寧波地區(qū)農(nóng)村生活污水產(chǎn)污特征分析研究*

劉 中 金樹權 羅 艷

(1.寧波市環(huán)境保護科學研究設計院，浙江 寧波 315012；2.寧波市農(nóng)業(yè)科學研究院生態(tài)環(huán)境研究所，浙江 寧波 315040)

寧波地區(qū)農(nóng)村生活污水產(chǎn)污特征分析研究*

劉 中1金樹權2羅 艷1

(1.寧波市環(huán)境保護科學研究設計院，浙江 寧波 315012；2.寧波市農(nóng)業(yè)科學研究院生態(tài)環(huán)境研究所，浙江 寧波 315040)

以世界銀行貸款寧波新農(nóng)村發(fā)展項目農(nóng)村生活污水治理子項目為基礎，開展寧波地區(qū)農(nóng)村生活用水量、生活污水產(chǎn)生時間和污染物濃度調(diào)查與分析。結果表明：按常住人口計算的人均用水量明顯大于按戶籍人口計算的人均用水量，特別是山區(qū)地區(qū)由于外出人口較多，按兩種口徑計算差異較大。農(nóng)村生活污水為非連續(xù)排放，生活用水量在6:00—9:00、11:00—13：00和17:00—21:00出現(xiàn)3個高峰，22:00至次日6:00期間生活用水量基本無排放。平原村莊污水處理設施進水污染物平均濃度高于山區(qū)村莊，其中平原村莊農(nóng)村生活污水處理設施進水的COD、BOD5、SS、TN平均質量濃度分別為172.4、57.0、55.8、36.4mg/L，山區(qū)村莊農(nóng)村生活污水處理設施進水的COD、BOD5、SS、TN平均質量濃度分別為141.6、52.8、43.8、24.9mg/L。

寧波地區(qū) 農(nóng)村生活污水 產(chǎn)污特征

明確農(nóng)村生活用水量、生活污水的產(chǎn)生時間以及水質等特征，關系到污水終端處理設施的設計參數(shù)選取，是解決農(nóng)村生活污水問題的一個重要環(huán)節(jié)。但是，我國對農(nóng)村生活污水產(chǎn)污特征的大規(guī)模調(diào)查較少，多數(shù)集中在滇池、巢湖等重要流域周邊[2]，對東南沿海地區(qū)農(nóng)村生活污水的產(chǎn)污特征研究相對較少。我國地域廣闊，不同的自然條件、用水習慣和經(jīng)濟發(fā)展水平均能導致各地農(nóng)村生活污水水質水量存在差異[3-5]。因此，開展針對我國不同地方的農(nóng)村生活污水產(chǎn)污特征調(diào)查研究十分必要。

本研究依托世界銀行貸款寧波新農(nóng)村發(fā)展項目農(nóng)村生活污水治理子項目(以下簡稱“寧波世行貸款農(nóng)村生活污水項目”)，對寧波地區(qū)的農(nóng)村生活用水量、生活污水產(chǎn)生時間和污染物濃度開展系統(tǒng)調(diào)查，以期為東南沿海地區(qū)的農(nóng)村生活污水治理項目全面開展提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

寧波市位于我國東南沿海地區(qū)，位于中國大陸海岸線中段，長江三角洲南翼，經(jīng)濟相對發(fā)達。寧波市地貌分為山脈、丘陵、盆地和平原等類型，其中平原、山脈面積占比超過60%。

表1 寧波地區(qū)農(nóng)村生活用水量調(diào)查統(tǒng)計表

綜合考慮經(jīng)濟水平、人口數(shù)量和用水習慣等多方面因素，本研究選擇寧波市寧海縣躍龍街道趙家山村和寧海縣胡陳鄉(xiāng)梅山村為研究對象。趙家山村位于寧海縣城西南方向3 km處，全村共有350戶，常住人口1 352人，該村地勢平坦，人口較為稠密，經(jīng)濟水平較好，可作為具有一定區(qū)域代表性的平原村。梅山村位于寧海縣城正東方向23 km處，全村共有254戶，常住人口912人，村莊位于山區(qū)，經(jīng)濟條件相對較差，可作為具有一定區(qū)域代表性的山區(qū)村。

1.2 研究方法

1.2.1 農(nóng)村生活用水量調(diào)查

趙家山村和梅山村各選擇30戶家庭進行用水量調(diào)查。調(diào)查家庭戶籍人口數(shù)和家庭常住人口數(shù)，統(tǒng)計2014年1—12月的水表數(shù)值，計算人均用水量和變化范圍。

1.2.2 農(nóng)村生活污水產(chǎn)生時間調(diào)查

選擇趙家山村3戶典型農(nóng)戶(農(nóng)戶A、農(nóng)戶B和農(nóng)戶C)進行全天24 h每小時的生活用水量跟蹤調(diào)查，選擇的農(nóng)戶常住人口均為4人，且全部使用自來水，委托農(nóng)戶在各整點時間段進行水表數(shù)值記錄。

定義2： 數(shù)據(jù)庫記錄的問題分詞之后的結構詞集稱為“記錄詞集”，用“D”表示。其表示方法與問題詞集相似，詞集D可以用由特征項表示為D(t1,t2,…,tn)，其中tk為特征項，且1≤k≤n。

1.2.3 農(nóng)村生活污水污染物濃度調(diào)查

調(diào)查內(nèi)容包括農(nóng)村生活污水污染物濃度和處理終端進水污染物濃度。農(nóng)村生活污水按來源主要分為洗滌污水、廚房廢水和廁所廢水，對趙家山村3戶的洗滌污水(包括洗衣和洗浴廢水)和廚房廢水(直接收集，未隔油處理)各進行3次測定，對村內(nèi)的公共廁所廢水(三格式化糞池排水)進行3次測定。本研究對寧波世行貸款農(nóng)村生活污水項目的前3批工程40個終端(山區(qū)和平原各20個)進行160批次的處理終端進水取樣分析，其中山區(qū)地區(qū)80批次，平原地區(qū)80批次。

1.2.4 水質測定指標與方法

水質測定指標包括COD、BOD5、SS、TN等。COD參考《水質 化學需氧量的測定 重鉻酸鹽法》(GB 11914—89)進行測定，BOD5參考《水質 五日生化需氧量(BOD5)的測定 稀釋與接種法》(GB 7488—87)進行測定，SS參考《水質 懸浮物的測定 重量法》(GB 11901—89)進行測定，TN參考《水質 總氮的測定 堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》(GB 11894—89)進行測定。

2 結果與分析

2.1 寧波地區(qū)農(nóng)村生活用水量分析

由表1可知，按戶籍人口計，趙家山村和梅山村的人均用水量分別為71.6、50.6 L/d；按常住人口計，趙家山村和梅山村的人均用水量分別為90.5、76.9 L/d。

本研究對趙家山村和梅山村各月的人均用水量(按常住人口計)進行了統(tǒng)計。由圖1可知，兩個村莊7—8月的人均用水量均較大，11—12月人均用水量均較小，可見農(nóng)村生活用水量存在季節(jié)性差異，夏季用水量相對偏大。另外可以看出，梅山村的1—2月的人均用水量大于趙家山村，這可能因為梅山村外出人口春節(jié)期間返鄉(xiāng)，而圖1中人均用水量數(shù)據(jù)按常住人口計算所致。

圖1 按月統(tǒng)計的人均用水量Fig.1 Per capita water consumption by month consumption statistics

按常住人口計算的人均用水量明顯大于按戶籍人口計算的人均用水量，特別是山區(qū)地區(qū)外出人口較多，按兩種口徑計算差異較大。平原地區(qū)的人均用水量大于山區(qū)地區(qū)，主要原因：一是生活水平差異；二是山區(qū)地區(qū)部分用水為山水、井水等非自來水水源，而本調(diào)查只統(tǒng)計自來水用水量，趙家村全部使用自來水，而梅山村存在部分使用井水的情況。因此，工程設計時應充分考慮人口外出率、用水習慣等因素[6-7]，否則可能會出現(xiàn)處理終端設計量不合理的狀況。

2.2 寧波地區(qū)農(nóng)村生活污水產(chǎn)生時間分析

調(diào)查當天，農(nóng)戶A、農(nóng)戶B和農(nóng)戶C的人均用水量分別為101.3、107.5、96.3 L/d。根據(jù)圖2可以看出，3戶農(nóng)戶的生活用水量在6:00—9:00、11:00—13：00和17:00—21:00出現(xiàn)3個高峰，22:00至次日6：00期間基本無排放。農(nóng)村生活污水為非連續(xù)性排放，處理終端的運行時間可根據(jù)農(nóng)村生活污水的排放規(guī)律進行調(diào)整[8-9]，以達到保證運行效率和降低運行費用的雙重目的。

圖2 農(nóng)村生活用水量的時段變化Fig.2 Time variation of water consumption in rural areas

2.3 寧波地區(qū)農(nóng)村生活污水污染物濃度分析

根據(jù)表2可以看出，各類別污水中廁所廢水的污染物濃度相對較高，COD、BOD5、SS和TN的平均質量濃度分別為1 042.5、400.2、124.2、187.5 mg/L；洗滌污水的污染物濃度相對較低，COD、BOD5、SS和TN的平均質量濃度分別為92.3、20.5、50.5、7.8 mg/L。

表2 農(nóng)村生活污水水質指標分析結果

根據(jù)圖3可以看出，平原村莊農(nóng)村生活污水處理設施進水的COD、BOD5、SS、TN平均質量濃度分別為172.4、57.0、55.8、36.4 mg/L，山區(qū)村莊農(nóng)村生活污水處理設施進水的COD、BOD5、SS、TN平均質量濃度分別為141.6、52.8、43.8、24.9 mg/L，平原村莊農(nóng)村生活污水處理設施進水的COD、BOD5、SS和TN平均質量濃度分別比山區(qū)村莊高21.8%、8.0%、27.4%和46.2%。

圖3 寧波地區(qū)平原與山區(qū)農(nóng)村生活污水處理設施進水污染物質量濃度比較Fig.3 Comparison of the influent pollutant concentrations of rural domestic sewage in the plain and mountainous areas of Ningbo

平原村莊污水處理設施進水污染物平均濃度高于山區(qū)村莊，主要原因可能為：山區(qū)地區(qū)的廁所廢水接入率相對低[10]；生活水平存在差異從而導致產(chǎn)生污染物濃度存在差異[11]；用水習慣存在差異，如很多農(nóng)村地區(qū)將山塘、水庫水直接接戶作為生活用水，不考慮水費導致生活用水量偏大，特別是洗滌用水量偏大。平原和山區(qū)農(nóng)村地區(qū)生活污水的污染物濃度差異，可以為終端處理設計的工藝選擇提供依據(jù)。

3 結 論

本研究以寧波世行貸款農(nóng)村生活污水項目為基礎，通過開展農(nóng)村生活用水量、生活污水產(chǎn)生時間和污染物濃度的系統(tǒng)調(diào)查，可以得出寧波地區(qū)農(nóng)村生活污水產(chǎn)污特征如下：

(1) 按常住人口計算的人均用水量明顯大于按戶籍人口計算的人均用水量，特別是山區(qū)地區(qū)由于外出人口較多，按兩種口徑計算差異較大。平原村莊趙家山村按戶籍和常住人口的人均用水量分別為71.6、90.5 L/d，山區(qū)村莊梅山村按戶籍和常住人口的人均用水量分別50.6、76.9 L/d。

(2) 農(nóng)村生活污水為非連續(xù)排放，生活用水量在6:00—9:00、11:00—13：00和17:00—21:00出現(xiàn)3個高峰，22:00至次日6：00期間基本無排放。

(3) 農(nóng)村生活污水主要由洗滌廢水、廚房廢水和廁所廢水等組成，廁所廢水中COD、BOD5、SS、TN平均質量濃度分別為1 042.5、400.2、124.2、187.5 mg/L，廚房廢水中COD、BOD5、SS、TN平均質量濃度分別為600.8、198.4、100.5、21.0 mg/L，洗滌廢水中COD、BOD5、SS、TN平均質量濃度分別為92.3、20.5、50.5、7.8 mg/L，3者濃度差異較大。

(4) 平原村莊污水處理設施進水污染物平均濃度高于山區(qū)村莊，其中平原村莊農(nóng)村生活污水處理設施進水的COD、BOD5、SS、TN平均質量濃度分別為172.4、57.0、55.8、36.4 mg/L，山區(qū)村莊農(nóng)村生活污水處理設施進水的COD、BOD5、SS、TN平均質量濃度分別為141.6、52.8、43.8、24.9 mg/L。

[1] 張磊，裴國霞，張玉華，等．華北平原地區(qū)農(nóng)村生活污水產(chǎn)污特征研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2012，31(2)：410-415．

[2] 張玉華，劉東生，徐哲，等．重點流域農(nóng)村生活源產(chǎn)排污系數(shù)監(jiān)測方法研究與實踐[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2010，29(4)：785-789．

[3] XU D F,XU J M,WU J J,et al.Studies on the phosphorus sorption capacity of substrates used in constructed wetland systems[J].Chemosphere,2006,63(2):344-352.

[4] 卜巖楓，許月明，卓明，等．浙江省農(nóng)村生活污水處理技術應用現(xiàn)狀及處理效果分析[J].環(huán)境污染與防治，2014，36(6)：106-110．

[5] 錢海燕，陳葵，戴星照，等．農(nóng)村生活污水分散式處理研究現(xiàn)狀及技術探討[J].中國農(nóng)學通報，2014，30(33)：176-180．

[6] 彭緒亞，張鵬，賈傳興，等．重慶三峽庫區(qū)農(nóng)村生活污水排放特征及影響因素分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2010，29(4)：758-763．

[7] 任翔宇，尚釗儀，車越，等．上海農(nóng)村生活污水排放規(guī)律及土壤滲濾效果探討[J].華東師范大學學報(自然科學版)，2012(3)：138-144．

[8] 張悅，段華平，孫愛伶，等．江蘇省農(nóng)村生活污水處理技術模式及其氮磷處理效果研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2013，32(1)：172-178．

[9] 劉曉璐，牛宏斌，閆海，等．農(nóng)村生活污水生態(tài)處理工藝研究與應用[J].農(nóng)業(yè)工程學報，2013，29(9)：184-191．

[10] 馬魯銘，王云龍，劉志剛，等．南方農(nóng)村生活污水處理目標及工藝模式探討[J].中國環(huán)境科學，2013，33(1)：118-122．

[11] 黃治平，張克強，沈豐菊，等．巢湖流域農(nóng)村生活污水處理技術模式調(diào)查和分析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2012，31(1)：179-184．

PollutioncharacterizationstudyofruraldomesticsewageinNingboarea

LIUZhong1，JINShuquan2，LUOYan1.

(1.EnvironmentalProtectionResearchandDesignInstituteofNingbo，NingboZhejiang315012；2.EcologyandEnvironmentInstitute,NingboAcademyofAgriculturalScience,NingboZhejiang315040)

Based on the Word Bank load project of rural domestic sewage of Ningbo,research and analysis of rural water consumption，rural domestic sewage production time and pollutant concentrations in Ningbo area were carried out. The results showed that the per capita water consumption by the resident population was significantly greater than the per capita water consumption by household population,especially in the mountainous area because of the larger amount of outgoing population. Rural domestic sewage as a uncontinuous discharge had three peaks in 6:00-9:00,11:00-13:00 and 17:00-21:00,and basically no emissions in 22:00-6:00 (next day). The average influent pollutant concentrations of sewage treatment facilities in plain villages were higher than those in mountain villages. The average concentrations of COD,BOD5,SS,TN of influent of sewage treatment facilities were 172.4,57.0,55.8,36.4 mg/L in plain villages,and 141.6,52.8,43.8,24.9 mg/L in mountain villages,respectively.

Ningbo area; rural domestic sewage; pollution characterization

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.10.017

劉 中，男，1970年生，碩士，高級工程師，主要從事環(huán)境影響評價研究。

*寧波市科技局社會發(fā)展攻關項目(No.2014C50001)。

2016-09-12)