遼寧東部山區(qū)農(nóng)村生活源水污染物產(chǎn)污系數(shù)測(cè)算

王留鎖

摘要 選取撫順市典型地區(qū)30戶農(nóng)戶作為研究對(duì)象，運(yùn)用實(shí)地抽樣調(diào)查、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)及SPSS軟件數(shù)據(jù)分析等方法對(duì)農(nóng)戶生活污水各類污染物產(chǎn)污系數(shù)進(jìn)行研究。結(jié)果表明，30戶監(jiān)測(cè)農(nóng)戶的農(nóng)村生活污水人均日排量和COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油濃度的平均水平分別為30.03 L/（人·d）、784.08 mg/L、388.74 mg/L、3.27 mg/L、18.31 mg/L、2.66 mg/L、7.36 mg/L;農(nóng)村生活污水中COD與BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油之間存在顯著正相關(guān)，人均日排污水量與COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油之間不存在顯著相關(guān)關(guān)系;收入水平對(duì)農(nóng)戶生活污水中COD和BOD5產(chǎn)污系數(shù)無(wú)顯著影響，但對(duì)人均日排污水量和NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油產(chǎn)污系數(shù)影響極顯著。

關(guān)鍵詞 農(nóng)村生活污水;產(chǎn)污系數(shù);測(cè)算;撫順市

中圖分類號(hào) X508文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2021）10-0066-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.10.018

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Calculation of Pollution Coefficient of Water Pollutants Produced in Rural Domestic Sources in Mountainous Areas of Eastern Liaoning

WANG Liu-suo （Liaoning Eco-Environmental Protection Science and Technology Center，Shenyang，Liaoning 110161）

Abstract 30 households in typical areas of Fushun City were selected as the research objects，and the product-pollution coefficients of household sewage were studied by means of field sampling survey，field monitoring and SPSS software data analysis.The results showed that the average daily discharge of rural domestic sewage per capita and the average levels of COD，BOD5，NH3-N，TN，TP and animal and vegetable oil concentrations of 30 monitored farmers were 30.03 L/（person·d），784.08 mg/L，and 388.74 mg/ L，3.27 mg/L，18.31 mg/L，2.66 mg/L，7.36 mg/L，respectively.There was a significant positive correlation between COD，BOD5，NH3-N，TN，TP and animal and plant oil in rural domestic sewage，while there was no significant correlation between the average daily discharge of rural domestic sewage per capita and COD，BOD5，NH3-N，TN，TP and animal and plant oil.The income level had no significant effect on the COD and BOD5 pollution production coefficients in the total domestic sewage of farmers，but it had a very significant effect on the per capita daily sewage discharge and the NH3-N，TN，TP，animal and vegetable oil pollution production coefficients.

Key words Rural domestic sewage;Pollution production coefficient;Estimation;Fushun City

農(nóng)村生活污水與農(nóng)村飲用水源安全及環(huán)境質(zhì)量密切相關(guān)，污水隨意排放已經(jīng)嚴(yán)重污染農(nóng)村地區(qū)環(huán)境及水源，是我國(guó)近3億農(nóng)村人口飲用水不達(dá)標(biāo)的原因之一，極易導(dǎo)致某些流行性疾病的發(fā)生與傳播，農(nóng)村生活污水面源污染是導(dǎo)致江河湖泊富營(yíng)養(yǎng)化和水環(huán)境惡化的主要原因[1]。

農(nóng)村居民生活排水污染物產(chǎn)生量與氣候、水資源、生活水平等密切相關(guān)，為了建立合理的農(nóng)村生活源水污染物產(chǎn)生系數(shù)，該研究綜合考慮自然地理分區(qū)、水系分區(qū)，選取撫順市代表遼寧東部山區(qū)現(xiàn)狀。目前，針對(duì)農(nóng)村生活污染源污染的研究相對(duì)較少，有關(guān)撫順市農(nóng)村生活污水產(chǎn)污系數(shù)的研究鮮見報(bào)道，因此，該研究選取6個(gè)典型行政村不同經(jīng)濟(jì)收入水平的30戶典型農(nóng)戶為監(jiān)測(cè)對(duì)象，開展撫順市農(nóng)村生活源水污染物產(chǎn)污系數(shù)測(cè)算的研究，確定撫順市農(nóng)村生活源水污染物產(chǎn)污系數(shù)，從而為撫順市農(nóng)村生活污染源控制提供理論依據(jù)。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

研究區(qū)位于遼寧省東部，地處124°15′～125°27′E、40°14′～41°58′N（圖1）。該區(qū)域?qū)俅箨懶约撅L(fēng)氣候，年均氣溫6.6 ℃，年均降水量為804.2 mm，無(wú)霜期145 d。全市總面積11 271 km2，人口219.3萬(wàn)，農(nóng)村居民人均可支配收入10 970元。選擇新賓滿族自治縣紅升鄉(xiāng)、木奇鎮(zhèn)、上夾河鎮(zhèn)作為典型區(qū)域進(jìn)行研究，具有一定的地域代表性。

1.2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置及采樣方法

該研究中農(nóng)村居民生活污水指農(nóng)村家庭戶在居家日常生活中所產(chǎn)生的污水，主要包括洗衣、洗漱、廚房、洗澡、房屋清潔、洗車排出的污水。影響農(nóng)村生活污染物產(chǎn)生及對(duì)環(huán)境影響的主要因素包括氣候、水資源、生活水平和農(nóng)戶生活方式等，因研究區(qū)域生活用水供水都為自來水定時(shí)供水或井水，氣候條件、水資源等因素相似[2-5]。因此將收入水平作為區(qū)分依據(jù)，選取高、中、低水平3類典型農(nóng)戶各10戶。

構(gòu)建生活污水收集設(shè)施，將監(jiān)測(cè)點(diǎn)農(nóng)戶洗衣、洗漱、廚房、洗澡、房屋清潔、洗車所產(chǎn)生的污水分別收集相應(yīng)的水桶。研究時(shí)間為2018年8—11月，共進(jìn)行3次，每次監(jiān)測(cè)3 d并且1 d安排在休息日。每次監(jiān)測(cè)前1 d容器使用洗滌劑水清洗1次，清水清洗3次，現(xiàn)場(chǎng)采集生活污水加酸保存并且每期樣品增加采集不少于10%的現(xiàn)場(chǎng)平行樣及空白樣。樣品采集后送至實(shí)驗(yàn)室完成COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油的分析測(cè)定。

1.3 分析方法

污水量通過水深標(biāo)尺現(xiàn)場(chǎng)計(jì)算，COD采用重鉻酸鹽法（HJ 828—2017）、BOD5采用稀釋與接種法（HJ 505—2009）、NH3-N采用納氏試劑分光光度法（HJ 535—2009）、TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 636—2012）、TP采用鉬酸銨分光光度法（GB 11893—1989）、動(dòng)植物油采用紅外分光光度法（HJ 637—2012）進(jìn)行測(cè)定[6]。

1.4 產(chǎn)污系數(shù)界定

污水及污染物產(chǎn)生系數(shù)指農(nóng)村家庭戶在居家生活中日均每人產(chǎn)生的生活污水量及污染物量[7-8]。通過調(diào)查相應(yīng)的農(nóng)戶當(dāng)日居住人數(shù)、用水量和生活習(xí)慣以及特征污染物的實(shí)測(cè)濃度，確定其人均排放量和主要污染物產(chǎn)生系數(shù)。

每日人均生活排放量：

Qc=Wc/（n×N）（1）

式中，Qc為每人每日污水排放量[L/（人·d）];Wc為測(cè)算住戶日的生活污水排放量（m3/d），此值為監(jiān)測(cè)值;n為對(duì)應(yīng)于日的系數(shù)，為1;N為所測(cè)農(nóng)戶的常住人數(shù)，此值為調(diào)查值。

水污染物排放量：

Gi=k×Q×Ci（2）

式中，Gi為污水中污染物i的排放量（kg/a）;Q為污水排放總量（m3/a）;k為單位換算系數(shù);Ci為污染物i的實(shí)測(cè)濃度（mg/L），此值為監(jiān)測(cè)值。

人均產(chǎn)污系數(shù)：

Fi=Gi/（0.365N）×103（3）

式中，F(xiàn)i為廢水中污染物i的產(chǎn)生系數(shù)[g/（人·d）];N為所測(cè)農(nóng)戶的常住人數(shù)，此值為調(diào)查值。 2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)村生活污水?dāng)?shù)據(jù)合理性分析

農(nóng)戶監(jiān)測(cè)的生活污水各指標(biāo)分析結(jié)果如表1。從偏度和峰度來看，COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油、人均日排量不服從正態(tài)分布，并且從正態(tài)性檢驗(yàn)中Kolmogorov-Smirnov和Shapiro-Wilk檢驗(yàn)可以看出，生活污水各指標(biāo)濃度的顯著水平都小于5%。

對(duì)污水各指標(biāo)濃度進(jìn)行自然對(duì)數(shù)變換，生活污水各監(jiān)測(cè)指標(biāo)對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換后標(biāo)準(zhǔn)Q-Q圖和趨勢(shì)Q-Q圖如圖2。污水各指標(biāo)濃度的標(biāo)準(zhǔn)Q-Q圖中的觀察點(diǎn)都分布在直線附近，趨勢(shì)Q-Q圖中的點(diǎn)除了極個(gè)別點(diǎn)外都分布在0值橫線附近，因此顯示樣本數(shù)據(jù)服從正態(tài)分布，可用幾何平均數(shù)代表30戶監(jiān)測(cè)農(nóng)戶生活污水人均日排污水量和COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油濃度的平均水平。經(jīng)計(jì)算，30戶監(jiān)測(cè)農(nóng)戶的農(nóng)村生活污水人均日排量和COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油濃度的平均水平分別為30.03 L/（人·d）、784.08 mg/L、388.74 mg/L、3.27 mg/L、18.31 mg/L、2.66 mg/L、7.36 mg/L。

2.2 農(nóng)村污水各特征指標(biāo)相關(guān)性分析

為了解撫順市農(nóng)村生活污水的組成是否表現(xiàn)出不一致性，在轉(zhuǎn)換后符合正態(tài)分布的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，計(jì)算Spearman相關(guān)系數(shù)（表2）。由表2可知，COD與BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油之間存在顯著的正相關(guān)（P<0.01），其中某一濃度較大，其他指標(biāo)的濃度也會(huì)變大，它們濃度的大小由農(nóng)戶生活水平和農(nóng)戶生活方式等因素決定[9]。人均日排污水量與COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油之間的雙側(cè)顯著性值均大于0.01，表示人均日排污水量與COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油之間不存在顯著相關(guān)關(guān)系。

2.3 生活污水產(chǎn)污系數(shù)的測(cè)算

經(jīng)方差分析可知，收入水平對(duì)農(nóng)戶總生活污水中COD和BOD5產(chǎn)污系數(shù)無(wú)顯著影響（P>0.05），但對(duì)NH3-N、TN、TP和動(dòng)植物油產(chǎn)污系數(shù)影響極顯著（P<0.01）。因此，NH3-N、TN、TP和動(dòng)植物油產(chǎn)污系數(shù)需按收入水平劃分;而COD和BOD5產(chǎn)污系數(shù)則無(wú)需按收入水平劃分，取高、中、低收入水平的平均值作為統(tǒng)一值。

不同收入水平農(nóng)戶生活污水產(chǎn)污系數(shù)見表3。高收入、中收入和低收入水平農(nóng)戶的COD和BOD5產(chǎn)污系數(shù)相同，NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油產(chǎn)污系數(shù)接近一致，說明農(nóng)戶居住區(qū)域中消費(fèi)渠道相同，在洗衣污水、洗漱污水、房屋清潔污水中各農(nóng)戶所產(chǎn)生的氮和磷相差不大，同時(shí)飲食習(xí)慣差異性并不顯著。因此，農(nóng)村建設(shè)集中污水處理設(shè)施時(shí)，若氣候條件、生活習(xí)慣、水資源等因素相同，即使各農(nóng)戶收入水平有所差異，在農(nóng)村生活污水治理中可忽略收入水平帶來的差異[10-11]。

3 結(jié)論

（1）30戶監(jiān)測(cè)農(nóng)戶的農(nóng)村生活污水人均日排量和COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油濃度的平均水平分別為30.03 L/（人·d）、784.08 mg/L、388.74 mg/L、3.27 mg/L、18.31 mg/L、2.66 mg/L、7.36 mg/L。

（2）農(nóng)村生活污水中COD與BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油之間存在顯著正相關(guān)，人均日排污水量與COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、動(dòng)植物油之間不存在顯著相關(guān)關(guān)系。

（3）NH3-N、TN、TP和動(dòng)植物油產(chǎn)污系數(shù)需按收入水平劃分，而COD和BOD5產(chǎn)污系數(shù)則無(wú)需按收入水平劃分;農(nóng)村建設(shè)集中污水處理設(shè)施時(shí)，若氣候條件、生活習(xí)慣、水資源等因素相同，即使各農(nóng)戶收入水平有所差異，在農(nóng)村生活污水治理中可忽略收入水平帶來的差異。

參考文獻(xiàn)

[1]

王文林，胡孟春，唐曉燕.太湖流域農(nóng)村生活污水產(chǎn)排污系數(shù)測(cè)算[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào)，2010，26（6）：616-621.

[2] 譚平，馬太玲，趙立欣，等.巢湖農(nóng)村生活污水產(chǎn)排污系數(shù)測(cè)算及處理模式分析[J].中國(guó)給水排水，2012，28（13）：88-91.

[3] 嚴(yán)婷婷，王紅華，孫治旭，等.滇池流域農(nóng)村生活污水產(chǎn)排污系數(shù)研究[J].環(huán)境科學(xué)導(dǎo)刊，2010，29（4）：46-48.

[4] 江科，王業(yè)春，張晟，等.三峽庫(kù)區(qū)小流域農(nóng)村生活污水排放格局及污染物特征[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2015，38（6）：39-43.

[5] 彭緒亞，張鵬，賈傳興，等.重慶三峽庫(kù)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(xué)學(xué)報(bào)，2010，29（4）：758-763.

[6] 國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法》編委會(huì).水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法[M].4版.北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，2002：8.

[7] 環(huán)境保護(hù)部.村鎮(zhèn)生活污染防治最佳可行技術(shù)指南（試行）：HJ-BAT-9[A].2013.

[8] 馮欣，師曉春，王軍，等.農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)：DB 21/3176—2019[S].遼寧省生態(tài)環(huán)境廳，遼寧省市場(chǎng)監(jiān)督管理局，2019.

[9] 張玉華，劉東生，徐哲，等.重點(diǎn)流域農(nóng)村生活源產(chǎn)排污系數(shù)監(jiān)測(cè)方法研究與實(shí)踐[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，29（4）：785-789.

[10] 陳昢圳，譚丙昌，鄭向群.遼寧省農(nóng)村生活污水治理現(xiàn)狀及存在問題分析[J].環(huán)境生態(tài)學(xué)，2019，1（6）：45-49.

[11] 王俊能，趙學(xué)濤，蔡楠，等.我國(guó)農(nóng)村生活污水污染排放及環(huán)境治理效率[J].環(huán)境科學(xué)研究，2020，33（12）：2665-2674.