村鎮(zhèn)級海島生活污染物排放規(guī)律及特性研究

董瑞程 丁志斌 陳曉 郭浩男 李鑫

摘要 [目的]研究村鎮(zhèn)級海島生活污染物排放規(guī)律及特性。[方法]通過實(shí)地調(diào)查、統(tǒng)計(jì)分析與試驗(yàn)檢測，研究了村鎮(zhèn)海島生活垃圾、生活污水產(chǎn)生規(guī)律和理化特征。[結(jié)果]外伶仃島和東澳島生活垃圾人均產(chǎn)量分別為1.147和1.093 kg/d;物理組分中廚余（36.51%～42.69%）含量最高，其次為紙類和塑料;兩島垃圾含水率為51.55%～58.76%，熱值為4 793～5 567 kJ/kg。外伶仃島生活污水排放系數(shù)為0.425，居住區(qū)近岸海水NH3-N和TN濃度為最大背景值的3.78倍和3.09倍，污水處理廠出水水質(zhì)達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理三級標(biāo)準(zhǔn);東澳島生活污水排放系數(shù)為0.386，居住區(qū)近岸海水NH3-N和TN濃度分別為最大背景值的9.48倍和3.31倍;污水處理廠出水水質(zhì)達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理一級A標(biāo)準(zhǔn)。[結(jié)論]該研究為海島生活垃圾和生活污水處理提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞 海島;生活污染物;排放系數(shù);理化特性

中圖分類號 X501文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2018）34-0053-03

海島是我國海洋國土的重要組成部分，也是海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展及國防建設(shè)的重要基點(diǎn)。海島工業(yè)污染源較少，生活垃圾和生活污水是海島的主要污染來源;隨著海島的開發(fā)和建設(shè)大力推進(jìn)，生活垃圾和污水產(chǎn)量日益增加[1-3]。海島生活垃圾處理方式和設(shè)施的選擇，必須根據(jù)海島生活垃圾產(chǎn)生現(xiàn)狀和理化特征等基本資料和實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)。國內(nèi)對生活污染源的研究主要集中于內(nèi)陸農(nóng)村地區(qū)，海島地區(qū)生活污染物排放規(guī)律、理化特性研究較少。我國海島大部分面積較小，多為村鎮(zhèn)級海島。筆者以廣東省2個(gè)村鎮(zhèn)級海島（外伶仃島、東澳島）為研究地點(diǎn)，對生活垃圾產(chǎn)生量、理化特性和生活污水排放系數(shù)、污染物濃度進(jìn)行研究。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

外伶仃島和東澳島是廣東省珠江口典型的2個(gè)有居民海島。外伶仃島是珠海市萬山區(qū)擔(dān)桿鎮(zhèn)政府所在地，珠三角地區(qū)進(jìn)出南太平洋國際航線的必經(jīng)之路，距離珠海50 km，北距香港長洲11 km，面積4.23 km 常住人口1 000多人。東澳島位于珠江口萬山群島中部、珠海市香洲區(qū)東南部，距離珠海香洲港30 km，面積4.65 km 常住人口1 500多人（圖1）。目前2個(gè)海島經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)以漁農(nóng)業(yè)和旅游業(yè)為主，5—10月為旅游旺季，11月—次年4月為旅游淡季。

1.2 試驗(yàn)方法

生活垃圾：磅秤稱量法稱取質(zhì)量，烘干法測含水率，灼燒法測定灰分，氧彈燃燒法測熱值。生活污水：玻璃電極法測pH，重量法（GB 11901—1989）測定SS，快速消解分光光度法（HJ/T 399—2007）測定COD，納氏試劑分光光度法（HJ 535—2009）測定NH3-N，堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 636—2012）測定TN，鉬酸銨分光光度法（GB 11893—1989）測定TP。

1.3 采樣時(shí)間和地點(diǎn) 2018年冬季、夏季各采樣一次，生活垃圾樣品采集于海島垃圾轉(zhuǎn)運(yùn)站，生活污水采集于海島污水處理廠。

2 海島生活垃圾特點(diǎn)

2.1 垃圾產(chǎn)量

海島垃圾除了常住居民產(chǎn)生的部分外，還包括外來游客旅游消費(fèi)過程中產(chǎn)生的垃圾。從外伶仃島和東澳島生活垃圾各月份產(chǎn)量和旅游人數(shù)（圖2）可以看出，旅游人數(shù)變化對海島垃圾產(chǎn)量影響較大，生活垃圾產(chǎn)量和游客數(shù)量變化趨勢基本一致，表現(xiàn)為夏秋季高、春冬季低。通過海島常住人口和旅游人口數(shù)量以及各月份垃圾產(chǎn)量，計(jì)算得出外伶仃島和東澳島各月份人均生活垃圾產(chǎn)量分別為1.147和1.093 kg/d。2個(gè)海島人均垃圾產(chǎn)量高于廣東省大陸農(nóng)村地區(qū)產(chǎn)量（0.310～0.820 kg/d）[4]，也高于大陸農(nóng)村地區(qū)平均值（0.521 kg/d）[5]。

2.2 物理組分

海島生活垃圾物理組分如表1所示，其中廚余含量最高，占總量的36.51%～42.69%，較全國生活垃圾廚余平均含量（55.86%）偏低[6];紙類含量為14.16%～18.52%，塑料含量為12.89%～17.70%，高于我國內(nèi)陸典型村鎮(zhèn)含量。海島紙類和塑料較高的原因是海島大部分物資靠貨船外運(yùn)，運(yùn)輸過程中紙箱、泡沫箱以及塑料包裝袋垃圾較多，其中許多為可回收廢品。貝質(zhì)類垃圾占總量的6.81%～10.03%，主要為貝殼、海螺、魚骨等，其主要化學(xué)成分為碳酸鈣，可作為建筑骨料使用。目前2個(gè)海島生活垃圾混合收集，經(jīng)壓縮后船舶運(yùn)輸至大陸填埋處理。海島生活垃圾應(yīng)分類收集，廢紙箱、泡沫箱、瓶罐、金屬可回收再利用。

2.3 含水率、熱值

含水率和熱值是選擇生活垃圾處理方式的重要參數(shù)。垃圾持續(xù)焚燒所需最低熱值為5 000 kJ/kg[7]，我國典型村鎮(zhèn)生活垃圾熱值為2 401～4 556 kJ/kg[8]。外伶仃島生活垃圾冬季含水率和灰分含量分別為51.55%和14.05%，夏季分別為58.06%和10.71%;東澳島生活垃圾冬季含水率和灰分含量分別為52.56%和14.14%，夏季分別為58.76%和9.85%。2個(gè)海島冬季熱值分別為5 567和5 050 kJ/kg，夏季熱值分別為4 989和4 793 kJ/kg，基本上滿足焚燒處理要求。物理組分對垃圾熱值影響很大，垃圾的燃燒發(fā)熱主要來自于塑料、紙類、木葉等[9]。珠江口海島生活垃圾熱值高于我國內(nèi)陸典型村鎮(zhèn)垃圾熱值，主要是由于海島垃圾中塑料、紙類含量較高。

3 海島生活污水特點(diǎn)

3.1 污水排放系數(shù)

污水排放系數(shù)是污水處理工程設(shè)計(jì)的關(guān)鍵參數(shù)，農(nóng)村地區(qū)污水排放系數(shù)范圍較大。北京市城鄉(xiāng)結(jié)合部、平原和山區(qū)村莊的污水排放系數(shù)分別為0.6～0.9、0.3～0.7和0.2～0.6[10]，安徽省農(nóng)村平均產(chǎn)污系數(shù)為0.57[11]。對2個(gè)海島污水處理量和用水量統(tǒng)計(jì)，得到各月份污水排放系數(shù)如圖3所示。

外伶仃島全年污水排放系數(shù)為0.320～0.498，其中7月份排放系數(shù)最高，4月份排放系數(shù)最低，全年平均值為0.425;東澳島全年污水排放系數(shù)為0.267～0.519，其中7月份排放系數(shù)最高，12月份排放系數(shù)最低，全年平均值為0.386。海島污水排放系數(shù)低于大陸城市生活污水排放系數(shù)，一方面由于海島用水去向多，船上污水、海產(chǎn)品加工廢水及娛樂廢水難以進(jìn)入管網(wǎng)收集;另一方面海島地質(zhì)為基巖，污水管網(wǎng)鋪設(shè)困難，一些散戶和偏遠(yuǎn)的商戶產(chǎn)生的污水并未接入收集管網(wǎng)。因此在海島污水處理體系規(guī)劃中，要著重考慮海島地質(zhì)地形、居民區(qū)分布以及遠(yuǎn)期建設(shè)規(guī)劃，合理布置污水管網(wǎng)。

3.2 水質(zhì)污染狀況

對外伶仃島居住區(qū)近岸海水以及島上水塘和水庫水質(zhì)進(jìn)行檢測，結(jié)果如表2所示。依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002），水塘COD、TN濃度在Ⅴ類地表水濃度范圍，水庫TN濃度超過Ⅴ類地表水濃度限值。兩處碼頭近岸海水中NH3-N濃度超過《海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3097—1997）規(guī)定的Ⅳ類海水無機(jī)氮濃度。珠江口海域NH3-N濃度為0.009～0.801 mg/L，總氮濃度為0.30～3.53 mg/L，TP濃度為0.010～0.266 mg/L [12-13]。外伶仃島近岸海水NH3-N和TN濃度平均分別為海域背景值最大值的3.78倍和3.09倍，東澳島近岸海水NH3-N和TN濃度分別為海域背景值最大值的9.48倍和3.31倍，TP濃度都在海域背景值范圍內(nèi)。由于無其他污染源，島上生活污水仍有部分直接或間接污染到島上地表水和近岸海水，使得水體中NH3-N和TN含量偏高。

3.3 污水處理效果

外伶仃島污水處理廠采用活性污泥+AAO+紫外消毒處理工藝，由于接納轉(zhuǎn)運(yùn)站的垃圾滲濾液，進(jìn)水污染物濃度較高;東澳島污水處理廠采用接觸氧化+氯消毒處理工藝，其進(jìn)出水水質(zhì)檢測結(jié)果如表3所示。外伶仃島出水水質(zhì)達(dá)到城鎮(zhèn)污水排放三級標(biāo)準(zhǔn)，東澳島污水處理廠出水水質(zhì)達(dá)到城鎮(zhèn)污水排放一級A標(biāo)準(zhǔn)。從污染物去除率來看，外伶仃島污水處理廠COD去除率較高，而東澳島TN、TP去除率較高，SS、NH3-N去除率兩者相差不大。外伶仃島污水處理廠污水中氮磷去除率較低，可能原因是厭氧池、缺氧池運(yùn)行不穩(wěn)定，反硝化過程受到阻礙。

4 結(jié)論

（1）珠江口外伶仃島和東澳島生活垃圾夏秋季產(chǎn)量較高，冬春季產(chǎn)量較少，人均垃圾產(chǎn)量分別為1.147和1.093 kg/d;物理組分中廚余含量最高，占總量的36.51%～42.69%，其次為紙類和塑料;生活垃圾含水率為51.55%～58.76%，熱值為4 793～5 567 kJ/kg，平均值為5 100 kJ/kg，適合焚燒處理。

（2）外伶仃島污水排放系數(shù)為0.425，居民區(qū)附近海水NH3-N和TN濃度分別是珠江口海域最大背景值的3.78倍和3.09倍，污水處理達(dá)到城鎮(zhèn)污水排放三級標(biāo)準(zhǔn);東澳島污水排放系數(shù)為0.386;居民區(qū)附近海水NH3-N和TN濃度分別是珠江口海域最大背景值的9.48倍和3.31倍，污水處理達(dá)到城鎮(zhèn)污水排放一級A標(biāo)準(zhǔn)。

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