鄱阳湖平原地区农村生活污水排放规律及影响因素分析

刘方平,王少华,廖 伟,时 红,谢文韬,邓海龙,才 硕

(江西省灌溉试验中心站，江西 南昌 330201)



鄱阳湖平原地区农村生活污水排放规律及影响因素分析

刘方平,王少华,廖 伟,时 红,谢文韬,邓海龙,才 硕

(江西省灌溉试验中心站，江西 南昌 330201)

在江西省鄱阳湖平原地区选取典型村庄，对农村生活污水排放规律及影响因素进行了分析。结果表明：农村生活污水中，除pH值外，CODCr、TN、TP、NH4+-N、SS等指标浓度皆随季节、收入等因素的不同而存在较大差异。人均日排污量与CODCr、TN、NH4+-N、SS等指标浓度之间呈负相关；CODCr、TP的排污系数表现为秋季高于夏季，TN、NH4+-N、SS的排污系数表现为夏季高于秋季；不同收入水平排污系数表现为高收入水平>低收入水平>中等收入水平。季节和收入2个因素及其交互效应对TN的排放影响达到显著水平，而对其余指标排放影响效应均不显著。

鄱阳湖平原；农村生活污水；排放规律；影响因素;相关性

随着农民经济收入的不断提高，特别是近年来新农村建设的不断加强以及城镇化进程的进一步推进，农村居民生活水平普遍提高，农民的生活方式也发生了巨大变化，自来水的普及，卫生洁具、洗衣机、沐浴设施等走进平常百姓家，使得农村的人均日用水量和生活污水排放量激增，因而产生了大量生活污水[1]。由于缺乏有效的污水处理设施，农村生活污水的排放造成了河流和水塘的污染，严重影响了农村的居住环境和饮水安全[2]。

农村生活污水的来源主要有厨房、沐浴、洗涤和冲厕等[3-6]，其数量、成分、污染物浓度与农村居民的生活习惯、生活水平和用水量有关[7]。当前，我国关于农村生活污水排放时空特征和规律分析等方面的研究仍处于起步阶段，限于简单的描述统计和图表分析[8-10]。随着新农村建设的进一步推进，农村水环境治理被逐渐提上日程，越来越多的资金、设备和技术人员投入到农村生活污水的研究治理中，污水处理逐渐方法化、系统化、规模化。因此，研究基于农村生活污水排放的实际数据统计分析方法和方案，找出其中规律及其影响因素，以便为采用科学合理的污水处理方法和运行管理措施提供科学依据。

1　材料与方法

本文以江西省鄱阳湖平原地区南昌县向塘镇高田村礼坊自然村为调查对象，分别选取家庭经济条件高、中、低3个收入层次农户作为生活用水监测点，春、夏、秋、冬4个季节，对农户基本情况、用水量、排水量、排水水质进行监测，每次连续监测3～5d。对农户用水安装水表，用于用水量的测定；在农户出水口安放收集污水的管道和容器，每天分早、中、晚设定时间点用量筒测量收集的污水量。收集的污水包括厨房、厕所、洗澡、洗衣等产生的排水；污水混合均匀后，在收集桶的不同部位、不同深度多点采混合样1000mL，加浓H2SO4调至pH≤2，保存待测。

南昌县向塘镇高田村礼坊自然村为江西省鄱阳湖平原水网化地区典型村庄，该村现有村民约450人，常住人口约350人，110余户。对该村典型农户家庭经济收入、常住人口、生活习惯、取水方式、有无淋浴设施、排水方式等进行调查，调查情况如表1。

农户生活污水水质监测项目包括pH、CODCr、TP、TN、NH4+-N、SS。水质测试方法如下：低浓度氨氮(NH4+—N)测定采用纳氏试剂分光光度法(HJ535—2009)，高浓度氨氮(NH4+-N)测定采用蒸馏-中和滴定法(HJ537—2009)；总氮(TN)测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(HJ636—2012)；总磷(TP)测定采用钼酸铵分光光度法(GB11893—1989)；化学需氧量(CODCr)测定采用重铬酸盐法(GB/T11914—1989)；悬浮物(SS)测定采用重量法(GB/T11901—1989)；pH值测定采用玻璃电极法(GB/T6920—1986)。

本文应用SPSS17.0软件，对农村生活污水各监测指标进行了相关性分析及排污系数差异性分析；并结合描述性统计与多变量方差分析方法，检验家庭收入水平和季节因素对农村生活污水排放影响的显著性。

2　结果与分析

2.1农村生活污水排放规律分析

2.1.1污染物指标变异及相关性分析农村生活污水来源于农村居民厨房、厕所、洗澡、洗衣等日常生活用水产生的排水。现对3个收入水平农户排放的生活污水污染物全年检测数据进行汇总分析，具体见表2。

表2　农村生活污水污染物指标变异系数分析

从表2可以看出，礼坊村排放的生活污水中，pH值的变化范围为4.55～9.59，平均值为7.15，碱性非常微弱；CODCr的浓度变化范围为14.40～1744.00mg/L，平均值为454.61mg/L；TN的浓度变化范围为0.10～25.8mg/L，平均水平为5.96mg/L；TP的浓度变化范围为0.02～9.75mg/L，平均水平为2.14mg/L；NH4+-N的浓度变化范围为0.01～34.84mg/L，平均水平为4.92mg/L；SS的浓度变化范围很大，为10～2453.75mg/L，平均水平达254.95mg/L。可见，各监测指标的浓度变化范围较大，尤以SS和CODCr变化明显。从变异系数指标也可以看出，除pH值的变异系数只有0.13外，其余监测指标的变异系数都接近于或者大于1，说明除了pH值外，其余监测指标皆随季节、收入等因素的不同而存在较大差异。

进一步对礼坊村生活污水监测指标进行相关性检验，得到pearson相关系数表(表3)。

由表3可知，人均日排污量与CODCr、TN、NH4+-N、SS浓度之间呈负相关，即人均日排污量越大，污水中的CODCr、TN、NH4+-N、SS浓度越低；CODCr的浓度与TN、NH4+-N以及SS浓度之间呈现高度相关，相关系数均在0.9以上；TP与其他指标的相关系数绝对值均在0.4以下；综合来看，CODCr、TN、TP、NH4+-N、SS等监测指标之间具有明显的正相关性。

2.1.2排污系数分析根据调查测定得到的高、中、低3种收入农户人均生活污水排放量和生活污水主要污染物的平均浓度，计算得到各主要污染物的人均排放量，即排污系数。其计算公式如下：

式中，Wmj为第m季第j种污染物的产出量，单位为mg；j代表污染物种类；m代表监测季节；n代表农户。

Wnj为第n种收入水平农户第j种污染物的产出量，单位为mg；Q为污水产生量，单位为L；ρ为污染物质量浓度，单位为g/L。

现以夏、秋季为例，对礼坊村农户高、中、低3种收入的排污系数进行分析，如表4。

表3　pearson相关系数分析

注:*表示相关性显著，**表示相关性极显著。

表4　排污系数汇总分析

从表4可以看出，季节因素对5个指标的平均水平都有影响，CODCr、TP表现为秋季排污系数高于夏季排污系数，TN、NH4+-N、SS表现为夏季排污系数高于秋季排污系数。针对不同收入水平，可以看出，高收入水平的5项指标排污系数均大于低等收入水平，表明其污染物排放负荷高于后者；除SS指标外，低收入家庭其他指标的排污系数均大于中等收入家庭。因此，高收入家庭中排出的生活污水污染物浓度最高，水质最差，其次是低收入家庭，最好的为中等收入家庭。

2.2污染物排放影响因素分析

礼坊村农户在生活习惯、取水方式和产排污设施配备等方面并无明显差异。因此，本文着重分析季节、收入及其交互效应2个因素对生活污水排放的影响。其中，收入因素有高、中、低3个水平，季节因素有春、夏、秋、冬4个水平；因素为收入时，“1”表示高收入农户，“2”表示中等收入农户，“3”表示低收入农户；因素为季节时，“1”表示春，“2”表示夏，“3”表示秋，“4”表示冬。

结合3个收入水平农户实际用水情况，选择农户每日水质检测指标的平均值作为样本值，对每个水平组合的数据采用Shapiro-Wilk相关性检验方法进行正态检验和方差齐次性检验。结果显示样本组数据满足原假设，服从正态分布，并且满足方差齐次性。因此，基于SPSS17.0软件，采用GLM分析方法进行季节、收入整体效应和组间效应检验，具体见表5。

表5　季节与收入主体间效应检验结果

从表5来看，季节和收入2个因素及其交互效应对TN排放的方差分析检验值均小于0.05，达到显著水平，说明季节和收入对TN的排放情况有显著影响，而其余效应均不显著。

为比较同一因素内多个水平间的均值差异显著性，进行进一步事后检验分析，检验结果见表6。

表6　季节与收入效应事后检验

Sig.值小于0.05时，表示该组的差异显著。从表6可以看出，收入对TN排放的影响主要体现在低等收入—高等收入、中等收入—高等收入农户组间差异显著，而中等收入—低等收入农户的组间差异不显著；季节因素对TN排放的影响主要体现在春夏、夏秋和秋冬三组的差异，其余季节间的差异不显著。

3　小结

(1)农村生活污水中，pH值平均为7.15，CODCr平均为454.61mg/L，TN平均为5.96mg/L，TP平均为2.14mg/L，NH4+-N平均为4.92mg/L，SS平均为254.95mg/L。除pH值外，其余指标皆随季节、收入等因素的不同而存在较大差异。

(2)人均日排污量与CODCr、TN、NH4+-N、SS等指标浓度之间呈负相关，CODCr、TN、TP、NH4+-N、SS等指标之间具有明显的正相关性。在排污系数方面，CODCr、TP表现为秋季高于夏季，TN、NH4+-N、SS表现为夏季高于秋季；不同收入水平表现为高收入水平>低收入水平>中等收入水平。

(3)在农村生活污水排放影响因素方面，季节和收入2个因素及其交互效应对TN排放的影响达到显著水平，而对其余指标排放效应均不显著。不同收入水平对TN排放的影响主要体现在低等收入—高等收入、中等收入—高等收入农户间差异显著；不同季节因素对TN排放的影响主要体现在春夏、夏秋和秋冬之间差异显著。

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[2]LiangH,GaoM,LiuJ,etal.Anovelintegratedstep-feedbiofilmprocessforthetreatmentofdecentralizeddomesticwastewaterinruralareasofChina[J].JournalofEnvironmentalSciences, 2010, 22(3): 321-327.

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[4] 陈静，袁明洋.我国农村水污染的现状及防治对策[J].河南科技，2013(20):175-176.

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(责任编辑：管珊红)

AnalysisofDischargeRuleofRuralDomesticSewageandItsInfluencingFactorsinPoyangLakePlain

LIUFang-ping,WANGShao-hua,LIAOWei,SHIHong,XIEWen-tao,DENGHai-long,CAIShuo

(IrrigationExperimentalCentreofJiangxiProvince,Nanchang330201,China)

AtypicalvillageinthePoyangLakeplainofJiangxiprovincewasselectedtoanalyzethedischargeruleofruraldomesticsewageanditsinfluencingfactors.Theresultsshowedthatthechemicaloxygendemand(CODCr)andtheconcentrationoftotalnitrogen(TN),totalphosphorus(TP)andammonianitrogen(NH4+-N)inruraldomesticsewageweregreatlyinfluencedbyseason,people’sincomelevel,andotherfactors.ThedailydischargecapacitypercapitawasnegativelycorrelatedwithCODCr,TN,NH4+-Nandsuspendedsolids(SS)inruraldomesticsewage.Thepollutantdischargecoefficient(PDC)ofCODCrandTPinautumnwashigherthanthatinsummer,whilethePDCofTN,NH4+-NandSSinsummerwashigherthanthatinautumn.ThePDCatvariousincomelevelsshowedthefollowingorder:highincome>lowincome>middleincome.Season,income,andtheirinteractionhadasignificantinfluenceonthedischargeofTN,whiletheotherfactorshadnosignificantinfluenceonthedischargeofruraldomesticsewageindexes.

PoyangLakeplain;Ruraldomesticsewage;Dischargerule;Influencingfactors;Correlation

2016-02-25

江西省水利科技重大项目(KT201220)；江西省科技计划项目(20133BBF60048)。

刘方平(1977—)，男，江西南昌人，高级工程师，硕士，主要从事农田节水灌溉与农业面源污染防治研究。

X52

A

1001-8581(2016)08-0079-04