北京市通州區(qū)農(nóng)村生活污水排放特征

張運山 吳鑫 高強 張?zhí)煲? 王宏宇 王霄 徐素 郭雪松

摘要：通州區(qū)地處北京東西發(fā)展軸和東部發(fā)展帶的節(jié)點位置為北京城市副中心，近年來，隨著通州區(qū)農(nóng)村經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，農(nóng)村生活污水排放量不斷加大，對農(nóng)村地區(qū)居住環(huán)境和居民健康造成了越來越大的威脅。本研究通過已有資料與文獻收集，通過對現(xiàn)場進行調(diào)研、取樣分析等方式對北京市漷牛片區(qū)農(nóng)村生活污水排放進行1年期調(diào)查，探究漷牛片區(qū)村莊居民生活污水排放現(xiàn)狀與分布規(guī)律。結(jié)果表明，該區(qū)域村落生活污水水質(zhì)指標平均值為pH7.95，COD 261.285mg/L，總氮26.105mg/L，氨氮26.225mg/L，硝氮1.688mg/L，總磷3.206mg/L，總懸浮固體35.081mg/L，COD濃度水平偏高，TN，TP相對濃度偏低，片區(qū)村落污水整體為低濃度型，在村落明渠污水為中等濃度型，整體污水有機污染嚴重，TP，TN濃度偏低。

關(guān)鍵詞：北京市;通州區(qū);農(nóng)村;生活污水;排水特征

中圖分類號：X799.3 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）05-00-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.021

Characteristics of rural domestic sewage discharge in Tongzhou district of Beijing

Zhang Yunshan1，Wu Xin2，Gao Qiang1，Zhang Tianyi1，Wang Hongyu1，Wang Xiao3，4，Xu Su3，4，Guo Xuesong3，4

（1.China Power Construction Road and Bridge Group Co.，Ltd.，Beijing 100048，China; 2.Changsha University of Science and Technology，Changsha Hunan 410114，China;

3.Ecological Environment Research Center of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085，China;4.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）

Abstract：Tongzhou District is located in the East-West development axis and the East Development Zone of Beijing. In recent years，with the transformation of rural economic structure in Tongzhou District， the discharge of rural domestic sewage is increasing，which poses a growing threat to the living environment and residents health in rural areas.In this study， through the collection of existing data and literature， through on-the-spot investigation， sampling analysis and other methods， we conducted a one-year investigation on the rural domestic sewage discharge in Funiu district， Beijing， to explore the current situation and distribution law of the domestic sewage discharge of the village residents in Funiu district.The results show that the average value of domestic sewage quality index in the area is ph7.95， cod 261.285mg/L， 26.105mg/L of total nitrogen， 26.225mg/L of ammonia nitrogen， 1.688mg/L of nitrate nitrogen， 3.206mg/L of total phosphorus， 35.081mg/L of total suspended solids， high concentration of COD， low relative concentration of TN and TP， low concentration of village sewage in the whole area， medium concentration of open channel sewage in the village， serious organic pollution of the whole sewage， low concentration of TP and TN.

Key words：Beijing City;Tongzhou district;Rural;Sewage;Discharge characteristics

通州區(qū)地處北京東西發(fā)展軸和東部發(fā)展帶的節(jié)點位置，區(qū)位獨特，已明確定位為北京城市副中心，通州區(qū)地表水為北京市城市水系下游，雖然境內(nèi)大小河流和城市河道發(fā)達，但是水環(huán)境質(zhì)量相對較差[1]。隨著整體社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，農(nóng)村經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，農(nóng)村生活污水排放量不斷加大，水環(huán)境污染急劇加深，對農(nóng)村地區(qū)居住環(huán)境和居民健康造成了越來越大的威脅，嚴重制約了建設(shè)進程[2，3]。解析農(nóng)村生活污水的排放特征是農(nóng)村污水有效處理中重要的一環(huán)，對農(nóng)村生活污水進行有效治理對提升整個片區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量十分重要[4]。本研究通過已有資料與文獻收集，對現(xiàn)場進行調(diào)研和取樣分析等方式對北京市漷牛片區(qū)農(nóng)村生活污水排放進行調(diào)查，探究漷牛片區(qū)村莊居民生活污水排放現(xiàn)狀與分布規(guī)律，為該區(qū)域農(nóng)村生活污水治理的開展提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本次調(diào)研選取了北京市通州區(qū)漷牛片區(qū)12個村落區(qū)域進行實地調(diào)查，分析了12個村落居民生污水排放規(guī)律，村落污水性質(zhì)及分布。針對片區(qū)區(qū)域概況與生活污染源進行調(diào)查，重點分析了片區(qū)區(qū)域生活排水特征，區(qū)域生活污水污染物出流規(guī)律，村內(nèi)外明渠河道中污染物平均濃度及其影響因素。

通州區(qū)漷牛片區(qū)概況：漷牛片區(qū)總面積約139km2，包含3個組團（牛堡屯組團、漷縣鎮(zhèn)組團及覓子店組團）及85個村莊，該地區(qū)為地勢平坦的開闊地帶;有少數(shù)河網(wǎng)，池塘和人工溝渠等水系系統(tǒng)。居民收入來源多元化，農(nóng)業(yè)、林業(yè)、手工業(yè)和工業(yè)相結(jié)合，經(jīng)濟較發(fā)達。住房基本為一層平瓦房;道路情況：路網(wǎng)發(fā)達，路面基本完成硬化。居民之間都是集中式聚居，戶與戶之間相隔較近，房屋密度大。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

時間為2018年4月-2018年12月，采用入戶訪談的方式對取樣區(qū)域農(nóng)戶生活用水情況進行抽樣調(diào)查，對漷牛片區(qū)村落排水現(xiàn)狀進行實地取樣與資料收集，在村落內(nèi)外排污口明渠進行取樣調(diào)查。

生活污水收集村落內(nèi)外明渠上層污水，村落內(nèi)外河道排污口污水，餐飲養(yǎng)殖工廠附近河流及排污口上層污水。

1.2 監(jiān)測項目及方法

水樣采集與檢測依照《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》GB3838-2002。水樣采集后，加入濃H2SO4調(diào)制 pH ≤ 2保存，樣品送往實驗室后當天完成測試。對采集到的水樣進行水溫、pH值、化學(xué)需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP），氨氮（NH4+-N）、硝氮（NO3-N）、總懸浮固體（SS）8個指標測定。其中水溫、pH值、溶解氧用相應(yīng)的便攜式儀器現(xiàn)場測定，采用重鉻酸鹽法測定化學(xué)需氧量，鈉氏試劑比色法測定氨氮，高量程過硫酸鹽氧化法測總氮，過硫酸鉀氧化鉬6酸銨分光光度法測總磷，低量程水楊酸法測氨氮，鎘還原法測硝氮，重量法測總懸浮固體[5]。用Excel2007進行數(shù)據(jù)處理，SPSS22進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 村落用水排污調(diào)研概況

漷牛片區(qū)屬于緊挨城鎮(zhèn)的農(nóng)村區(qū)域，片區(qū)面積約為139km2，含22條溝、河，漷縣鎮(zhèn)組團、覓子店組團、牛堡屯組團三大組團以及85個村莊。村落間分布較稀疏，村內(nèi)居民居住集中，規(guī)模一般在300戶以上，戶與戶之間距離較近。漷牛片區(qū)內(nèi)居民的用水主要水源是自來水，通過管網(wǎng)送到居民用戶。調(diào)查結(jié)果初步表明：產(chǎn)生生活排水的環(huán)節(jié)主要是括洗漱、燒煮飲用、炊事清洗、洗衣、洗浴和廁所用水。居民用水主要集中在早間與晚間，用水比例早間∶中午∶晚間約為8∶1∶11，用水環(huán)節(jié)主要是燒煮飲用，洗衣和洗浴，比例約為3∶10∶15。調(diào)查區(qū)域的農(nóng)村居民普遍使用水沖廁所，其如廁習慣與城市居民接近，為40 L/p.d。由于北京郊區(qū)水沖廁所的普及以及近年來生活習慣的改變，居民的生活用水量增大較大，居民的用水量在80 L/p.d -120 L/p.d[6，7]。

根據(jù)當?shù)氐奶卣鳎Y(jié)合排水方式，確定其排放系數(shù)為0.8，調(diào)查區(qū)域農(nóng)村居民的排水量為64 L/p.d -96L/p.d。

片區(qū)污水收集主要分為明渠收集與管網(wǎng)收集，由于近年來片區(qū)農(nóng)村用水量不斷提升，污水排放量也大幅度增加，大量未經(jīng)處理的污水直接排放到村落外溝渠，嚴重污染了地表水和地下水，造成調(diào)查區(qū)域內(nèi)所有村落周邊環(huán)境較差。在調(diào)查的區(qū)域，農(nóng)村的土地交由村統(tǒng)一管理，這也造成片區(qū)農(nóng)村居民的污水難以一戶或幾戶為單位進行資源化利用，進而直接將污水直接排放到河道溝渠，值得注意的是部分村內(nèi)明渠沒有防滲處理進而污染村落流域。

2.2農(nóng)村污水污染時空分布

2.2.1 時間分布

由于多種因素影響如片區(qū)居民生活情況、季節(jié)等實際因素，使得片區(qū)整體污水排放具有較為明顯的時間分布特征。根據(jù)水質(zhì)調(diào)研結(jié)果，北京農(nóng)村地區(qū)排放污水SS為26-61mg/L，COD為149-430mg/L，總磷為2.1-5.8mg/L，氨氮為18-72mg/L，TN為29-96mg/L，可生化性較高，主要反映由生活和農(nóng)業(yè)污染引起的耗氧有機物、營養(yǎng)鹽等的污染[8]。從片區(qū)水質(zhì)調(diào)研結(jié)果（見表1）可以看出，漷牛片區(qū)排放污水中總氮、硝氮、氨氮、總磷、COD，SS在旱澇季有明顯的變化。時間上來說片區(qū)污水從豐水期到枯水期污染物濃度逐漸升高，與北京農(nóng)村地區(qū)排放相比，枯水期污染物濃度處于排放高濃度，豐水期處于低濃度，總體來說片區(qū)污水的污染物濃度水平普遍較高。

2.2.2 空間分布

2.2.2.1村落常規(guī)污水污染物濃度

漷牛片區(qū)12個村落居民生活污水檢測結(jié)果（圖1-4）?？梢钥闯?，不同村落的污染物濃度水平相差很大，COD極差達到312.951mg/L，總氮為15.79mg/L，氨氮為15.153mg/L，硝氮為1.688mg/L，總磷7.262mg/L，總懸浮固體72.796mg/L。其中所有調(diào)研村落生活污水水質(zhì)指標平均值為pH7.95，COD261.285mg/L，總氮26.105mg/L，氨氮為26.225mg/L，硝氮1.688mg/L，總磷3.206mg/L，總懸浮固體35.081mg/L，與北京市其他農(nóng)村地區(qū)相比[9]，該地區(qū)農(nóng)村居民生活污水有機物污染物濃度較高，總磷主要集中2-5mg/L，COD負荷主要集中在200mg/L-300mg/L，總氮濃度主要集中在20mg/L-30mg/L，氨氮在總氮組成中占為主體，總氮濃度主體低于40mg/L。

結(jié)合現(xiàn)場情況分析發(fā)現(xiàn)在一些COD、總氮、氨氮、硝氮、總磷濃度特別高的村落點位，進行調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)存在集中點源污染排放的情況，如集中的餐飲或企業(yè)廢水排放。值得注意的是，雖然氮素、總磷與COD一樣，不同村落、不同季節(jié)和同一村落不同地點存在差異，濃度也有異常高和低的點，但兩者在檢測點的變化規(guī)律并不相同。也就是說，出現(xiàn)COD濃度異常點，并不一定出現(xiàn)總氮異常的現(xiàn)象。

從污水總懸浮固體濃度（SS）檢測結(jié)果（見圖4）可以看出，不同采樣點的SS濃度水平存在差異，各個取樣點的SS在20mg/L- 55mg/L間波動，與城市和其他農(nóng)村地區(qū)相比，該地區(qū)污水的氮素濃度水平較低，濃度大多集中在60mg/L以下。而一般城市污水廠或其他地區(qū)農(nóng)村污水的SS一般在100mg/L- 200mg/L之間，較低的SS有利于后期的處理，因此SS濃度高，生物處理往往需要較長的時間[10]。但存在的問題是目前SS存在過低的情況，可能的一個主要原因是大量溝渠的應(yīng)用，污水在溝渠中的流速低，造成污水中的懸浮物沉積，當采用環(huán)村管道截污后，隨著流速的增加，可能會造成污水中SS濃度的增加[11]。另外，過低的管道流速，可能會造成懸浮物在管道中沉積，產(chǎn)生排水管網(wǎng)污泥[12]，這需要在設(shè)計和施工中引起注意。

2.2.2.2 村落污水C/N/P

污水的碳氮磷間的比例關(guān)系是影響污水處理工藝選擇的重要參數(shù)。對檢測的結(jié)果進行分析處理，得到污水的碳氮磷間的比例關(guān)系（見表2）。

結(jié)果表明，片區(qū)村落居民生活污水的碳氮比較低，總體低于20：1，碳磷比較高，大多在100：1以上，這樣的情況往往會增加污水總氮去除的難度。通過污水的碳氮磷間的比例關(guān)系分析表明，片區(qū)污水可生化性較好，其適宜采用生物工藝作為主要處理單元進行處理，在處理時需注意碳氮氫比例等造成的運行問題[13，14]。

2.2.2.3村內(nèi)外污水性質(zhì)分析

從不同村落村內(nèi)外污水性質(zhì)分析（見表3）中可以看出，不同村落及村落內(nèi)外污水性質(zhì)差異很大，COD含量明顯村外明渠高于村內(nèi)排污口，其他污染指標如總氮、總磷、SS等在村外明渠的污水含量都高于村內(nèi)排污口。對村落內(nèi)外周邊進行調(diào)研取樣發(fā)現(xiàn)存在垃圾堆放與污水匯入的現(xiàn)象，推測引起村內(nèi)外污水差異的原因是生活垃圾堆放受到雨水和地表水浸泡滲濾出的滲濾液和養(yǎng)殖、餐飲廢水匯入明渠引起村外污水污染加重的現(xiàn)象。

2.3污染因子

根據(jù)生活污水污染計量分級結(jié)果[15]（見表4），漷牛片區(qū)農(nóng)村污水整體屬于低濃度型污染，片區(qū)村落村外明渠中污水整體屬于中等濃度型污染，豐水期片區(qū)農(nóng)村污水呈現(xiàn)低濃度污染，枯水期片區(qū)農(nóng)村污水呈現(xiàn)中等濃度污染。

3 結(jié)論

通過對本研究區(qū)域取樣分析、現(xiàn)場調(diào)研和國內(nèi)外農(nóng)村污水處理的調(diào)研，明確了該區(qū)域分散污水的現(xiàn)狀，對其排放特征和處理模式存在的問題進行了分析，結(jié)論和建議如下：（1）農(nóng)村生活污水已經(jīng)成為農(nóng)村環(huán)境污染的重要污染源，不僅危及農(nóng)村居民健康，更危及地下水和湖泊的水質(zhì)安全，是該區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染重要來源之一。（2）該區(qū)域居民的用水量在80 L/p.d -120 L/p.d。根據(jù)當?shù)氐奶卣鳎Y(jié)合后面的排水方式，確定其排放系數(shù)為0.8，因此，調(diào)查區(qū)域農(nóng)村居民的排水量為64 L/p.d -96L/p.d。（3）該區(qū)域村落生活污水水質(zhì)指標平均值為pH7.95，COD 261.285mg/L，總氮26.105mg/L，氨氮26.225mg/L，硝氮1.688mg/L，總磷3.206mg/L，總懸浮固體35.081mg/L，C/N/P生活污水相比，COD濃度水平偏高，TN，TP相對濃度偏低，在目前的排放標準下，應(yīng)重點關(guān)注TN的去除問題。（4）各村落內(nèi)外溝渠污水受外來水源、下滲和蒸發(fā)作用等因素影響，水質(zhì)相差很大在污水處理設(shè)工藝的選擇時，應(yīng)充分考慮各個村落的差異性。（5）面源及城市暴雨徑流污染對河道水質(zhì)污染貢獻不可小覷。建議多部門聯(lián)動，加強與水務(wù)、城管、市政市容、農(nóng)業(yè)、動監(jiān)等部門的聯(lián)合執(zhí)法，及時查處河道沿岸廢污水傾倒、沿河垃圾肆意堆放、養(yǎng)殖廢水偷排入河等問題，同時建議市政市容部門加強環(huán)衛(wèi)作業(yè)，及時清理新生垃圾樹葉。應(yīng)該發(fā)揮各種農(nóng)村生活污水處理措施的優(yōu)勢，進行工藝疊加和組合，實現(xiàn)資源與技術(shù)的相輔相成，在改善農(nóng)村生活污水水質(zhì)的同時，改善農(nóng)村生活環(huán)境面貌。建立排水準入制度，監(jiān)控工業(yè)和餐飲等重要點源的排水水質(zhì)和水量，保障污水收水率。明確責任，完善村內(nèi)管道系統(tǒng)和農(nóng)戶庭院排水系統(tǒng)。

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收稿日期：2020-03-11

作者簡介：張運山（1986-），男，漢族，研究生，副高級工程師，研究方向為水環(huán)境治理。