何源,呂錫武,鄭向群,張丹丹,吳曉斐,黃治平*
(1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部環(huán)境保護(hù)科研監(jiān)測(cè)所,天津 300191;2.東南大學(xué)能源與環(huán)境學(xué)院,南京 210096)
廁所革命是改善農(nóng)村人居環(huán)境和建設(shè)美麗宜居鄉(xiāng)村的重要舉措之一,是實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的一項(xiàng)重要任務(wù)[1]。農(nóng)村戶廁改造后,最顯著的變化在于農(nóng)村生活污水排放變?yōu)椤昂诨曳蛛x”,“黑水”主要指的是沖廁污水,“灰水”主要包括廚余污水、其他雜用水。李錦冰等[2]在福建省安溪縣吾邦村內(nèi)隨機(jī)檢測(cè)20 戶農(nóng)戶三格化糞池出水化學(xué)需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)和總磷(TP)等水質(zhì)指標(biāo),采用《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18918—2002)二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)作為合格率的劃分依據(jù),結(jié)果發(fā)現(xiàn)20 戶出水中TP 和NH3-N 的合格率僅為55%和15%。ERIN 等[3]的研究發(fā)現(xiàn)化糞池出水氮形態(tài)主要為總氮(TN),化糞池出水中TN 的平均濃度為63 mg·L-1,且其由于沒(méi)有系統(tǒng)化的后續(xù)處理而對(duì)環(huán)境存在一定程度的輸入風(fēng)險(xiǎn)。汪浩等[4]對(duì)山西、陜西、浙江、湖南、廣東和重慶6 個(gè)選點(diǎn)區(qū)域57家農(nóng)戶化糞池進(jìn)出口進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)調(diào)研的化糞池出口水質(zhì)COD濃度為494.3~1 512.0 mg·L-1,NH3-N濃度為160.4~322.7 mg·L-1,TP 濃度為13.5~32.6 mg·L-1,若直接排放會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。MACINTOSH 等[5]發(fā)現(xiàn)雖然化糞池出水中的磷污染濃度較低,但如果進(jìn)入河流會(huì)對(duì)其造成相對(duì)較大的影響,尤其在夏季會(huì)限制河流的稀釋能力。LANGERGRABER 等[6]的研究發(fā)現(xiàn)黑水和灰水具有非常不同的特點(diǎn),單獨(dú)收集的黑水中TN、TP 含量占生活污水中TN、TP 含量的95%和90%以上。隨著農(nóng)村戶廁改造的完成,農(nóng)村生活污水水質(zhì)水量的變化給污水后續(xù)處理和設(shè)計(jì)等方面帶來(lái)影響。
近年來(lái)相關(guān)領(lǐng)域?qū)W者已圍繞城市生活污水排污系數(shù)估算、農(nóng)村生活污水排放特征調(diào)研等方面取得了工作進(jìn)展,對(duì)巢湖、太湖流域農(nóng)村生活污水產(chǎn)排污系數(shù)測(cè)算的相關(guān)研究已趨于成熟[7-8]。相關(guān)的指南和標(biāo)準(zhǔn)也相繼出臺(tái),住建部于2010 年組織編制了東北、華北、東南、中南、西南、西北等地區(qū)農(nóng)村生活污水處理技術(shù)指南,各地區(qū)再結(jié)合本地實(shí)際對(duì)污水處理進(jìn)行指導(dǎo);2019 年發(fā)布了《農(nóng)村生活污水處理工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 51347—2019)?;谠捶蛛x的農(nóng)村改廁使農(nóng)村生活污水的水質(zhì)水量特征產(chǎn)生新的變化,但對(duì)于源分離的農(nóng)村生活污水產(chǎn)排污情況還鮮有相關(guān)研究。
相較于冬季氣候寒冷且干旱少雨的北方地區(qū),南方水網(wǎng)地區(qū)有豐沛的水系資源,更多采用水沖戶廁的改造方案,該區(qū)域改廁后的農(nóng)村生活污水水質(zhì)水量的變化給農(nóng)村生活污水處理設(shè)計(jì)方案參數(shù)的選取和修正帶來(lái)很大影響,因此,對(duì)南方水網(wǎng)地區(qū)改廁后的農(nóng)村生活污水產(chǎn)排污進(jìn)行調(diào)研十分必要,筆者提出一套詳細(xì)的水網(wǎng)區(qū)域改廁后農(nóng)村生活污水產(chǎn)排污調(diào)研方法,并以巢湖流域?yàn)槔M(jìn)行農(nóng)村生活污水產(chǎn)排污的實(shí)際情況調(diào)研,并對(duì)調(diào)研結(jié)果進(jìn)行分析,以期為改廁后的農(nóng)村生活污水處理設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
(1)典型村落
主要篩選已完成整村推進(jìn)的農(nóng)村戶廁改造村落,有配套的自來(lái)水設(shè)施,已有或擬建污水收集管網(wǎng)及污水處理設(shè)施。
(2)典型農(nóng)戶
家庭有常住人口且常住人口的年齡結(jié)構(gòu)具有代表性;農(nóng)戶中供水設(shè)施、用水設(shè)施、排水設(shè)施布置完整且處于日常使用狀態(tài);農(nóng)戶的戶廁已經(jīng)完成改造,且化糞池處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。
在制定具體的調(diào)研方法之前,通過(guò)查閱資料及走訪調(diào)查的形式對(duì)調(diào)研對(duì)象的生活污水最終受納水體、村落污水收集方式和村落污水處理設(shè)施背景進(jìn)行了解,然后通過(guò)實(shí)地查看、挨家尋訪、蹲點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、取樣檢測(cè)等方式,深入調(diào)查農(nóng)村生活污水水質(zhì)水量基本情況,把握農(nóng)村生活產(chǎn)排污特征,調(diào)研主要從水量監(jiān)測(cè)、水質(zhì)監(jiān)測(cè)兩方面展開(kāi)。
1.2.1 水量監(jiān)測(cè)方法
將農(nóng)村生活污水按照不同來(lái)源分為廚余污水、其他雜用污水和沖廁污水三個(gè)部分。選擇具有典型代表性的家庭作為調(diào)研對(duì)象,最少連續(xù)10 d全面統(tǒng)計(jì)出每戶產(chǎn)生灰水和黑水的水量,計(jì)算污水產(chǎn)生系數(shù),確定時(shí)間變化規(guī)律。
(1)每日黑水水量
式中:QB為每日黑水水量,m3·d-1;QC1為廁所大便所需沖水量,m3·次-1;n1為大便次數(shù),次·d-1;QC2為廁所小便所需沖水量,m3·次-1;n2為小便次數(shù),次·d-1。
根據(jù)馬桶型號(hào)確定其每次大便、小便所需用水量,記錄下調(diào)研家庭大便、小便的次數(shù)以及時(shí)間,取得每日完整的黑水水量。
(2)每日灰水水量
式中:QG為每日灰水水量,m3·d-1;QV為滿桶體積,m3·次-1;N為桶次數(shù),次·d-1。
灰水主要分為廚余污水和其他雜用污水,為了能夠準(zhǔn)確了解一個(gè)家庭每日產(chǎn)生的灰水量,采用如下計(jì)量方式進(jìn)行計(jì)量:用小盆收集污水,之后按照類別倒入不同的大桶中,當(dāng)大桶快滿時(shí)及時(shí)取樣并對(duì)大桶進(jìn)行清理。24 h 為一個(gè)水樣采樣周期,每個(gè)周期結(jié)束時(shí),再將之前從大桶中采集的樣品按比例進(jìn)行混合,以得到一天的綜合水樣。
(3)污水排放變化系數(shù)
通過(guò)對(duì)前期調(diào)研結(jié)果進(jìn)行分析討論,選擇合適的時(shí)間節(jié)點(diǎn),將24 h 劃分為幾個(gè)時(shí)間段,進(jìn)而分析污水的時(shí)變化特征,并采用時(shí)變化系數(shù)和日變化系數(shù)來(lái)表示污水的時(shí)變化特征和日變化特征。
污水排放時(shí)變化系數(shù)(Kh):
式中:Qhmax為最大時(shí)污水量,m3·h-1;Qh0為平均時(shí)污水量,m3·h-1。
污水排放日變化系數(shù)(Kd):
式中:Qdmax為最大日污水量,m3·d-1;Qd0為平均日污水量,m3·d-1。
(4)產(chǎn)排污系數(shù)
人均產(chǎn)污系數(shù)(Gm,g·人-1·d-1):
式中:cx為各污染物濃度,mg·L-1;Qy為污水量,L·d-1;np為人口數(shù),人。
產(chǎn)污系數(shù)(GC,g·人-1·d-1):
式中:Gx為單日人均產(chǎn)污系數(shù),g·人-1·d-1;n為調(diào)研天數(shù),d;x為產(chǎn)污污水中污染物指標(biāo)數(shù)。
排污系數(shù)(GP,g·人-1·d-1):
式中:Gy為單日人均排污系數(shù),g·人-1·d-1;n為調(diào)研天數(shù),d;y為排污污水中污染物指標(biāo)數(shù)。
1.2.2 水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法
由于調(diào)研結(jié)果主要為農(nóng)村生活污水處理方案提供服務(wù),因此水質(zhì)主要監(jiān)測(cè)COD、TN、NH3-N、TP 和pH 這五個(gè)主控指標(biāo),監(jiān)測(cè)方法依據(jù)水和廢水監(jiān)測(cè)方法,以國(guó)標(biāo)法為主要依據(jù),如有在野外進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)的必要,也可采用快速測(cè)定方法。
根據(jù)水樣保存方法,對(duì)取得的水樣在現(xiàn)場(chǎng)用pH計(jì)測(cè)定pH 值,之后加酸保存放入加有冰袋的保溫箱內(nèi)儲(chǔ)存,送往實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水質(zhì)指標(biāo)。
在安徽省肥西縣紫蓬鎮(zhèn)新農(nóng)村、興莊村和周公山村調(diào)研化糞池使用現(xiàn)狀,其常住人口分別約1 900、2 230、1 800 人,三個(gè)村的三格化糞池均依據(jù)《農(nóng)村三格式戶廁運(yùn)行維護(hù)規(guī)范》(GB/T 38837—2020)中規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn),未留出水口。從表1 可看出,新農(nóng)村、興莊村、周公山村的新建戶廁均處于不同的使用狀態(tài),其中近一半的化糞池內(nèi)水量較少,一是由于村中常住人口較少,且新建戶廁僅建成一年,使用時(shí)間較短;二是有部分農(nóng)戶利用化糞池第三格污水對(duì)自家門(mén)前小菜園進(jìn)行灌溉,例如興莊村約有10.45%的農(nóng)戶使用化糞池污水灌溉自家菜園。
表1 第三格化糞池存水情況(池內(nèi)污水距地面距離)Table 1 Water volume(distance between the sewage in the tank and the ground)in the third compartment of the septic tank
由于化糞池均沒(méi)有出水口,部分農(nóng)戶因清掏不及時(shí)導(dǎo)致污水滿溢而污染周邊環(huán)境,有些化糞池由于清掏后上層的水泥蓋板沒(méi)有完全復(fù)位使雨水滲入,導(dǎo)致化糞池污水滿溢。
本調(diào)研選擇9 戶化糞池滿溢的農(nóng)戶對(duì)其化糞池第三格水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè),結(jié)果見(jiàn)表2。
表2 出現(xiàn)滿溢的三格化糞池出水水質(zhì)濃度Table 2 Concentration of effluent water quality of three-grid septic tank with overflow
從表2 中可以發(fā)現(xiàn)不同農(nóng)戶的化糞池出水水質(zhì)濃度差別較大,但其COD、NH3-N和TP等水質(zhì)指標(biāo)整體與農(nóng)戶常住人口呈現(xiàn)相關(guān)性。隨著人口數(shù)的增加,大多數(shù)農(nóng)戶化糞池污水中各污染物濃度增高,但也有部分農(nóng)戶相反。例如農(nóng)戶1和農(nóng)戶2,其COD和NH3-N濃度高于常住人口同為2 人的農(nóng)戶3 和農(nóng)戶4,與常住人口為4人的農(nóng)戶7相近。相反,農(nóng)戶5和農(nóng)戶6雖然常住人口均為3 人,但其COD、NH3-N 和TP 濃度整體低于常住人口僅為2 人的農(nóng)戶1、2、3、4,并且農(nóng)戶5、6 均有使用化糞池第三格污水灌溉自家菜園的情況,其化糞池污水滿溢可能由于上層水泥蓋板使用后未完全復(fù)位致使雨水滲入導(dǎo)致。
調(diào)研發(fā)現(xiàn),三格化糞池出水濃度遠(yuǎn)高于《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5084—2005)、《再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 368—2006)(用于農(nóng)業(yè))和《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)所規(guī)定的數(shù)值,因此該地區(qū)處理生活黑水的化糞池第三格出水不能直接用于農(nóng)業(yè)灌溉,也不能直接進(jìn)行排放。SAMIA 等[9]對(duì)蘇格蘭東北部的32處化糞池進(jìn)行監(jiān)測(cè),發(fā)現(xiàn)其NH3-N、TP的濃度分別為2~144、1~32 mg·L-1,其氮污染低于本次調(diào)研結(jié)果。周超群[10]的研究表明,若長(zhǎng)期使用生活污水原水灌溉,污水中高濃度的有機(jī)物會(huì)導(dǎo)致土壤板結(jié)和厭氧化,從而導(dǎo)致土壤退化和植物爛根等;同時(shí)不科學(xué)的澆灌模式容易導(dǎo)致大量污染物直接進(jìn)入環(huán)境中,對(duì)周圍環(huán)境造成污染。因此濃度過(guò)高的化糞池出水無(wú)法直接排放或還田灌溉,其資源化利用率較低。
實(shí)際使用化糞池尾水灌溉時(shí),應(yīng)在節(jié)省處理成本的基礎(chǔ)上對(duì)化糞池出水做進(jìn)一步深化處理,在達(dá)到灌溉標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行資源化利用?;S池尾水再利用可作為缺水地區(qū)灌溉用水的替代和可持續(xù)水源,SERRAO 等[11]在智利三個(gè)農(nóng)村地區(qū)的案例研究中,對(duì)擬議方法的可執(zhí)行性進(jìn)行了核查,提出并應(yīng)用了一種多標(biāo)準(zhǔn)決策方法來(lái)評(píng)估農(nóng)村地區(qū)廢水再利用替代品。
通過(guò)調(diào)研農(nóng)村三格化糞池的使用現(xiàn)狀及其出水水質(zhì),對(duì)農(nóng)村生活污水中黑水水質(zhì)現(xiàn)狀有了一定了解,但對(duì)農(nóng)村生活污水中黑水、灰水整體的水質(zhì)水量情況并不明確,因此對(duì)改廁后農(nóng)村生活污水的產(chǎn)排污特征進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)研。
2019 年9 月對(duì)新農(nóng)村、興莊村和周公山村三個(gè)村莊共計(jì)1 436 戶農(nóng)戶的化糞池現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)研,調(diào)研村落常住人口以老年人和兒童居多,村落青壯年人口流失現(xiàn)象嚴(yán)重。在選擇典型農(nóng)戶時(shí)著重關(guān)注:①人口結(jié)構(gòu)中老年人和兒童的比例;②調(diào)研村落自來(lái)水設(shè)施已普及,并已完成戶廁改造;③供水設(shè)施、用水設(shè)施、排水設(shè)施是否布置完整且處于日常使用狀態(tài),其戶廁及化糞池是否處于穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)?;诖耍x擇9 戶正常使用化糞池的農(nóng)戶開(kāi)展第三格化糞池黑水監(jiān)測(cè),再?gòu)闹羞x擇3 戶典型農(nóng)戶進(jìn)行黑水及灰水連續(xù)10 d 跟蹤調(diào)研,探究巢湖流域農(nóng)村生活污水的水質(zhì)水量排放特征,摸排改廁后農(nóng)村生活污水中黑水及灰水的基本情況。3 戶典型農(nóng)戶的家庭情況分別如下:
1 號(hào)家庭人口構(gòu)成為1 名老年人、1 名中青年和2名幼兒。家里有太陽(yáng)能熱水器、沖水馬桶和洗衣機(jī),平常會(huì)用洗衣機(jī)洗衣服。家庭供水來(lái)源于自來(lái)水和地下井水,一般飲食及洗浴用水為自來(lái)水,沖廁及洗衣用水為地下井水。
2 號(hào)家庭人口構(gòu)成為2 名老年人、2 名中青年和1名幼兒。因中青年及爺爺長(zhǎng)期在外工作,故而該家庭常住人口為2 名。家里有太陽(yáng)能熱水器、沖水馬桶和洗衣機(jī),調(diào)研期間正屬夏季,洗衣機(jī)被閑置。家庭供水來(lái)源于自來(lái)水和地下井水,一般飲食及洗浴用水為自來(lái)水,沖廁及洗衣用水為地下井水。
3號(hào)家庭人口構(gòu)成為1名七旬老年人。家里有太陽(yáng)能熱水器、沖水馬桶,家庭供水來(lái)源于自來(lái)水和地下井水,飲食用水為自來(lái)水,沖廁、洗浴及洗衣用水為地下井水。
這三戶家庭覆蓋了村里的所有情況,具有典型性和代表性,確定為調(diào)研對(duì)象。
2.2.1 水量排放特征
根據(jù)農(nóng)村家庭生活污水產(chǎn)生場(chǎng)所,將農(nóng)村生活污水排水按照源頭進(jìn)行分類,分為廚余污水、其他雜用污水及沖廁污水。
3 個(gè)典型農(nóng)戶家庭人口數(shù)1~4 人不等,對(duì)各家庭各類污水進(jìn)行為期10 d的24 h連續(xù)監(jiān)測(cè),數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表3。
表3 典型農(nóng)戶產(chǎn)污情況Table 3 Domestic sewage production of typical farmers
調(diào)研結(jié)果顯示,村落居民總污水產(chǎn)生系數(shù)為56.47 L·人-1·d-1,其中灰水占比65.77%,黑水占比34.23%。新農(nóng)村參與調(diào)研的農(nóng)戶全部使用普通的衛(wèi)生器具,絕大多數(shù)住戶并未開(kāi)展家庭節(jié)水改造,尤其是節(jié)水型馬桶的普及率很低。調(diào)研選取的典型農(nóng)戶使用的抽水馬桶型號(hào)較為陳舊,某些馬桶的最大容積可高達(dá)12 L。僅僅從這個(gè)角度分析,村落整體的黑水排放量仍存在較大的削減潛力。
農(nóng)村戶廁改造后,生活污水排放在水質(zhì)和水量上發(fā)生了一定的變化。在水質(zhì)方面,黑水和灰水從源頭分離并且水質(zhì)差異大;在水量方面,黑水和灰水的水量根據(jù)用水習(xí)慣產(chǎn)生,改廁之后的污水量變化程度增大。鑒于此,農(nóng)村生活污水處理的后續(xù)設(shè)計(jì)需進(jìn)行新的思考:①在處理方式上,黑水和灰水是否集中收集處理;②黑水處理設(shè)計(jì)過(guò)程中是否對(duì)其中的氮、磷元素進(jìn)行資源化利用;③廁所后續(xù)的化糞池由于某些原因?qū)е缕鋵?duì)氮、磷元素的去除效果無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí),其后續(xù)是否增加一定的處理設(shè)施。
2.2.2 水質(zhì)排放特征
對(duì)3個(gè)典型農(nóng)戶家庭中3類水的日綜合水樣水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè),水質(zhì)指標(biāo)選擇COD、NH3-N、TN 和TP 進(jìn)行測(cè)定。
如圖1 所示,村落家庭各樣本水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示,巢湖流域農(nóng)村居民生活污水中COD、TN、NH3-N和TP產(chǎn)污系數(shù)分別占總產(chǎn)污系數(shù)的85.49%、10.44%、3.54%和0.53%,因此COD 和TN 是農(nóng)村居民生活污水的主要污染物。農(nóng)村家庭生活3 類污水中有機(jī)物(即COD)差異不大,但沖廁污水中NH3-N 和TN 均顯著高于廚余污水和其他雜用污水。各樣本家庭污水中,村落家庭污水COD、NH3-N、TN 和TP 產(chǎn)污系數(shù)分別為35.29、1.46、4.31 g·人-1·d-1和0.22 g·人-1·d-1,結(jié)合灰水和黑水排放水量占比,灰水和黑水中COD、NH3-N、TN、TP 負(fù)荷占比分別為72.40%和27.60%、15.07% 和84.93%、28.77% 和71.23%、54.55% 和45.45%。孫興旺[12]對(duì)巢湖流域農(nóng)村生活污水的調(diào)研結(jié)果顯示生活污水產(chǎn)生系數(shù)為26.31 L·人-1·d-1,COD、NH3-N、TN 和TP 產(chǎn)污系數(shù)分別為18.91、0.16、0.63 g·人-1·d-1和0.08 g·人-1·d-1,其研究主要是對(duì)連續(xù)3 d的混合水樣進(jìn)行監(jiān)測(cè),并未明確分析源分離生活污水的水質(zhì)水量特征,一定程度掩蓋了黑水對(duì)生活污水的貢獻(xiàn)。
圖1 農(nóng)村生活污水中各污染物產(chǎn)污系數(shù)Figure 1 The pollution production coefficient in the rural domestic sewage
3 類污水中有機(jī)污染物濃度相近,但是廚余污水和其他雜用污水排放量比沖廁污水大,故有機(jī)負(fù)荷主要產(chǎn)生于由廚余污水和其他雜用污水組成的灰水。沖廁污水雖然水量較小,但是其氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽濃度較高,故氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽負(fù)荷主要產(chǎn)生于沖廁污水,即黑水。
通過(guò)管網(wǎng)收集等方式分流制收集并采用分散式設(shè)施處理的村落生活污水,可避免污水處理遇到的沖擊負(fù)荷,經(jīng)分流制管道調(diào)節(jié)的管網(wǎng)末端污水水質(zhì)較為穩(wěn)定,可避免管道沿程雨水匯入對(duì)進(jìn)入村落污水處理設(shè)施的污染物濃度產(chǎn)生顯著影響。為了解管網(wǎng)停留和降解對(duì)污水水質(zhì)的調(diào)節(jié)作用,對(duì)管網(wǎng)末端出水10 d平均COD、TN、NH3-N以及TP濃度進(jìn)行分析,見(jiàn)表4。
結(jié)合農(nóng)村居民生活污水人均排放量計(jì)算各污染物的排污系數(shù),與表4 計(jì)算出的產(chǎn)污系數(shù)進(jìn)行對(duì)比,計(jì)算得出管網(wǎng)初級(jí)處理對(duì)COD、TN、NH3-N和TP的削減率分別為65.65%、-14.85%、-38.31%和38.40%??梢悦黠@看出管網(wǎng)對(duì)于農(nóng)村生活污水具有明顯的水質(zhì)調(diào)節(jié)作用,其中管網(wǎng)初級(jí)處理對(duì)TN 和NH3-N 的削減率為負(fù),可能由于管網(wǎng)內(nèi)存在氨化過(guò)程或溫度較高造成NH3-N逃逸。
從整體調(diào)研結(jié)果來(lái)看,農(nóng)村生活污水在產(chǎn)生源頭已經(jīng)出現(xiàn)了較大的水量和水質(zhì)差異。朱木蘭等[13]認(rèn)為污水處理設(shè)施進(jìn)水水質(zhì)不僅與源頭各家各戶所產(chǎn)生的污水水質(zhì)密切相關(guān),而且還與排污方式有關(guān)。改廁前,農(nóng)村生活污水排放分散,水質(zhì)水量波動(dòng)大,統(tǒng)一混合處理,農(nóng)村集中污水處理設(shè)施的處理負(fù)荷嚴(yán)重。改廁后,農(nóng)村生活污水中黑水、灰水分離,并且黑水、灰水水質(zhì)差異大,加之化糞池對(duì)廁所污水的處理時(shí)間較長(zhǎng),使水量的波動(dòng)一定程度降低。常素華[14]建議在農(nóng)村推行集中與分散相結(jié)合的污水處理模式,應(yīng)建好化糞池和生活污水收集管網(wǎng)。ALI[15]建造了一個(gè)由化糞池、上流厭氧過(guò)濾器和儲(chǔ)水箱組成的水處理單元,不僅能對(duì)灰水進(jìn)行處理,而且處理后的灰水可用來(lái)灌溉花園。農(nóng)村生活污水處理應(yīng)該從源頭開(kāi)始分類,減少后續(xù)處理過(guò)程,同時(shí)還要多種處理技術(shù)因地制宜地結(jié)合,即灰黑分離并結(jié)合農(nóng)業(yè)資源化模式才是農(nóng)村生活污水處理的發(fā)展方向,才能實(shí)現(xiàn)高效低耗的可持續(xù)治理。
本次調(diào)研在農(nóng)村現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)方面存在一定的局限性。在農(nóng)村人口結(jié)構(gòu)方面,隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,城鄉(xiāng)差距不斷縮小,很有可能出現(xiàn)人口逆向流動(dòng)。在季節(jié)性變化的影響方面,本次調(diào)研未對(duì)其他季節(jié)的生活污水排放特征進(jìn)行探究,雖然黑水的水量及水質(zhì)不存在較大的季節(jié)性變化,但是季節(jié)變化可能對(duì)灰水的水量及水質(zhì)產(chǎn)生影響。在污水資源化需求方面,部分居民有直接收集糞尿用于施肥的習(xí)慣,也普遍存在使用化糞池糞污澆灌菜地的現(xiàn)象,這些都是今后需要進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)研和重點(diǎn)考慮之處。
(1)本研究提煉出的農(nóng)村生活污水產(chǎn)排污調(diào)研方法科學(xué)合理,可以為調(diào)研方案的制定及調(diào)研實(shí)踐的開(kāi)展提供指導(dǎo)。
(2)巢湖地區(qū)村落居民污水產(chǎn)生系數(shù)為56.47 L·人-1·d-1,其中灰水和黑水排放水量占比分別為65.77%和34.23%。
(3)巢湖流域農(nóng)村居民生活污水COD、NH3-N、TN 和TP 產(chǎn)污系數(shù)分別為35.29、1.46、4.31 g·人-1·d-1和0.22 g·人-1·d-1。廚余污水和其他雜用污水排放量比沖廁污水排放量大,有機(jī)負(fù)荷(COD)主要產(chǎn)生于由廚余污水和其他雜用污水組成的灰水。
(4)污水在管網(wǎng)中停留和降解會(huì)使污染物濃度得到一定的削減,村落生活污水管網(wǎng)末端COD、NH3-N、TN 和TP 排污系數(shù)分別為12.12、2.02、4.95 g·人-1·d-1和0.14 g·人-1·d-1。
(5)黑水水量小且氮磷營(yíng)養(yǎng)鹽豐富,是很好的資源化利用對(duì)象,具有良好資源利用潛質(zhì)。農(nóng)村生活污水處理應(yīng)充分結(jié)合農(nóng)業(yè)生產(chǎn),在降低污水處理難度和費(fèi)用的同時(shí),因地制宜進(jìn)行資源化利用,提高技術(shù)推廣應(yīng)用的適應(yīng)性。
農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào)2022年2期