江苏农村“三格式”化粪池污水处理效果评价
作者：王玉华 方颖 焦隽
摘要：
“三格式”化粪池是江苏农村改厕中普遍使用的1种污水处理方式，约占全省农村卫生厕所的50%，其处理效果直接影响农村水环境质量。在江苏省9个县(市、区)中选取168户农民正常使用的“三格式”化粪池作为研究对象，于2006年6月至8月每隔5d、连续3次分别在其进、出口采取水样进行监测、分析。结果表明，“三格式”化粪池对CODCr、TN和TP的去除率分别为48.51%、6.83%和23.92%；苏南地区好于苏中地区，苏北地区最差；“三格式”化粪池处理效果差于沼气化粪池，处理后的尾水未达国家污水排放标准，排入环境会造成较大影响。
关键词：
“三格式”化粪池；处理效果；评价；江苏
农村厕所卫生是衡量一个国家和地区文明程度的标志之一，改善农村环境卫生、提高农民生活环境质量是建设社会主义新农村的重要内容。在各级政府的大力支持下，在江苏省爱国卫生运动委员会的精心指导下，江苏省农村改厕工作取得了很大成绩。截至2006年底，全省农村改厕已达891.49万户，卫生厕所普及率达56.91%。农村改厕的顺利开展，极大地改善了农民的生活环境，也对预防疾病、保障广大农民健康和提高农民生活质量作出了重要贡献[1]。目前，江苏农村改厕处理污水主要采用“三格式”化粪池、沼气池、完整下水道水冲式、双瓮漏斗式和粪尿分集式等几种方式，其中又以“三格式”化粪池为主，约占卫生厕所总数的47.4%。并且，“三格式”化粪池仍是今后改厕工作中重点推广使用的方式，其比例还将大幅度提高。由于农村农户住宅较分散，改厕后的污水一般直接排入村前屋后的河塘。因此，经“三格式”化粪池处理后的污水水质状况将对农村水环境质量，特别是村前屋后河塘沟渠的水质产生很大影响。然而，目前对“三格式”化粪池处理污水的效果研究甚少，特别是针对CODCr、TN、TP去除率的研究更少，导致其对环境的影响无法预测。为解决这一问题，笔者在江苏省苏南、苏中、苏北3个不同发展水平的地区，分别选择有代表性的9个县(市、区)28个村168户农民的“三格式”化粪池，监测其进、出水水质，并分析其处理效果，为探寻适合农村分散式生活污水处理技术和方式提供技术支撑。
1“三格式”化粪池的工作原理及主要结构
“三格式”化粪池一般有钢筋混凝土和砖砌2种结构，主要由便池蹲位、连通管和分成3个相互连通格室的密封粪池组成。其中，第1池主要起截留粪渣、发酵和沉淀虫卵作用；第2池起继续发酵作用；第3池主要起贮存发酵后粪液作用。3池由连通管相连。连通管形式多样，有倒U形、倒L形、直接斜插连通管形、直接开孔形等，前1种杀卵灭菌效果较好，直接开孔建造简单，不易堵塞，但卫生效果差。一般连通管以水泥预制、陶管或PVC塑料管居多。在第1池和第3池上方分别设有清渣口和出粪口。自第3池出粪口流出的粪液已经基本上不含寄生虫卵和病原微生物，可供农田直接使用。
2采样与分析方法
2.1采样
考虑到江苏省经济发展水平与南北地域的差异(农村经济发展水平、生活方式和自然地域等差异)，分别在苏南、苏中、苏北地区选择有代表性的9个县(市、区)，随机确定28村168户农民正常使用的“三格式”化粪池进行取样，取样时间为2006年6月至8月。
各采样点每隔5d、连续3次分别在“三格式”化粪池的进、出口采取水样，并在12h内送实验室分析。
2.2测定方法
分别测定“三格式”化粪池的进、出口水样，分析项目为化学需氧量(CODCr)、总氮(TN)和总磷(TP)。CODCr采用重铬酸钾法测定[2]，TN采用碱性硫酸钾消解-紫外分光光度法测定[3]，TP采用钼酸铵分光光度法测定[4]。
2.3数据处理
CODCr、TN、TP去除率的计算公式为：
污染物去除率=[(进口浓度-出口浓度)/进口浓度]×100%
采用SPSS12.0软件单因素方差分析法对各地区“三格式”化粪池CODCr、TN、TP的平均去除率进行分析，采用新复级差法对平均值进行比较。
3结果与分析
3.1监测结果
江苏省不同地区“三格式”化粪池进、出口水样中CODCr、TN、TP浓度及“三格式”化粪池对CODCr、TN、TP的去除率见表1。
表1：
江苏省不同地区“三格式”化粪池污染物去除率
全省3个地区“三格式”化粪池进、出口水样中CODCr、TN、TP的平均浓度及“三格式”化粪池对CODCr、TN、TP的去除率平均值见表2。
表2：
全省“三格式”化粪池进、出口水样浓度及去除率平均值
(P<0.05)。
3.2“三格式”化粪池尾水达标情况分析
目前，由于国家尚未出台专门针对农村生活污水的排放标准，因此选择GB8978-1996污水综合排放标准中的二级排放标准作为“三格式”化粪池出口水样的评价标准；但考虑到“三格式”化粪池也是1种简易处理生活污水的设施，其处理后的污水直接排入环境中，且农村中的河流大多为农田灌溉用水，因此，选择GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准中的二级排放标准作为评价的参考标准；考虑到一部分农民在实际使用中将“三格式”化粪池的尾水直接浇灌农田，因此，选择GB5084-92农田灌溉水质标准中的旱作标准(要求最低)作为评价的参考标准。各标准值见表3。
表3
污染物排放标准
根据表1中各地“三格式”化粪池的出水浓度并对照表3可以看出，无论用哪种标准来衡量，“三格式”化粪池的出水浓度均达不到排放标准，且差距较大。
3.3各地区“三格式”化粪池处理效果比较
由表2可以看出，CODCr去除率各地区差异不显著，苏中地区略高于苏南地区，苏南、苏中地区均高于苏北地区；苏南、苏中地区分别高于全省平均水平4.67百分点、6.29百分点，而苏北地区低于全省平均水平16.23百分点。
TN去除率各地区差异显著，苏南地区达10.55%，高于其他地区和全省平均水平；苏北地区高于苏中地区；苏中地区TN去除率只有2.94%，与其他地区差异显著，远远低于其他地区和全省平均水平，可能与其进水浓度较低有关。
TP去除率各地区差异比较显著，苏南地区明显高于苏北、苏中2个地区和全省平均水平，达49.34%；苏中地区TP去除率略高于苏北地区，苏中、苏北2个地区去除率分别低于全省平均水平10.12百分点、10.55百分点。
3.4“三格式”化粪池与沼气化粪池处理效果的对比分析
沼气化粪池也是1种常用的处理粪便的污水处理装置，它利用动物粪便、农作物秸秆等废弃物，通过厌氧处理，能产生洁净的沼气能源，还能产生沼液、沼渣等有机肥料，解除废弃物所引起的环境污染[5]。目前，在江苏农村改厕中，除了“三格式”化粪池外，沼气化粪池使用最为广泛，尤其在苏北地区，其使用率更高。因此，对2种化粪池的处理效果进行比较有着很强的现实意义。由于查不到江苏地区沼气化粪池处理效果的有关文献，故选取与江苏相临的上海、浙江等地数据进行比较(表4)。
表4
“三格式”化粪池与沼气化粪池污染物去除率比较
1)该数据单位为g?kg-1。
由表4可知，沼气化粪池对CODCr去除率达87136%，“三格式”化粪池只有48.51%，沼气化粪池比“三格式”化粪池高38.85百分点。虽然“三格式”化粪池能处理近一半的CODCr，但是处理效果远不如沼气化粪池。沼气化粪池对TN去除率达78.06%，处理效果很明显。而“三格式”化粪池对TN去除率只有6.83%，比沼气化粪池低71百分点，处理效果不明显。沼气化粪池对TP去除率达94.36%，处理效果非常明显。而“三格式”化粪池对TP去除率只有23.92%，比沼气化粪池低70.44百分点，处理效果不明显。
由此可见，沼气化粪池对污水的去除率远远高于“三格式”化粪池，处理效果比较显著。而“三格式”化粪池处理效果不明显，尤其对TP和TN去除率很低。
4讨论
“三格式”化粪池是一个简单的粪便沉淀预处理装置，能从液体中分离出固体粪便，并对有机物进行一定的厌氧消化，具有施工工程量比较小、投资小、易于推广、能去除CODCr和虫卵、不耗能、日常管理方便、不占用耕地等优点。但是“三格式”化粪池对污水处理的效果十分有限，除了对CODCr去除效果比较明显外，对TP和TN去除效果不明显，排入环境中的污水水质明显达不到国家排放标准，而且污水处理量比较小，需要每半年清掏1次污泥，费时费工[8]。
在排水系统尚不健全的农村广大地区，化粪池作为初级污水处理手段还将长期存在，但是必须对化粪池进行有效的管理，要定期清掏污泥。鉴于“三格式”化粪池出水不能达到污水排放标准和农田灌溉水质标准，在其排入环境前，因地制宜地采取一些资源化、生态化的处理措施很有必要，如一些地区已开始尝试在“三格式”后再增加“一格”生态处理系统，从而变成“四格式”，以求进一步提高出水水质，减轻对农村水环境的污染。
5结论
(1)“三格式”化粪池出水水质远低于GB8978-1996污水综合排放标准和GB5084-92农田灌溉水质标准，无论是直接排入水体还是用于灌溉，均会对环境造成较大影响。
(2)江苏省不同地区“三格式”化粪池的处理效果有差异，总体上是苏南地区好于苏中地区，苏北地区处理效果较差，可能与当地环境、气候、居民消费水平等有一定关系。
(3)“三格式”化粪池对污水的处理效果明显差于沼气化粪池，沼气池能去除大部分CODCr、TN、TP，但是“三格式”化粪池只能去除很少部分，从环境保护角度出发，应该更多地推广沼气化粪池。
参考文献：
[1]李凤霞，张奎卫，胡军，等.农村改厕工作的困难和对策探讨[J].环境与健康杂志，2006，23(3)：279-280.
[2]GB11914-89，水质化学需氧量的测定重铬酸盐法[S].
[3]GB11894-89，水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解-紫外分光光度法[S].
[4]GB11893-89，水质总磷的测定钼酸铵分光光度法[S].
[5]王晨宇，陈奇睿.积极推广农村沼气促进循环经济发展[J].中国科技投资，2007(9)：75-77.
[6]孙云斌.沼气化粪池的无动力好氧改造[J].中小企业管理与科技，2007(6)：74-75.
[7]郝元元，刘荣厚.大中型沼气工程工艺流程?发酵原料及其产物测试分析[J].安徽农业科学，2006，34(14)：3429-3431.
[8]胡应得.分散型无能耗污水处理系统的经济性评价[J].能源与环境，2002(5)：32-35.
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