待处理水体。由表1 可知，三种污水收集方式的pH 指标基本保持不变，不同的方式对该值没有太多影响，而其他的水质指标是采样点1 差于采样点2 差于采样点3，即PVC 管道、排水沟、荒地三种污水收集方式的水质情况是依次变好的。经研究团队分析，这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，这种方式污水在其中停留的时间最短；而明渠式排水沟最底层用直径5 cm 左右的石头铺设，长时间使用后其中被沙土填满并产生了很多淤泥，在其中某些部分甚至生长出了植物，这就形成了一些简单的生态小环境，因此该种污水收集方式的流速显著低于PVC 管道排出方式，这些因素使得在污水收集的过程中，污水会发生一些化学反应，一些污染物会被微生物等分解和吸收；而对于污水先经过明渠排水沟再流入凹陷荒地这种情况，其流速进一步下降，并且荒地中具有更多的微生物和植物根系，会发生更多的厌氧反应，因此第三种方式即采样点3 所记录的水质情况是明显好于其他两种情况的。

将表中所记录的水质情况与旱作农田灌溉水质标准进行比较可知：采样点1 和采样点2 的污水水质不满足灌溉标准，这两个采样点只有pH 满足要求，而其他几项指标的最小值都超过标准限值；而采样点3 仅有悬浮物（SS）这项指标不满足要求，其他几项指标均满足了农田灌溉标准，因此只需要对该方式收集的污水进行操作简单的静置或过滤即可直接用于灌溉。由此可见，流经凹陷荒地的污水可以在沙滤处理后用于灌溉（旱作和水作）。

4 治理措施

依上所述，本文所选用的三个采样点代表了现在农村较为典型的三种污水收集方式，即：PVC 管道排污、明渠式排水沟排污及明渠式排污加荒地漫流的组合。由于这三个采样点均在同一个村庄，因此基本可以忽略不同生活方式导致污水水质不同的情况，即污水收集方式直接决定了污水进入污水处理系统时的水质情况。换言之，将污水收集方式做一定的优化就可以直接提升污水处理的进水水质，从而影响之后的污水处理工序。可见在上述所提到的三种污水收集方式中，明渠式排污加荒地漫流是可以得到最好水质的方法。

但研究团队在调研中发现，学习城市的雨污分流方式进行污水处理的农村数量不断增加，这些农村往往将已有的排水沟放弃，而选择建造新的管网收集污水。虽然这种方式有其自身的优点，但目前一些调查表明，在农村直接照搬城市的方式会带来很多问题。当前使用雨污分流这种方式的农村通常是建设未铺石头的明渠式沟渠专门用于雨水的径流，而这种沟渠仅在雨天时有水流动，因此经常会演变为有很多杂草的荒地，在汛期难以及时排出雨水，导致村庄内遭遇洪涝灾害；此外，有相关学者的调查研究显示，初期的雨水径流也会带来相当严重的污染，这种污染程度甚至会高于生活污水。根据分析，这种情况通常是因为雨水径流的管道在一段时间不使用后，会残留一些生活垃圾及家禽的粪便等，这导致雨水径流的水质情况不容乐观。雨污分流最初的目的是分而治之，一方面将几乎无污染的雨水不进入污水处理系统，另一方面将污染物最多的生活污水收集并进行处理。但是调查结果，初期的雨水径流污染更大，因此这种方式并不值得提倡。

根据以上分析，本文提出如下几点建议：首要考虑的污水收集方式应该为明渠式排污加荒地漫流的方法，使用荒地这种代价小并且效果好的土壤渗滤系统，污水在荒地漫流之后利用较为简易的污水处理方式就可以将其用于农田灌溉。除此之外，有相关调查研究显示，荒地的净化系统主要在表层发生作用，即可降解的有机物在地表以下20 cm 即可降解，而总氮和化学需氧量这两种指标在30 cm 左右的深度就可以净化91%，基于此分析，为了避免地下水受到不必要的污染，可在较深土壤层（50 cm 左右）铺设防渗层。而对于已经建有排水沟的村庄，为了不增加额外的经济负担，应该将现有的排水管网充分利用，首先使用这些管网将污水排放至荒地，利用荒地漫流时的渗滤作用以达到更好的水质，使用这种方式一方面可以简化污水处理时的复杂流程，另一方面可以省去管网的建设费用。农村的污水处理设施需要考虑后续运行维护的问题，应该从避免成本增加的角度出发而尽量简化污水处理的程序和技术，而不应使用过于复杂的处理技术而导致长时间使用后出现故障难以解决。农村的污水处理应该使用不用付出过多人力物力就可以进行日常维护从而保证长时间正常运行的技术，从这个方面也可以印证本文进行的分析，应该尽量在污水收集阶段对污水进行一定的处理，使得流入污水处理设施的污水水质尽可能好。另外还需要考虑到环境卫生的要求，可以对排水沟进行整改，将其改为暗渠式的排水沟。

5 结语

本文针对污水处理亟待改进的甘肃某村庄，对PVC 管道排污、明渠式排水沟排污及明渠式排污加荒地漫流的组合这三种较为典型的污水收集方式的污水水质进行了调查，并对其成因进行了剖析研究，最后基于水质结果提出了治理污水的策略。PVC 管道排污、明渠式排水沟排污及明渠式排污加荒地漫流的组合这三种方式收集的污水pH 值没有明显变化，但是生化需氧量、总磷、总氮、氨氮及悬浮物这5 种指标值在不同的污水收集方式中出现较大的差异。其中明渠式排污加荒地漫流组合方式的污水水质最好，而PVC 管道排污方式的污水水质最差。明渠式排污加荒地漫流组合方式的污水生化需氧量、总磷、总氮、氨氮及悬浮物这5 种指标值是PVC 管道排污的0.257、0.203、0.701、0.366 和0.499 倍，并且这种方式除了悬浮物指标以外，其他几项指标均在农田灌溉水质的要求数值之内，因此对污水仅需要进行简单的沙滤处理后就可以将其用于农田灌溉。

另外经本文分析，农村在进行污水处理整治时，应充分考虑经济性及后期易维护性，因此需要尽可能利用已有的沟渠或荒地这些天然土壤渗滤系统，这样一方面可以在收集污水过程中渗滤有害物，另一方面可避免重新修建管网耗费人力物力。