废水灌溉系统

在不破坏土地资源的再生能力、不降低农业收益的前题下,利用田地和生物塘处置废水的系统。不同于废水灌溉和土地处理系统(见土地处理法),废水灌溉只是利用废水,并不要求起处置某一排水系统全部来水的作用;当农田不需要灌溉时,废水需另觅出路。土地处理系统起处理废水的作用,却不要求兼顾农业收益。废水灌溉系统则废水处理和农业收益并重。此外,土地处理系统一般由主管排水系统的单位一家经营,在经济上处理费用和农业收益一起核算,净支出作为排水费用,由用户负担,比较容易管理。废水灌溉系统的废水预处理设施将由排水系统主管单位运行,而田地和生物塘则一般由农业生产者经营,两家要密切配合才能收到预期效果,运行和管理比较困难,但比较适合经济落后的国家。

在废水灌溉系统中,处理废水上田地起主要作用,生物塘(在这里实际上主要是经过整理的农村水面)则平衡水的供需和补充田地的废水处理作用。当来水灌溉有余时,经生物塘处理而合乎排放要求的水也可流入天然水体。灌溉用水有一定的水质要求,在灌溉前废水要预处理,生物塘也可以作为预处理设施。

田地和水面是农村生态系统的主要组成部分,利用天然的生态系统处理废水。不再向天然水体排放废水,显然是合理的。然而废水灌溉系统的采用是有条件的。

田地的净水作用

田地是由作物、土壤微生物和土壤组成的一个复杂体系,在自然界物质循环中起着重要作用。用废水灌溉时,废水参与这个循环,得到处理。水中的有机物在微生物的作用下降解,降解产物是作物的肥料和土壤的良好组分。病原微生物因环境的改变而逐渐死亡。田地上的水分一部分直接蒸发,散入大气层;一部分为作物所吸收,通过茎叶蒸腾入大气,或通过光合作用成为机体的组成部分;剩下的部分渗过土层汇入地下水。下渗过程中,通过土壤及其母质的过滤、吸附、离子交换、化学反应等,改善了水质。然而,当废水水质恶劣或灌溉过量时,将影响或破坏作物的质量、产量和田地的净水效能,并污染土壤。废水中的有害物质主要是重金属离子和有害有机物(如酚、三氯乙醛、苯并(a)芘、有机氯农药等),以及悬浮固体和油类。营养元素氮、磷过量时将进入地下水。水分过量时将降低土壤的空气量,甚至使它转入无氧状态,破坏正常生态。所以,废水水质必须合适,有机物负荷率和水分负荷率(灌水率)必须恰当,田地才能起净水作用。

田地类别和灌溉方式

在中国,田地有旱田、水田和荡田之分。荡田实质上是种植水生作物(如菱、藕、芡实、芦苇、蒲草、水花生、水浮莲、水葫芦、荇菜等)和养殖鱼禽的生物塘,常年有水。水田有的时干时湿(如稻田),采用淹灌;有的常年浅水,称沤水田,种植水生作物(如慈姑、席草、菱白、水芹等)。旱田常称大田,是田地的主要部分。旱田常用的灌溉(施水)方式有地面灌溉(沟灌、畦灌)、空中灌溉(喷灌、滴灌)和地下灌溉。这些方式都可用于废水灌溉,只是喷灌时废水要消毒,地下灌溉时要防止废水中杂质堵塞地下灌水系统。

当地下水位接近地面时,可敷设地下排水管系,管段接口不用材料封填,以便收集地下水,降低地下水位。管径一般在10~20厘米之间,管埋深1.2~3米,管道平行,其间距随土壤透水性能和排水量而异:密时在15~30米左右;疏时在150米以上。

废水的预处理

在过去的污水灌溉中生活污水曾经不加任何处理直接排放田地。为了便于施水、防止土壤空隙被堵塞、防止污染环境和传播疾病,城市污水采用灌溉系统时,一般都要进行预处理。常用的处理方法有隔滤、沉淀或生物处理,有时还要消毒。预处理的程度决定于作物种类、施水方式和场地位置。仅经过隔滤(格栅)处理的,只能灌溉草类或树林。经过沉淀处理的,还可用于灌溉饲料作物、种子作物(稻、麦等)和纤维作物(棉、麻等)。经过生物处理的水可灌溉任何作物,但灌溉蔬菜时必须消毒。灌溉用水有可能和人、畜接触时,经生物处理的应当增加消毒,经隔滤或沉淀处理的也要消毒,但因消毒不易完善,还要用篱笆或缓冲绿地隔离灌溉田地。田地虽然有一定的去除废水中重金属离子和有害有机物的能力,但是为了防止作物质量、产量下降,防止污染土壤和防止危害人畜健康,应当严格控制工业废水。含有这种有害物质的废水必须在厂内处理,达到排放标准才能汇入用于灌溉的废水(见工业废水治理)。