村镇级海岛生活污染物排放规律及特性研究

董瑞程 丁志斌 陈晓 郭浩男 李鑫

摘要 [目的]研究村镇级海岛生活污染物排放规律及特性。[方法]通过实地调查、统计分析与试验检测，研究了村镇海岛生活垃圾、生活污水产生规律和理化特征。[结果]外伶仃岛和东澳岛生活垃圾人均产量分别为1.147和1.093 kg/d;物理组分中厨余（36.51%～42.69%）含量最高，其次为纸类和塑料;两岛垃圾含水率为51.55%～58.76%，热值为4 793～5 567 kJ/kg。外伶仃岛生活污水排放系数为0.425，居住区近岸海水NH3-N和TN浓度为最大背景值的3.78倍和3.09倍，污水处理厂出水水质达到城镇污水处理三级标准;东澳岛生活污水排放系数为0.386，居住区近岸海水NH3-N和TN浓度分别为最大背景值的9.48倍和3.31倍;污水处理厂出水水质达到城镇污水处理一级A标准。[结论]该研究为海岛生活垃圾和生活污水处理提供依据。

关键词 海岛;生活污染物;排放系数;理化特性

中图分类号 X501文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）34-0053-03

海岛是我国海洋国土的重要组成部分，也是海洋经济发展及国防建设的重要基点。海岛工业污染源较少，生活垃圾和生活污水是海岛的主要污染來源;随着海岛的开发和建设大力推进，生活垃圾和污水产量日益增加[1-3]。海岛生活垃圾处理方式和设施的选择，必须根据海岛生活垃圾产生现状和理化特征等基本资料和实际情况进行设计。国内对生活污染源的研究主要集中于内陆农村地区，海岛地区生活污染物排放规律、理化特性研究较少。我国海岛大部分面积较小，多为村镇级海岛。笔者以广东省2个村镇级海岛（外伶仃岛、东澳岛）为研究地点，对生活垃圾产生量、理化特性和生活污水排放系数、污染物浓度进行研究。

1 资料与方法

1.1 研究区域概况

外伶仃岛和东澳岛是广东省珠江口典型的2个有居民海岛。外伶仃岛是珠海市万山区担杆镇政府所在地，珠三角地区进出南太平洋国际航线的必经之路，距离珠海50 km，北距香港长洲11 km，面积4.23 km 常住人口1 000多人。东澳岛位于珠江口万山群岛中部、珠海市香洲区东南部，距离珠海香洲港30 km，面积4.65 km 常住人口1 500多人（图1）。目前2个海岛经济结构以渔农业和旅游业为主，5—10月为旅游旺季，11月—次年4月为旅游淡季。

1.2 试验方法

生活垃圾：磅秤称量法称取质量，烘干法测含水率，灼烧法测定灰分，氧弹燃烧法测热值。生活污水：玻璃电极法测pH，重量法（GB 11901—1989）测定SS，快速消解分光光度法（HJ/T 399—2007）测定COD，纳氏试剂分光光度法（HJ 535—2009）测定NH3-N，碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法（HJ 636—2012）测定TN，钼酸铵分光光度法（GB 11893—1989）测定TP。

1.3 采样时间和地点 2018年冬季、夏季各采样一次，生活垃圾样品采集于海岛垃圾转运站，生活污水采集于海岛污水处理厂。

2 海岛生活垃圾特点

2.1 垃圾产量

海岛垃圾除了常住居民产生的部分外，还包括外来游客旅游消费过程中产生的垃圾。从外伶仃岛和东澳岛生活垃圾各月份产量和旅游人数（图2）可以看出，旅游人数变化对海岛垃圾产量影响较大，生活垃圾产量和游客数量变化趋势基本一致，表现为夏秋季高、春冬季低。通过海岛常住人口和旅游人口数量以及各月份垃圾产量，计算得出外伶仃岛和东澳岛各月份人均生活垃圾产量分别为1.147和1.093 kg/d。2个海岛人均垃圾产量高于广东省大陆农村地区产量（0.310～0.820 kg/d）[4]，也高于大陆农村地区平均值（0.521 kg/d）[5]。

2.2 物理组分

海岛生活垃圾物理组分如表1所示，其中厨余含量最高，占总量的36.51%～42.69%，较全国生活垃圾厨余平均含量（55.86%）偏低[6];纸类含量为14.16%～18.52%，塑料含量为12.89%～17.70%，高于我国内陆典型村镇含量。海岛纸类和塑料较高的原因是海岛大部分物资靠货船外运，运输过程中纸箱、泡沫箱以及塑料包装袋垃圾较多，其中许多为可回收废品。贝质类垃圾占总量的6.81%～10.03%，主要为贝壳、海螺、鱼骨等，其主要化学成分为碳酸钙，可作为建筑骨料使用。目前2个海岛生活垃圾混合收集，经压缩后船舶运输至大陆填埋处理。海岛生活垃圾应分类收集，废纸箱、泡沫箱、瓶罐、金属可回收再利用。

2.3 含水率、热值

含水率和热值是选择生活垃圾处理方式的重要参数。垃圾持续焚烧所需最低热值为5 000 kJ/kg[7]，我国典型村镇生活垃圾热值为2 401～4 556 kJ/kg[8]。外伶仃岛生活垃圾冬季含水率和灰分含量分别为51.55%和14.05%，夏季分别为58.06%和10.71%;东澳岛生活垃圾冬季含水率和灰分含量分别为52.56%和14.14%，夏季分别为58.76%和9.85%。2个海岛冬季热值分别为5 567和5 050 kJ/kg，夏季热值分别为4 989和4 793 kJ/kg，基本上满足焚烧处理要求。物理组分对垃圾热值影响很大，垃圾的燃烧发热主要来自于塑料、纸类、木叶等[9]。珠江口海岛生活垃圾热值高于我国内陆典型村镇垃圾热值，主要是由于海岛垃圾中塑料、纸类含量较高。

3 海岛生活污水特点

3.1 污水排放系数

污水排放系数是污水处理工程设计的关键参数，农村地区污水排放系数范围较大。北京市城乡结合部、平原和山区村庄的污水排放系数分别为0.6～0.9、0.3～0.7和0.2～0.6[10]，安徽省农村平均产污系数为0.57[11]。对2个海岛污水处理量和用水量统计，得到各月份污水排放系数如图3所示。

外伶仃岛全年污水排放系数为0.320～0.498，其中7月份排放系数最高，4月份排放系数最低，全年平均值为0.425;东澳岛全年污水排放系数为0.267～0.519，其中7月份排放系数最高，12月份排放系数最低，全年平均值为0.386。海岛污水排放系数低于大陆城市生活污水排放系数，一方面由于海岛用水去向多，船上污水、海产品加工废水及娱乐废水难以进入管网收集;另一方面海岛地质为基岩，污水管网铺设困难，一些散户和偏远的商户产生的污水并未接入收集管网。因此在海岛污水处理体系规划中，要着重考虑海岛地质地形、居民区分布以及远期建设规划，合理布置污水管网。

3.2 水质污染状况

对外伶仃岛居住区近岸海水以及岛上水塘和水库水质进行检测，结果如表2所示。依据《地表水环境质量标准》（GB3838—2002），水塘COD、TN浓度在Ⅴ类地表水浓度范围，水库TN浓度超过Ⅴ类地表水浓度限值。两处码头近岸海水中NH3-N浓度超过《海水水质标准》（GB 3097—1997）规定的Ⅳ类海水无机氮浓度。珠江口海域NH3-N浓度为0.009～0.801 mg/L，总氮浓度为0.30～3.53 mg/L，TP浓度为0.010～0.266 mg/L [12-13]。外伶仃岛近岸海水NH3-N和TN浓度平均分别为海域背景值最大值的3.78倍和3.09倍，东澳岛近岸海水NH3-N和TN浓度分别为海域背景值最大值的9.48倍和3.31倍，TP浓度都在海域背景值范围内。由于无其他污染源，岛上生活污水仍有部分直接或间接污染到岛上地表水和近岸海水，使得水体中NH3-N和TN含量偏高。

3.3 污水处理效果

外伶仃岛污水处理厂采用活性污泥+AAO+紫外消毒处理工艺，由于接纳转运站的垃圾渗滤液，进水污染物浓度较高;东澳岛污水处理厂采用接触氧化+氯消毒处理工艺，其进出水水质检测结果如表3所示。外伶仃岛出水水质达到城镇污水排放三级标准，东澳岛污水处理厂出水水质达到城镇污水排放一级A标准。从污染物去除率来看，外伶仃岛污水处理厂COD去除率较高，而东澳岛TN、TP去除率较高，SS、NH3-N去除率两者相差不大。外伶仃岛污水处理厂污水中氮磷去除率较低，可能原因是厌氧池、缺氧池运行不稳定，反硝化过程受到阻碍。

4 结论

（1）珠江口外伶仃岛和东澳岛生活垃圾夏秋季产量较高，冬春季产量较少，人均垃圾产量分别为1.147和1.093 kg/d;物理组分中厨余含量最高，占总量的36.51%～42.69%，其次为纸类和塑料;生活垃圾含水率为51.55%～58.76%，热值为4 793～5 567 kJ/kg，平均值为5 100 kJ/kg，适合焚烧处理。

（2）外伶仃岛污水排放系数为0.425，居民区附近海水NH3-N和TN浓度分别是珠江口海域最大背景值的3.78倍和3.09倍，污水处理达到城镇污水排放三级标准;东澳岛污水排放系数为0.386;居民区附近海水NH3-N和TN浓度分别是珠江口海域最大背景值的9.48倍和3.31倍，污水处理达到城镇污水排放一级A标准。

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