農村生活污水中氮磷排放研究

陳杰(北京中鐵生態環境設計院有限公司，北京 102600)

0 引言

近年來，隨著我國城鄉一體化不斷加深，農村生活污水排放量不斷增長，給水環境治理帶來挑戰。氮、磷污染物是生活污水中的主要污染物之一，水體中總氮和總磷的含量超過一定的濃度，會引起水體富營養化，引起水生生物和水生植物的死亡，形成黑臭水體。由于生活污水可生化性較好，有機污染物能得到較好的去除，氮磷污染物處理效果的好壞則成為出水達標的關鍵因素。處理設施出水往往流向附近水體，在匯流過程中氮磷污染物不斷富集，氮磷污染物的超標排放已成為影響流域水環境的重要因素。通過對氮磷污染物的持續監測，可了解不同時間內氮磷的排放規律，為農村污水處理設施的脫氮除磷單元的工藝設計和后期運營，提供數據支持，提升污水處理設施出水達標率，對農村水環境治理具有重要意義，對農村周邊流域水環境的保護，防止水體富營養化，具有積極作用。

1 農村生活污水排放特點

農村生活污水是指農村居民在日常生活過程中產生的污水，主要來自沖廁、洗衣、洗浴、餐廚等，其數量、成分、污染物濃度與各地居民的生活習慣、生活水平和用水量有關[1-2]，污水中主要成分是生活廢料和人的排泄物，基本上不含重金屬和有毒有害物質，含有氮、磷等營養物質，還有大量的細菌、病毒和寄生蟲卵[3]。

農村生活污水排放具有以下特征：

(1)污水來源較多，排放比較分散，隨機性強；

(2)區域排水量小，水量日變化系數(3.5～5.0)和季節變化幅度大[4]，大部分情況下，一天內存在三個排水高峰期，其他時段污水排放量較少；一天內各時段水量變化明顯，各季節排水量也不相同；

(3)污水成分復雜，有機物較容易去除，而脫氮除磷需要為特定微生物群提供更適合的外部環境，因此氮源污染物處理效果的好壞是出水達標的關鍵。

2 進水氮磷濃度監測

2.1 試驗對象

本次試驗選取鎮江市東南部某農村污水處理站前端集水井的進水為試驗對象，該村約有120戶村民，村內通過新建污水管網，將生活污水收集至污水處理設施。該污水處理設施以A2O為主體工藝，出水標準為GB 18918—2002《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級B標準。

2.2 試驗設置

(1)進水氮磷濃度月變化規律試驗設置：取樣點選自該農村污水處理站調節池前端的集水井，總取樣周期設置為1月份至7月份，每周取樣2次，進行總氮和總磷濃度的測定；

(2)進水氮磷濃度日變化規律試驗設置：與月變化規律試驗的同年9月進行一次全天各時段氮磷濃度監測，從早晨6:00至晚上22:00，按固定時間間隔取樣，一天共取樣14次。

3 結果分析

3.1 進水氮磷濃度月變化規律研究

各月的總氮進水濃度如圖1所示，監測期內，3月份進水總氮平均濃度最低，為18.9mg/L，從3月至6月，進水總氮濃度不斷增加，到6月達到最高值79.7mg/L，7月總氮濃度降至47.8mg/L，生活污水中總氮來源主要為廚余廢水、洗滌污水、沖廁水，引起總氮濃度變化的可能原因：

(1)氣溫較低時(1月和3月)，村民因用水量減少，沖廁水、洗滌污水排放量減少，總氮濃度較其他季節明顯降低；氣溫升高時(4～6月)，洗滌及洗浴污水增加，部分洗滌劑中含有氮磷，同時沖廁水和沖圈水增加，糞尿中含有較高的氮，總氮濃度升高；

(2)4月開始進入農耕繁忙期，施肥季節里少量肥料可能進入管網，導致總氮升高；

(3)在7月降雨量增多，因農村管網系統無法完全避免雨水進入，雨水稀釋了污染物濃度，同時農業活動減少，總氮濃度下降。

圖1 各月進水總氮、總磷平均濃度

各月的總磷進水濃度如圖1所示，整體趨勢與總氮類似，監測期內，進水TP平均濃度從3月至6月不斷攀升，3月進水TP平均濃度為2.4mg/L，6月進水TP平均濃度達8.2mg/L，最高可達12.7mg/L，生活污水中總磷來源主要為洗滌污水、沖廁水、食物殘渣，農業活動中磷肥的使用也可能導致部分磷進入管網。引起總磷濃度變化的可能原因：

(1)氣溫較低時(1月和3月)，洗滌用水、沖廁水減少，且農業活動較少，污水中總磷濃度低；

(2)氣溫升高時(4～6月)，洗滌污水、廚房廢水、洗浴污水增加，部分洗衣粉、洗菜水、沖廁水含磷，引起總磷濃度升高。同時，農業活動增加，部分磷肥可能進入管網；

(3)在7月受降雨量增多及農業活動減少的影響，污染物濃度得到稀釋，總磷濃度下降。

3.2 進水氮磷濃度日變化規律研究

總氮濃度在早晨6:00為最低值(104.5mg/L)，在12:00達到最高值(111.8mg/L)，之后逐漸降低，在18:00出現拐點，從18:00—19:00有個顯著的提升，在20:00達到次高峰，之后逐漸降低。日平均濃度為108.8mg/L。總氮變化規律與村民用水規律相吻合，主要受氨氮影響較大。變化規律與村民洗滌、做飯、沖廁等活動相關，清晨人為活動少，以清洗為主，總氮濃度達到最低值，之后隨著村民做飯和沖廁活動的增多，氨氮濃度逐漸提升，在12點達到最高值，此時正是做飯和沖廁活動較活躍的時間段；下午村民外出勞作，認為活動減少，總氮濃度逐漸降低，在18:00—19:00,氨氮濃度有個迅速的提升，升高原因與中午類似，隨著時間的推移，在晚上20:00之后，進入休息時間，以洗澡活動為主，且活動強度逐漸減弱，總氮濃度逐漸降低。

總磷濃度在6:00—11:00變化較平緩，在12:00迅速升高達到最高值(8.8mg/L)，之后逐漸下降，到18:00降至最低值(7.9mg/L)，在19:00迅速升高，并維持至20:00，之后總磷濃度逐漸降低。日平均濃度為8.4mg/L。總磷變化規律與村民洗滌活動規律相契合，早晨洗滌活動較少，在11:00之前均較少，部分村民利用自家井水或周邊河水進行清洗，污水散排，未進入污水管網。在12:00，總磷濃度達到最高值，此時正是村民廚房清洗廢水、洗滌廢水排放較多的時間段，之后相關活動逐漸減少，一直到18:00到達拐點，從18:00—19:00出現總磷濃度的迅速提升，直到20:00，此時段污水主要來自洗碗、洗滌、洗澡用水，之后總磷濃度逐漸下降。總氮總磷濃度日變化規律如圖2所示。

圖2 總氮總磷濃度日變化規律

4 結語

通過對鎮江市東南部某農村生活污水中總氮、總磷排放濃度月變化規律和日變化規律進行研究分析，主要得出以下結論：

(1)進水氮磷濃度月變化規律：總氮與總磷排放濃度的月變化曲線趨勢相似，濃度在各個月份差別較大，其中，在6月份氮磷濃度達到最大值，而在3月份，氮磷濃度達到最小值；氮磷濃度的月變化規律與村民的日常洗滌、做飯、沖廁及季節性農業活動息息相關，在日常生活及農業活動強度大時，氮磷濃度較高。

(2)進水氮磷濃度日變化規律：總氮排放濃度在早晨最低，早晨到中午濃度逐漸升高，并在中午達到最高值，下午時間段濃度逐漸降低，至19:00濃度再次升高，之后逐漸降低；總磷排放濃度在18:00最低，在中午達到最高值，其余時間段變化較平緩。氮磷濃度的日變化規律與村民生活規律及勞作習慣相對應。