高校生活污水水質(zhì)變化特征研究

來(lái)雪慧， 劉欣欣

（1.太原工業(yè)學(xué)院環(huán)境與安全工程系，山西 太原 030008；2.中北大學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院，山西 太原 030051）

生活污水主要來(lái)自家庭、賓館、飯店等家庭生活以及醫(yī)院、學(xué)校等工作單位，目前已經(jīng)成為水體污染的主要來(lái)源之一。如果生活污水在沒(méi)有處理的情況下直接排放，可能會(huì)導(dǎo)致腸道傳染病與寄生蟲(chóng)的傳播，同時(shí)還會(huì)引起其他水體的污染，使水質(zhì)惡化，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)。隨著高等教育的發(fā)展速度不斷增快，各高校的規(guī)模也在不斷擴(kuò)展，高校校園已成為生活污水的重要來(lái)源［1］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全國(guó)所有高校的水資源消耗量平均為2億t／a［2］，且存在用水量大而集中的問(wèn)題［3］。研究中選取某高校生活污水的排污口作為研究地點(diǎn)，生活污水的主要組成包括學(xué)生在日常生活中的洗漱、洗衣等污水，食堂污水以及衛(wèi)生間的洗澡用水和糞尿污水等。通過(guò)測(cè)定高校生活污水中污染物的濃度，探究其水質(zhì)變化規(guī)律，為高校生活污水的處理與利用提供參考。

1 研究方法

1.1 采樣方法

在學(xué)校生活污水排污口設(shè)置采樣點(diǎn)，流經(jīng)該點(diǎn)的污水包括高校中的公寓出水和食堂污水。選取2015年3月份連續(xù)的2個(gè)星期天作為第1個(gè)研究時(shí)段。在之后的4月～6月中，分別選取該月中的某一天進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)，作為第2個(gè)研究時(shí)段?？紤]到在1天內(nèi)不同時(shí)刻學(xué)生的活動(dòng)頻率不同，因此每次取樣從早上6：00開(kāi)始，每隔2h取1次樣，直至凌晨00：00點(diǎn)結(jié)束。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

每次采樣后，將所采集的樣品及時(shí)送至實(shí)驗(yàn)室，并于24h內(nèi)進(jìn)行測(cè)定。測(cè)定指標(biāo)有：水溫、pH值、電導(dǎo)率、溶解氧（DO）、化學(xué)需氧量（CODCr）、總氮（TN）、氨氮（NH3－N）和總磷（TP）。其中，水溫、pH值和電導(dǎo)率分別通過(guò)溫度計(jì)、pH計(jì)和電導(dǎo)率儀測(cè)定，DO用碘量法，CODCr通過(guò)重鉻酸鉀法，TN、NH3－N和TP分別用堿性過(guò)硫酸鉀消解、納氏試劑和鉬酸銨分光光度法測(cè)定。

2 結(jié)果與分析

第74頁(yè)表1為2個(gè)研究時(shí)段的采樣分析結(jié)果。其中，第1研究時(shí)段中每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的值為3個(gè)星期天的平均值，第2研究時(shí)段中的每個(gè)結(jié)果均取的是采樣當(dāng)天不同時(shí)間點(diǎn)的平均值。

表1 不同研究時(shí)段生活污水水質(zhì)指標(biāo)平均值

2.1 水溫、pH值、電導(dǎo)率的變化特征

對(duì)于水溫，第1研究時(shí)段中，早上6：00的水溫最低，為3.5℃；到14：00時(shí)達(dá)到最高溫度，為6.8℃。第2研究時(shí)段，水溫隨著天氣的轉(zhuǎn)暖而逐漸升高，整體表現(xiàn)為早晚低、中午高。水體中生物的新陳代謝以及污染物的降解都受到水溫的影響，如水溫升高，會(huì)引起硝化速率的增加。校園生活污水的pH值變化范圍不大，處于7.24～7.69，屬于弱堿性。同時(shí)，生活污水中的pH值日變化和月變化較小，說(shuō)明高校中洗漱用品對(duì)pH值的影響不是很明顯。水中電導(dǎo)率的日變化特征表現(xiàn)為中午和傍晚高于其他時(shí)間點(diǎn)。有研究表明，電導(dǎo)率隨著水溫的上升而上升［4］。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，高校中生活污水的電導(dǎo)率在中午12：00和下午18：00達(dá)到最大值，這可能是因?yàn)椋环矫?，中午水溫較高；另一方面，食堂在這2個(gè)時(shí)間點(diǎn)處于高峰期，產(chǎn)生的廚余生活污水較多。廚房污水中含有較多的溶解性固體，繼而導(dǎo)致電導(dǎo)率增加。

2.2 DO和CODCr的變化特征

通常情況下，生活污水中的DO含量較低，但是受溫度的影響比較大。高校生活污水中DO含量的日變化特征表現(xiàn)為6：00～14：00時(shí)間段內(nèi)呈現(xiàn)減少的趨勢(shì)，而到了16：00之后又開(kāi)始增加。在第2研究時(shí)段中，4月份的DO含量高于5月份和6月份，說(shuō)明隨著溫度的上升，DO含量下降，可能是因污水中微生物在分解有機(jī)物時(shí)消耗氧氣導(dǎo)致的。COD是反映水體中有機(jī)物污染程度的衡量指標(biāo)。如圖1所示，高校生活污水中的CODCr含量在早上8：00和晚上20：00達(dá)到最大值。這主要是因?yàn)椋瑢W(xué)生的洗漱和洗衣時(shí)間大多集中在這2個(gè)時(shí)間點(diǎn)，污染物隨之增加。同時(shí)，5月份和6月份的CODCr含量低于4月份的原因可能有2方面，一是溫度的升高會(huì)促進(jìn)污水中微生物的生物活性，增強(qiáng)了其降解有機(jī)物的能力；二是天氣的轉(zhuǎn)熱會(huì)導(dǎo)致學(xué)生用水量增加，對(duì)污染物起到稀釋的作用。

圖1 高校生活污水CODCr含量的日變化曲線

2.3 TN、NH3－N和TP的變化特征（見(jiàn)圖2）

由圖2可以看出，高校生活污水中TN和NH3－N含量的日變化趨勢(shì)相似。兩者都是在中午出現(xiàn)了高峰值，并在18：00之后濃度呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。值得注意的是，污水中的氨態(tài)氮可能會(huì)進(jìn)一步氧化為硝態(tài)氮。在不同的月份中，TN和NH3－N含量都表現(xiàn)出了6月份最高。TP含量在22：00達(dá)到最大值，為0.64mg／L；最小值出現(xiàn)在16：00為0.20mg／L。最大值和最小值相差0.44mg／L。磷污染通常來(lái)源于生活中的洗滌劑，因此，一旦高校中出現(xiàn)洗衣或者食堂洗滌高峰的時(shí)候，污水中的TP含量就會(huì)明顯增加。同樣地，在月變化特征中，也呈現(xiàn)出6月份高于前幾個(gè)月的態(tài)勢(shì)。

圖2 高校生活污水中TN和NH3－N含量的日變化曲線

2.4 生活污水中污染物的排放

與國(guó)家環(huán)保部《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978－1996）相比，學(xué)校生活污水的pH值、CODCr、氨氮含量均達(dá)到國(guó)家一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)，只有TP含量超過(guò)了國(guó)家三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。TP含量的日變化數(shù)據(jù)表明，在晚上18：00之后呈現(xiàn)逐步增加趨勢(shì)。因此，需要采取有效的處理措施，減少對(duì)水環(huán)境的影響。同時(shí)，高校在進(jìn)行污水回收利用的設(shè)計(jì)時(shí)，可以根據(jù)此變化特征進(jìn)行污水的收集和處理。結(jié)果表明，高校生活污水中的磷超標(biāo)，為主要的污染物，這主要來(lái)源于學(xué)生生活中的洗滌和洗漱活動(dòng)。在考慮污水回用時(shí)，不易作為景觀用水，因?yàn)榱缀扛?，?huì)加速水體的富營(yíng)養(yǎng)化并危及生物的生長(zhǎng)。因此，應(yīng)該利用磷含量高的特點(diǎn)，作為植物的灌溉用水，促進(jìn)其生長(zhǎng)發(fā)育。

3 結(jié)論

1）高校生活污水中的污染物濃度與學(xué)生的生活習(xí)慣相關(guān)，一般在中午和晚上濃度較高；同時(shí)，天氣的轉(zhuǎn)暖也會(huì)增加污染物的濃度。

2）生活污水中的pH值、CODCr和氮含量較低，達(dá)到了國(guó)家污水綜合排放的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

3）生活污水中磷含量較高，超過(guò)國(guó)家污水綜合排放三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，收集后可作為植物灌溉用水。

［1］ Zheng J，Wang X C，Miura T Y.Occurrence of handfoot－and－mouth disease pathogens in domestic sewage effluent in Xi’an［J］.Microbes and Environments，2012（5）：21－26.

［2］ 鄧民，郭偉，王朋雅.校園污水回用處理技術(shù)研究及工藝設(shè)計(jì)［J］.吉林化工學(xué)院學(xué)報(bào)，2009，26（1）：27－30.

［3］ 萬(wàn)敬敏，趙毅，王淑娜，等.某高校中水回用工程［J］.工業(yè)用水與廢水，2006，37（1）：56－57.

［4］ 時(shí)曉燕，黃鈺鈴，陳明曦，等.校園生活污水水質(zhì)變化規(guī)律研究［J］.三峽大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，27（6）：535－538.