鄉(xiāng)村排污系統(tǒng)
來源： 閱讀：6442 更新時(shí)間：2011-07-26 13:33國內(nèi)國外已有鄉(xiāng)村排污模式有干廁，糞尿儲(chǔ)罐、化糞池及小型污水處理單元，傳統(tǒng)城市排污，壓力管道排污，負(fù)壓管道排污，源頭清污分離的負(fù)壓生態(tài)排污。用水量，即排污量在一定范圍內(nèi)與生活水平正相關(guān)。但無論污水量多少，人糞尿是排污系統(tǒng)中污染物、病原菌和營養(yǎng)鹽的最主要來源，所以生活污水的污染控制與資源化問題從根本上是人糞尿的污染控制和資源化問題。
鄉(xiāng)村排污系統(tǒng)建立的目標(biāo)與意義主要體現(xiàn)在改善衛(wèi)生條件，減少環(huán)境污染和實(shí)現(xiàn)生態(tài)良性循環(huán)。目前很多鄉(xiāng)村使用的干廁更多是一種原始、無衛(wèi)生管理的干廁，特別是對(duì)生活水平較低的鄉(xiāng)村應(yīng)當(dāng)提倡和推廣符合現(xiàn)代衛(wèi)生要求的生態(tài)型的干廁。在耗水和排污量大和不選用干廁的鄉(xiāng)村，發(fā)達(dá)國家經(jīng)驗(yàn)表明采用城市傳統(tǒng)排水模式（重力流加泵站）在經(jīng)濟(jì)性上有很大局限。壓力或負(fù)壓排水成為重要的排污方式。源頭分離收集的負(fù)壓生態(tài)排水模式在舒適度、衛(wèi)生、節(jié)水、經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。
一、對(duì)建立鄉(xiāng)村排污系統(tǒng)的目標(biāo)與意義的理解
排污系統(tǒng)的建立是新農(nóng)村建設(shè)的一個(gè)組成部分，建立鄉(xiāng)村排污系統(tǒng)的目標(biāo)和意義應(yīng)該有以下幾個(gè)方面：
1. 改善鄉(xiāng)村人口的生活條件，改善和保障鄉(xiāng)村的環(huán)境衛(wèi)生；
2. 減少環(huán)境污染；
3. 從源頭控制入手，實(shí)現(xiàn)生態(tài)良性循環(huán)。
社會(huì)發(fā)展和進(jìn)步的一個(gè)重要體現(xiàn)就是縮小城鄉(xiāng)差距。改善鄉(xiāng)村居住的舒適度，改善衛(wèi)生條件，應(yīng)是鄉(xiāng)村排污系統(tǒng)建立的最重要的目標(biāo)。
從流域水污染總量的角度看，通常農(nóng)業(yè)區(qū)域的主要環(huán)境問題是農(nóng)田地表徑流所帶來的水體污染，農(nóng)田本身的生態(tài)建設(shè)（如合理適量施肥，減小農(nóng)田地表徑流，面源污染控制等）對(duì)大環(huán)境的污染控制更為迫切。但是從鄉(xiāng)村小環(huán)境角度看，無控制的排污會(huì)造成鄉(xiāng)村附近的水環(huán)境嚴(yán)重污染以及疾病的傳播，所以鄉(xiāng)村排污和污水控制具有減少小環(huán)境的污染和保障環(huán)境衛(wèi)生的雙重意義。
中國大部分人口分布在農(nóng)村，與城鎮(zhèn)相比，鄉(xiāng)村排污系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生態(tài)良性循環(huán)（人居與農(nóng)田的物質(zhì)交換）不僅對(duì)中國全面實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展意義重大，而且由于人口密度底、與農(nóng)田距離近，在實(shí)施上與城市區(qū)域相比有明顯的優(yōu)勢(shì)。
用水量，即排污量在一定范圍內(nèi)與生活水平正相關(guān)。但無論污水量多少，人糞尿是生活污水中污染物、病原菌和營養(yǎng)鹽的最主要來源,所以生活污水的污染控制與資源化的核心是人糞尿的污染控制和資源化。
以下介紹、分析國內(nèi)外鄉(xiāng)村排污的不同模式。
二、鄉(xiāng)村排污模式
2.1傳統(tǒng)干廁及其現(xiàn)代意義
干廁系統(tǒng)是人居最早的排污模式，也是保持人居－農(nóng)田良性物質(zhì)循環(huán)的一個(gè)非常經(jīng)濟(jì)、有效的模式。
在我國很早就實(shí)現(xiàn)了人糞尿的農(nóng)用。早在戰(zhàn)國時(shí)使用農(nóng)家肥已相當(dāng)普遍，如韓非子在《解表》中寫“積力于田疇，必且糞溉”。在秦漢時(shí)期就有人廁所和豬圈建在一起的記載，還使用了“圈中熟糞”的描述，表明已經(jīng)有堆漚加工的實(shí)踐（梁家勉，1989）。歷史上農(nóng)民養(yǎng)地的方法一直是以農(nóng)家肥、有機(jī)肥為主。進(jìn)入上世紀(jì)八十年代以來，化肥供應(yīng)越來越充裕，從1980年起使用量開始超過農(nóng)家肥，到目前我國肥料投入中只約有35％來自有機(jī)肥。盡管鄉(xiāng)村仍保留了原有的干廁系統(tǒng)，但是人糞尿返田農(nóng)用在大大減少，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前人糞尿的利用率不到30％（李慶逵，1998）。
過去的四十年中全球人口增加一倍而化肥的生產(chǎn)量增加了十倍。磷、鉀是有限的資源，制造氮肥需要消耗大量的能量，所以從農(nóng)業(yè)生態(tài)角度，人居與農(nóng)田的物質(zhì)交換、人類排泄物返田有重要意義。我國糞尿返田量的減少除了與農(nóng)民可以接受化肥的價(jià)格外，糞尿穩(wěn)定化處理不好、施用勞動(dòng)強(qiáng)度大，衛(wèi)生條件差也是重要原因。應(yīng)引進(jìn)發(fā)達(dá)國家使用的液體糞肥注射噴灑等機(jī)械方式來減少揮發(fā)，提高利用率，減小勞動(dòng)強(qiáng)度。
特別需要強(qiáng)調(diào)的是傳統(tǒng)干廁應(yīng)該在衛(wèi)生條件方面有顯著改善，解決糞便穩(wěn)定化不徹底，新舊糞尿界限不清等問題，解決鄉(xiāng)村通過人類排泄物帶來的病原菌的傳播感染問題。
歐洲的工業(yè)化與城市化以及農(nóng)業(yè)機(jī)械化在歷史上發(fā)展幾乎同步進(jìn)行，工農(nóng)之間在收入上的差別一直較小。城市沖廁馬桶也同期在鄉(xiāng)村得到普及。但是近十多年來，歐洲發(fā)達(dá)國家，特別是在人口密度低的鄉(xiāng)村，干廁開始得到提倡和應(yīng)用。典型的是北歐國家越來越多的人接受干廁和糞尿分離的廁所系統(tǒng)。如何理解這一變化呢？
除了以上所說的生態(tài)考慮外，經(jīng)濟(jì)上的考慮也是重要原因。采用沖水馬桶和流行的城市排水模式，糞尿上百倍的被稀釋，不僅得不到回收利用，而且造成水體污染。隨著鄉(xiāng)村生活水平的提高和污水量的增加以及環(huán)境要求和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，鄉(xiāng)村分散的生活污水需要收集和處理。城市已有的下水道及污水處理廠模式或儲(chǔ)存、車運(yùn)、集中處理站處理的方式費(fèi)用都太高，而采用干廁收集處理糞尿便成了一個(gè)重要的替代方案。這時(shí)生活雜排水和雨水由于污染程度低，可采用多種低成本的方法（自然或人工）得到有效凈化，避免污水輸運(yùn)所帶來的費(fèi)用。
2.2 糞尿儲(chǔ)罐、化糞池及小型污水處理單元
糞尿儲(chǔ)罐、化糞池、污水儲(chǔ)罐及小型污水處理單元在中國鄉(xiāng)村應(yīng)用很少，主要原因是普遍應(yīng)用干廁、人均用水量小以及對(duì)污水排放沒有控制要求。
歐洲鄉(xiāng)村在無法接入污水管網(wǎng)的情況下該類方法成為排水的主要模式。由于排放控制要求的提高，近年來，如德國，一家一戶的單體MBR污水處理單元已經(jīng)開始有應(yīng)用。
2.3傳統(tǒng)城市排水模式在鄉(xiāng)村應(yīng)用的局限
歐洲早期城市化時(shí)期建立的重力流為主混合排水模式被當(dāng)今世界各國采用。但是無論是模擬計(jì)算還是歐洲已有的實(shí)踐均證明在排水工程實(shí)施和排水經(jīng)濟(jì)性上對(duì)鄉(xiāng)村來說存在很多問題，主要有以下幾個(gè)方面的原因：
1) 以重力為主的城市排水模式的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的前提是污水量大，污水進(jìn)入排水管密集，但這些條件鄉(xiāng)村一般不具備。
2) 流量小時(shí)要求管道坡度大，從而導(dǎo)致埋深增加快和增加中途提升。如采用大管徑小流量時(shí)，由于流速太低又會(huì)造成管內(nèi)沉積物過多和管道堵塞。
3) 人們通常會(huì)以為重力流排水可以不需要?jiǎng)恿，但大多?shù)情況下，即使在幾百人的鄉(xiāng)村，采用重力流排水時(shí)，實(shí)際中常不得不通過泵站來實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。
所以在歐洲的鄉(xiāng)村替代的排水模式－壓力和負(fù)壓排水得到較廣泛的應(yīng)用。
2.4 壓力管道排污
壓力管道排污十九世紀(jì)在歐洲已經(jīng)開始應(yīng)用，城市排污系統(tǒng)中大水量密集性的排水成為主導(dǎo)排水模式后，壓力管道排水僅在小的分散的住區(qū)得到采用。壓力管道排水可以是單線的管道，也可是壓力管網(wǎng)（如圖1示，根據(jù)德國規(guī)范[5]修改）。在壓力管道作為管網(wǎng)時(shí)通常在管網(wǎng)無流體輸送的一端加壓力空氣吹洗站用于控制和清洗管道。
在德國壓力管道排水多應(yīng)用在1500服務(wù)人口以下的排水系統(tǒng)。壓力管道排水系統(tǒng)的最大缺陷是每一個(gè)排水點(diǎn)必須要有動(dòng)力源即增壓泵，所以很多情況下壓力管道排污的應(yīng)用受到局限。
2.5 負(fù)壓排污
負(fù)壓排污已有一百三十多年歷史，十九世紀(jì)末曾在大城市（如德國柏林）的排水中得到應(yīng)用。其基本原理是利用負(fù)壓作為動(dòng)力實(shí)現(xiàn)排水。圖2示意一個(gè)典型的負(fù)壓排水系統(tǒng)。由于系統(tǒng)可利用一個(gè)集中的負(fù)壓源實(shí)現(xiàn)排水，所以在鄉(xiāng)村、海濱等住區(qū)得到廣泛應(yīng)用。由于管道處在負(fù)壓狀態(tài)下不存在輸送介質(zhì)漏露問題，因此在水源保護(hù)區(qū)等特殊地區(qū)負(fù)壓排水成為一個(gè)重要的排污方式。
單個(gè)的負(fù)壓源所覆蓋的區(qū)域半徑通常在2－5公里。如需進(jìn)一步輸送，可與壓力管道聯(lián)用。
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傳統(tǒng)的負(fù)壓管道排污系統(tǒng)中住宅產(chǎn)生的污水通常先通過重力排水集水井然后再進(jìn)入負(fù)壓管道。
三、源頭清污分離的負(fù)壓生態(tài)排污
負(fù)壓和壓力管道排污系統(tǒng)中住宅生產(chǎn)的污水通常先通過重力排水集水井然后再進(jìn)入壓力或負(fù)壓管道。
負(fù)壓生態(tài)排污的核心是將負(fù)壓管道與便器直接相聯(lián)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)最大程度地節(jié)省沖廁水（萬若環(huán)境的負(fù)壓便器耗水量可減少到0.3-0.8升/次）。糞尿通過負(fù)壓系統(tǒng)單獨(dú)收集、輸送和處理，而其他雜排水由于污染負(fù)荷低，根據(jù)地形地貌的具體條件采用低能耗和無能耗的途徑進(jìn)行凈化。雨水最大程度地反滲地下水（蓄、滲），多余出來的徑流部分與雜排水統(tǒng)一管理。
負(fù)壓“抽”廁后的糞尿，大便、衛(wèi)生紙自然破碎，介質(zhì)流動(dòng)性好，因?yàn)橹皇菃为?dú)對(duì)少量的糞尿污水進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送，系統(tǒng)總體能耗低。
該模式所達(dá)到的效果是：
1) 入廁與城市沖水馬桶相同，
2) 利用負(fù)壓實(shí)現(xiàn)源頭最大節(jié)水，
3) 系統(tǒng)總體能耗低。
4) 糞尿單獨(dú)負(fù)壓輸送集中處理、資源化
5) 雜排水、雨水通過就近處理和蓄、滲從而達(dá)到資源化（反滲地下水、增加地表景觀水）并把輸水費(fèi)用降至最低。
源頭清污分離的負(fù)壓排污模式的優(yōu)勢(shì)不僅局限于鄉(xiāng)村。圖3.1、3.2分別表示傳統(tǒng)城市排水和源頭清污分離的負(fù)壓排污模式。
德國Wuppertal研究所以1.5萬人規(guī)模為單位在德國應(yīng)用條件下對(duì)以上兩種模式進(jìn)行了分析與比較，主要結(jié)果如下：
1. 建筑材料的消耗：傳統(tǒng)污水模式約有90%的材料消耗用在了污水排水系統(tǒng)。源頭分類的污水排水系統(tǒng)僅為傳統(tǒng)模式的1/3—1/2。
2. 能量消耗
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傳統(tǒng)城市排水
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源分離負(fù)壓排水
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供水kWh/人.年
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—25
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—15
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污水處理kWh/人.年
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—85
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—47
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總消耗kWh/人.年
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—110
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—62
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能量回收kWh/人.年
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0
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沼氣+110
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能量節(jié)約kWh/人.年
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0
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肥料生產(chǎn)+60
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能量總消耗kWh/人.年
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—110
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+108
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3. 污染物排放
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傳統(tǒng)城市排水
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源分離負(fù)壓排水
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COD kg/人.年
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3.6
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0.8
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N kg/人.年
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0.73
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0.2
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P kg/人.年
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0.07
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0.01
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K kg/人.年
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＞1.7
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＜0.6
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4. 現(xiàn)行價(jià)格體系下的費(fèi)用：傳統(tǒng)污水排水系統(tǒng)及處理廠的總費(fèi)用為每個(gè)居民每年346—431歐元，源頭分類的污水收集與處理為每個(gè)居民每年270－316歐元。
四、小結(jié)
中國目前鄉(xiāng)村總體生活水平與城市有較大區(qū)別，但鄉(xiāng)村發(fā)展水平也會(huì)千差萬異，既有貧窮落后的鄉(xiāng)村，也有較富裕的鄉(xiāng)村以及消費(fèi)水平較高的旅游度假村和鄉(xiāng)村別墅區(qū)。從排污和排水的角度單純以“鄉(xiāng)村”作為定義似不恰當(dāng)。歐美在行業(yè)中較多采用“小住區(qū)（Small Community）”或“排水的替代方案(Alternative Sanitation Concept)”、“壓力排污管道(Pressure Sewer)”或“負(fù)壓排污管道（Vacuum Sewer）”來與流行的城市排水方式相區(qū)分[5]、[7]。
針對(duì)中國具體情況在鄉(xiāng)村排污的概念確立、規(guī)劃設(shè)計(jì)和實(shí)施中、鄉(xiāng)村規(guī)模、人口密度、廢水量（水的消費(fèi)水平）、地形地貌等等特征比籠統(tǒng)的鄉(xiāng)村這一概念更重要。
中國鄉(xiāng)村仍普遍采用干廁，盡管干廁從物質(zhì)流的角度是人居與農(nóng)業(yè)物質(zhì)交換的一個(gè)理想途徑，但以下問題不應(yīng)忽視：
1. 中國目前很多鄉(xiāng)村使用的干廁更多是一種原始、無衛(wèi)生管理的干廁，是鄉(xiāng)村疾病和瘟疫傳播的重要途徑；
2. 大部分現(xiàn)有的鄉(xiāng)村干廁不具備合理的糞尿穩(wěn)定化條件，新鮮糞尿和已穩(wěn)定化的糞尿彼此混淆。
3. 鄉(xiāng)村糞尿返田減少的一個(gè)重要原因是穩(wěn)定化處理不好，衛(wèi)生條件差和操作原始。
所以，至少在生活水平較低的鄉(xiāng)村普及符合現(xiàn)代衛(wèi)生要求的生態(tài)型的干廁對(duì)衛(wèi)生改善、污染控制和生態(tài)良性循環(huán)都有重大意義。
在耗水排污量大，特別是不選用干廁的鄉(xiāng)村，采用城市傳統(tǒng)排水模式（重力流加泵站）在經(jīng)濟(jì)性上有很大局限，壓力或負(fù)壓排水成為重要的替代方案。源頭分離收集的負(fù)壓排水模式在舒適度、衛(wèi)生、節(jié)水、經(jīng)濟(jì)型和生態(tài)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。
作者：張健博士，萬若環(huán)境
