基于節(jié)能環(huán)保的廁紙?zhí)幹梅绞秸{查與研究*

許 威 王艷秋 姜 楠

(遼寧科技大學化學工程學院，遼寧 鞍山 114051)

隨著“低碳環(huán)?！崩砟畹钠占?，公眾愈加傾向選擇更“節(jié)能環(huán)?！钡纳罘绞絒1-2]，如隨手關閉水龍頭，使用環(huán)保購物袋代替塑料袋等，但對于如何處理廁紙更“節(jié)能環(huán)?！边@一問題卻爭議頗多.廁紙的處理習慣也因人而異，一些人認為將其丟進馬桶，最終進入水體，既方便衛(wèi)生，又節(jié)能環(huán)保，另一些人認為將其丟進紙簍形成生活垃圾，既不污染水體，又可以防止馬桶被堵[3].在一些公共場所，如機場、車站、飯店等衛(wèi)生間內的“請將廁紙投入紙簍”或“請將廁紙投入馬桶”的提示語更增加了人們的困惑.與此同時，對于國人廁紙使用后處理方法缺少統(tǒng)計資料，對不同的處理方式對環(huán)境的實際影響缺少定量的研究和明確的研究結論，特別是對于廁紙進入下水道作為生活污水中的一部分對污水處理的影響研究[4]基本屬于空白.

基于此，本研究通過實地與網上兩種形式對居民廁紙使用后的處理方式進行調查，并根據(jù)調查結果進行統(tǒng)計分析，了解人們對廁紙的處理習慣及廁紙?zhí)幹矛F(xiàn)狀.為探究兩種方式對環(huán)境的影響，采用實驗室模擬的方式，測定廁紙置于水中后不同時間產生的化學需氧量(COD)、懸浮物(SS)、氨氮、五天生化需氧量(BOD5)，得到廁紙進入下水道對污水處理廠的污染物貢獻值；另一方面為了分析將廁紙作為固廢處理會對環(huán)境產生怎樣的污染情況，采用客觀的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和科學的研究實驗，最后通過分析結果與實驗監(jiān)測等得出的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，正確地回答了“如何處理廁紙更符合節(jié)能環(huán)保理念”的問題.

1 調查統(tǒng)計

1.1 調查方式及調查對象

對于城鎮(zhèn)居民對廁紙的處理方式通常分為兩種，投入馬桶，最終進入水體和丟進紙簍形成固廢[5-7].采用調查問卷的方式，了解當前普通居民的廁紙?zhí)幚矸绞?，同時調查居民選擇不同的廁紙?zhí)幚矸绞降目紤]因素.抽樣調查遼寧科技大學在校學生和鞍山市不同地區(qū)的居民，以及采用網上調查(QQ、微信、公共平臺、論壇等)方式抽樣調查全國各地的居民.

1.2 分析統(tǒng)計與調查結果

通過實地調查了80位居民，其中將廁紙使用后直接丟進馬桶處理的有49位，將廁紙使用后丟進紙簍處理的有31位.同時隨機調查了20位大學生，其中17位認為應直接丟進馬桶沖走，3位認為應丟入紙簍.同時在網上調查結果統(tǒng)計得到不同地區(qū)48人的有效回復，其中32人認為廁紙使用后丟進馬桶沖走的方式更合理一些，16人回復認為丟進紙簍中方式更好.

調查結果統(tǒng)計，居民的日常生活中將廁紙使用后直接丟進馬桶的占66.2%，廁紙使用后丟進紙簍中的占 33.8%.說明多數(shù)人習慣于將使用后的廁紙丟進馬桶中處理，這樣做的理由大多認為更環(huán)保衛(wèi)生，但這樣的做法真的符合節(jié)能減排的要求嗎？

基于上述情況采用定性分析與定量監(jiān)測相結合的方式對兩種方式對環(huán)境的實際影響進行評價分析.首先設計實驗，研究廁紙入下水道對水體的污染情況.

2 廁紙對水體污染實驗研究

2.1 實驗方案

眾所周知，廁紙粘染物與實際排放物相比微乎其微，可忽略不計，廁紙入廁的主要污染物為紙張與水接觸后產生的可溶物及碎屑，可用COD、SS、氨氮、BOD5等污染指標表示.實驗室模擬廁紙入水后的變化，測定不同品質的廁紙溶于水后，在不同時間水體中的COD、SS、氨氮、BOD5的濃度值，計算單位廁紙的污染物量，進而推算家庭以至全國的污染物排放總量.通過計算廁紙進入下水道對污水處理廠的污染物貢獻占比及可生化性評價指標(B/C)值(BOD5/COD)，評價廁紙入水后的可生化性，進而評價其對城市污水處理廠的影響.

2.2 實驗材料

據(jù)調查結果選取具有代表性的不同品質、類型的衛(wèi)生紙做為實驗對象，分別為低檔衛(wèi)生紙(粗制低價)、中檔衛(wèi)生紙(普通一般)、高檔衛(wèi)生紙(昂貴小眾)及報紙(圖1).

2.3 實驗過程與監(jiān)測方法

將這些不同類型廁紙做相同處理(將紙剪成4 cm2大小)置于一定量水(2 000 mL)中，攪拌均勻，并分別于24、48、72 h后取水樣檢測水中的COD、氨氮、SS以及BOD5濃度，其中COD、氨氮、BOD5測定取上清液，SS測定取水樣經篩網過濾后的懸濁液，篩網的作用相當于污水處理廠的細格柵.指標測定方法均采用國標方法[8]即COD采用重鉻酸鉀氧化法，SS采用濾膜法，氨氮測定采用蒸餾—酸滴定法，BOD5的測定采用五天培養(yǎng)法.

2.4 監(jiān)測結果

分別于24、48、72 h檢測水中的COD、氨氮、SS以及BOD5含量，檢測結果見表1.圖1為實驗用紙，圖2為實驗過程.

表1 實驗監(jiān)測結果

注：COD.化學需氧量；BOD5.五天生化需氧量；SS.懸浮物.

圖1 實驗用紙

圖2 實驗過程

2.5 污染分析

為便于比較，采用單項污染物指數(shù)法，按城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB18918—2002)中一級標準中A標準進行污染分析[9].計算公式為：

Si=Ci/C0

式中：Si為某污染物的污染指數(shù)；Ci為某污染物的實測濃度，mg/L；C0為某污染物的評價標準值，mg/L.

計算結果列于表2，由表2可知，最大污染指數(shù)為2.912，各污染指標污染程度由大到小依次為BOD5、COD、氨氮、SS，SS符合排放標準，氨氮略有超標，各類衛(wèi)生紙COD、BOD5等標污染指數(shù)由高到低依次為低檔衛(wèi)生紙、高檔衛(wèi)生紙、中檔衛(wèi)生紙、報紙.

表2 污染指數(shù)

3 結果分析計算與討論

3.1 污染物排放總量計算

3.1.1廁紙用量計算

計算平均一卷紙的長度，假設以普通正規(guī)商場出售的廁紙計算，從廁紙的包裝紙上得到以下數(shù)據(jù)：兩層300格，每格11.40 cm×11.00 cm，量出整卷廁紙的半徑(R)與紙筒內芯的半徑(r)分別為5.80和2.30 cm, 如圖3所示.

圖3 廁紙結構參數(shù)

通過圖3可計算出一卷廁紙的體積(V)：

V=11.40×11.00×x×2×300

(1)

V=π(R2-r2)×11

(2)

令(1)=(2)，得每層紙的厚度(x)約為0.013 cm.

通過外圓面積-內圓面積=橫截面(圓環(huán))面積計算一卷廁紙平均長度，以普通廁紙R=60 mm，r=20 mm，基于上面的推理，設廁紙的長度是ym：

π×602-π×202=y×0.13

(3)

計算得一卷廁紙的長度y=77.29 m.

同時假設人均每月使用該廁紙2卷，計算城鎮(zhèn)家庭年使用廁紙量，通過第六次全國人口普查主要數(shù)據(jù)得全國居住在城鎮(zhèn)的人口為66 557萬人，全國城鎮(zhèn)家庭戶21 470萬戶，平均每個家庭戶的人口為3.10人[10].

所以每個家庭年需要使用廁紙為:

3.10×2×12 =74.40卷

(4)

77.29×74.4 =5 750.38 m

(5)

實驗中稱量10 g廁紙約長1.5 m，每個家庭年需要使用廁紙量為

(5 750.38×10)/1.5=38 335.86 g, 約合38.30 kg

(6)

城鎮(zhèn)家庭年使用廁紙量為：

38 335.86×10-6×(66 557/3.10)×104=823.07萬噸

(7)

3.1.2污染物年總量計算

實驗中使用10 g廁紙約1.50 m，與2 000 mL自來水充分混合(根據(jù)實際沖廁紙使用水量推測)，在不同時間段(24、48、72 h)測得COD濃度結果如表1.

計算廁紙進入下水道產生氨氮總量，根據(jù)表1數(shù)據(jù)：取平均氨氮含量為7.8 mg/L；若一戶家庭將廁紙使用后丟棄在馬桶中會產生氨氮：7 667.16×7.8=5.98×10-5t，全國城鎮(zhèn)家庭戶21 470×5.98×10-5t=12 839.89 t，根據(jù)2015年環(huán)境統(tǒng)計年報廢水排放情況得到城鎮(zhèn)生活源氨氮排放134.10萬噸[11]，計算廁紙進入下水道產生的氨氮占總城鎮(zhèn)生活污染源百分比(%)：

3.2 可生化性評價指標分析

通過實驗得出的數(shù)據(jù)，計算BOD5/COD，參見表3.

表3 B/C計算結果

注：B/C.可生化性評價指標.

目前污水處理廠主要處理廢水方法為生物降解法[12]，當BOD5/COD>0.3時，即可考慮對其進行生物降解，當BOD5/COD>0.5時，認為該廢水可生物降解性較好[13].由表3可知，廁紙產生的水污染物總體可生化性較好，先后順序為報紙、低檔衛(wèi)生紙、中檔衛(wèi)生紙、高檔衛(wèi)生紙，分析其原因為各種紙張產生的BOD量相當，產生的COD量相差較大，特別是高檔衛(wèi)生紙更易在水中形成COD.

通過以上分析可知，廁紙進入下水道產生的COD、氨氮、BOD5、SS對污水處理的污染物貢獻值較小，而且?guī)埉a生的水污染物可生化性較好，對于設置二級污水處理廠(城市污水處理廠包括生化系統(tǒng))的城市，廁紙經城市下水系統(tǒng)進入污水處理廠后，可得到有效處理，不會對自然水體產生較大影響[14].同時在污水廠的一級處理中，通過沉淀、過濾等物理方法可以輕易去除水中的大塊廁紙，即使廁紙投入水中會提高原本生活污水中懸浮物的濃度，但相比較與生活污水中的說，這點濃度是足夠低的，不用擔心增加污水處理廠的處理成本，且能夠得到初步凈化，也為二級處理提供水質條件.但對于沒有設置二級污水處理廠的城市或農村地區(qū)則會與其他污染源一起對自然水體產生污染[15].

3.3 固廢處理分析

廁紙做為固廢處理對環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在生活垃圾問題的增加，據(jù)E20研究院數(shù)據(jù)顯示，2016年城鎮(zhèn)生活垃圾清運量為26 636萬噸[16]，按廁紙每年約會產生垃圾823.07萬噸計，占全國生活垃圾總量約為3.09%.同時根據(jù)生活經驗可知，將使用后的廁紙丟進紙簍中更加容易造成環(huán)境的污染和導致細菌病毒的傳播，紙簍中的廁紙衛(wèi)生問題是該處理方式的最大弊端，另外，雖然目前包括垃圾焚燒、填埋等在內的生活垃圾處置方式已相對成熟[17]，但前端的垃圾清掃、運輸?shù)裙ぷ鞔蠖噙€由人工進行，廁紙仍有可能對其造成污染危害[18].從人性化的角度來講，廁紙作為垃圾扔到垃圾箱，清理垃圾的清潔工很容易碰到臟物，同時增加垃圾處理規(guī)模，并增加了塑料垃圾袋使用量[19-20].

3.4 其他因素分析

調查時有人提出，老式馬桶管徑小、管道傾斜度不標準、排水老化等各種問題，都可能導致馬桶堵塞，但通過我們調查分析以及查閱資料可知，目前抽水馬桶根據(jù)沖水類型，可分為直沖式和虹吸式，直沖式排污管大，沖水量強、雜聲大，不易堵塞，虹吸式利用虹吸原理，排污管較小比較彎曲，沖水聲小，雖較前者易堵塞，但是多沖洗幾次就不易發(fā)生堵塞問題，馬桶堵塞的原因多為原始排污設計不合理、馬桶位移過大、馬桶質量差、管道內壁沒釉且狹小等因素所致，而管道疏通公司的技術人員表示，排污管道口徑比馬桶出口大很多，廁紙通常情況下不會堵塞馬桶.約70%的堵塞，都是不溶解的硬物造成的[3]，同時根據(jù)國家衛(wèi)生部頒布的衛(wèi)生紙的標準《衛(wèi)生紙(含衛(wèi)生紙原紙)》(GB/T 20810-2006)，廁用衛(wèi)生紙一般不允許具有濕韌性，就是為了防止在使用后紙張不易分解而堵塞衛(wèi)生化糞池[21].并且目前居家使用的為溶水衛(wèi)生紙，所以廁紙等軟紙類不會造成馬桶的堵塞[22].

4 結 論

經問卷調查結果分析，居民在日常生活中將廁紙使用后直接丟進馬桶的占66.2%，廁紙使用后丟進紙簍中的占 33.8%，若廁紙全部入下水道化學需氧量排放量占0.097%，氨氮排放量占總城鎮(zhèn)生活污染源0.096%，B/C均值達0.45；若廁紙全部作為固廢處理，其排放量約占生活垃圾總清運量的3.09%，同時帶來衛(wèi)生問題.最終認為居民將使用后的廁紙丟棄在馬桶中更符合節(jié)能環(huán)保的理念，一方面可以減少固廢的產生量，解決廁紙清運衛(wèi)生問題.另一方面對于設置二級污水處理廠的城市，廁紙經城市下水系統(tǒng)進入污水處理廠后，可得到有效處理，不會對自然水體產生較大影響.