基于节能环保的厕纸处置方式调查与研究*

许 威 王艳秋 姜 楠

(辽宁科技大学化学工程学院，辽宁 鞍山 114051)

随着“低碳环保”理念的普及，公众愈加倾向选择更“节能环保”的生活方式[1-2]，如随手关闭水龙头，使用环保购物袋代替塑料袋等，但对于如何处理厕纸更“节能环保”这一问题却争议颇多.厕纸的处理习惯也因人而异，一些人认为将其丢进马桶，最终进入水体，既方便卫生，又节能环保，另一些人认为将其丢进纸篓形成生活垃圾，既不污染水体，又可以防止马桶被堵[3].在一些公共场所，如机场、车站、饭店等卫生间内的“请将厕纸投入纸篓”或“请将厕纸投入马桶”的提示语更增加了人们的困惑.与此同时，对于国人厕纸使用后处理方法缺少统计资料，对不同的处理方式对环境的实际影响缺少定量的研究和明确的研究结论，特别是对于厕纸进入下水道作为生活污水中的一部分对污水处理的影响研究[4]基本属于空白.

基于此，本研究通过实地与网上两种形式对居民厕纸使用后的处理方式进行调查，并根据调查结果进行统计分析，了解人们对厕纸的处理习惯及厕纸处置现状.为探究两种方式对环境的影响，采用实验室模拟的方式，测定厕纸置于水中后不同时间产生的化学需氧量(COD)、悬浮物(SS)、氨氮、五天生化需氧量(BOD5)，得到厕纸进入下水道对污水处理厂的污染物贡献值；另一方面为了分析将厕纸作为固废处理会对环境产生怎样的污染情况，采用客观的统计数据和科学的研究实验，最后通过分析结果与实验监测等得出的数据作为依据，正确地回答了“如何处理厕纸更符合节能环保理念”的问题.

1 调查统计

1.1 调查方式及调查对象

对于城镇居民对厕纸的处理方式通常分为两种，投入马桶，最终进入水体和丢进纸篓形成固废[5-7].采用调查问卷的方式，了解当前普通居民的厕纸处理方式，同时调查居民选择不同的厕纸处理方式的考虑因素.抽样调查辽宁科技大学在校学生和鞍山市不同地区的居民，以及采用网上调查(QQ、微信、公共平台、论坛等)方式抽样调查全国各地的居民.

1.2 分析统计与调查结果

通过实地调查了80位居民，其中将厕纸使用后直接丢进马桶处理的有49位，将厕纸使用后丢进纸篓处理的有31位.同时随机调查了20位大学生，其中17位认为应直接丢进马桶冲走，3位认为应丢入纸篓.同时在网上调查结果统计得到不同地区48人的有效回复，其中32人认为厕纸使用后丢进马桶冲走的方式更合理一些，16人回复认为丢进纸篓中方式更好.

调查结果统计，居民的日常生活中将厕纸使用后直接丢进马桶的占66.2%，厕纸使用后丢进纸篓中的占 33.8%.说明多数人习惯于将使用后的厕纸丢进马桶中处理，这样做的理由大多认为更环保卫生，但这样的做法真的符合节能减排的要求吗？

基于上述情况采用定性分析与定量监测相结合的方式对两种方式对环境的实际影响进行评价分析.首先设计实验，研究厕纸入下水道对水体的污染情况.

2 厕纸对水体污染实验研究

2.1 实验方案

众所周知，厕纸粘染物与实际排放物相比微乎其微，可忽略不计，厕纸入厕的主要污染物为纸张与水接触后产生的可溶物及碎屑，可用COD、SS、氨氮、BOD5等污染指标表示.实验室模拟厕纸入水后的变化，测定不同品质的厕纸溶于水后，在不同时间水体中的COD、SS、氨氮、BOD5的浓度值，计算单位厕纸的污染物量，进而推算家庭以至全国的污染物排放总量.通过计算厕纸进入下水道对污水处理厂的污染物贡献占比及可生化性评价指标(B/C)值(BOD5/COD)，评价厕纸入水后的可生化性，进而评价其对城市污水处理厂的影响.

2.2 实验材料

据调查结果选取具有代表性的不同品质、类型的卫生纸做为实验对象，分别为低档卫生纸(粗制低价)、中档卫生纸(普通一般)、高档卫生纸(昂贵小众)及报纸(图1).

2.3 实验过程与监测方法

将这些不同类型厕纸做相同处理(将纸剪成4 cm2大小)置于一定量水(2 000 mL)中，搅拌均匀，并分别于24、48、72 h后取水样检测水中的COD、氨氮、SS以及BOD5浓度，其中COD、氨氮、BOD5测定取上清液，SS测定取水样经筛网过滤后的悬浊液，筛网的作用相当于污水处理厂的细格栅.指标测定方法均采用国标方法[8]即COD采用重铬酸钾氧化法，SS采用滤膜法，氨氮测定采用蒸馏—酸滴定法，BOD5的测定采用五天培养法.

2.4 监测结果

分别于24、48、72 h检测水中的COD、氨氮、SS以及BOD5含量，检测结果见表1.图1为实验用纸，图2为实验过程.

表1 实验监测结果

注：COD.化学需氧量；BOD5.五天生化需氧量；SS.悬浮物.

图1 实验用纸

图2 实验过程

2.5 污染分析

为便于比较，采用单项污染物指数法，按城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918—2002)中一级标准中A标准进行污染分析[9].计算公式为：

Si=Ci/C0

式中：Si为某污染物的污染指数；Ci为某污染物的实测浓度，mg/L；C0为某污染物的评价标准值，mg/L.

计算结果列于表2，由表2可知，最大污染指数为2.912，各污染指标污染程度由大到小依次为BOD5、COD、氨氮、SS，SS符合排放标准，氨氮略有超标，各类卫生纸COD、BOD5等标污染指数由高到低依次为低档卫生纸、高档卫生纸、中档卫生纸、报纸.

表2 污染指数

3 结果分析计算与讨论

3.1 污染物排放总量计算

3.1.1厕纸用量计算

计算平均一卷纸的长度，假设以普通正规商场出售的厕纸计算，从厕纸的包装纸上得到以下数据：两层300格，每格11.40 cm×11.00 cm，量出整卷厕纸的半径(R)与纸筒内芯的半径(r)分别为5.80和2.30 cm, 如图3所示.

图3 厕纸结构参数

通过图3可计算出一卷厕纸的体积(V)：

V=11.40×11.00×x×2×300

(1)

V=π(R2-r2)×11

(2)

令(1)=(2)，得每层纸的厚度(x)约为0.013 cm.

通过外圆面积-内圆面积=横截面(圆环)面积计算一卷厕纸平均长度，以普通厕纸R=60 mm，r=20 mm，基于上面的推理，设厕纸的长度是ym：

π×602-π×202=y×0.13

(3)

计算得一卷厕纸的长度y=77.29 m.

同时假设人均每月使用该厕纸2卷，计算城镇家庭年使用厕纸量，通过第六次全国人口普查主要数据得全国居住在城镇的人口为66 557万人，全国城镇家庭户21 470万户，平均每个家庭户的人口为3.10人[10].

所以每个家庭年需要使用厕纸为:

3.10×2×12 =74.40卷

(4)

77.29×74.4 =5 750.38 m

(5)

实验中称量10 g厕纸约长1.5 m，每个家庭年需要使用厕纸量为

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

(6)

城镇家庭年使用厕纸量为：

38 335.86×10-6×(66 557/3.10)×104=823.07万吨

(7)

3.1.2污染物年总量计算

实验中使用10 g厕纸约1.50 m，与2 000 mL自来水充分混合(根据实际冲厕纸使用水量推测)，在不同时间段(24、48、72 h)测得COD浓度结果如表1.

计算厕纸进入下水道产生氨氮总量，根据表1数据：取平均氨氮含量为7.8 mg/L；若一户家庭将厕纸使用后丢弃在马桶中会产生氨氮：7 667.16×7.8=5.98×10-5t，全国城镇家庭户21 470×5.98×10-5t=12 839.89 t，根据2015年环境统计年报废水排放情况得到城镇生活源氨氮排放134.10万吨[11]，计算厕纸进入下水道产生的氨氮占总城镇生活污染源百分比(%)：

3.2 可生化性评价指标分析

通过实验得出的数据，计算BOD5/COD，参见表3.

表3 B/C计算结果

注：B/C.可生化性评价指标.

目前污水处理厂主要处理废水方法为生物降解法[12]，当BOD5/COD>0.3时，即可考虑对其进行生物降解，当BOD5/COD>0.5时，认为该废水可生物降解性较好[13].由表3可知，厕纸产生的水污染物总体可生化性较好，先后顺序为报纸、低档卫生纸、中档卫生纸、高档卫生纸，分析其原因为各种纸张产生的BOD量相当，产生的COD量相差较大，特别是高档卫生纸更易在水中形成COD.

通过以上分析可知，厕纸进入下水道产生的COD、氨氮、BOD5、SS对污水处理的污染物贡献值较小，而且厕纸产生的水污染物可生化性较好，对于设置二级污水处理厂(城市污水处理厂包括生化系统)的城市，厕纸经城市下水系统进入污水处理厂后，可得到有效处理，不会对自然水体产生较大影响[14].同时在污水厂的一级处理中，通过沉淀、过滤等物理方法可以轻易去除水中的大块厕纸，即使厕纸投入水中会提高原本生活污水中悬浮物的浓度，但相比较与生活污水中的说，这点浓度是足够低的，不用担心增加污水处理厂的处理成本，且能够得到初步净化，也为二级处理提供水质条件.但对于没有设置二级污水处理厂的城市或农村地区则会与其他污染源一起对自然水体产生污染[15].

3.3 固废处理分析

厕纸做为固废处理对环境的影响主要体现在生活垃圾问题的增加，据E20研究院数据显示，2016年城镇生活垃圾清运量为26 636万吨[16]，按厕纸每年约会产生垃圾823.07万吨计，占全国生活垃圾总量约为3.09%.同时根据生活经验可知，将使用后的厕纸丢进纸篓中更加容易造成环境的污染和导致细菌病毒的传播，纸篓中的厕纸卫生问题是该处理方式的最大弊端，另外，虽然目前包括垃圾焚烧、填埋等在内的生活垃圾处置方式已相对成熟[17]，但前端的垃圾清扫、运输等工作大多还由人工进行，厕纸仍有可能对其造成污染危害[18].从人性化的角度来讲，厕纸作为垃圾扔到垃圾箱，清理垃圾的清洁工很容易碰到脏物，同时增加垃圾处理规模，并增加了塑料垃圾袋使用量[19-20].

3.4 其他因素分析

调查时有人提出，老式马桶管径小、管道倾斜度不标准、排水老化等各种问题，都可能导致马桶堵塞，但通过我们调查分析以及查阅资料可知，目前抽水马桶根据冲水类型，可分为直冲式和虹吸式，直冲式排污管大，冲水量强、杂声大，不易堵塞，虹吸式利用虹吸原理，排污管较小比较弯曲，冲水声小，虽较前者易堵塞，但是多冲洗几次就不易发生堵塞问题，马桶堵塞的原因多为原始排污设计不合理、马桶位移过大、马桶质量差、管道内壁没釉且狭小等因素所致，而管道疏通公司的技术人员表示，排污管道口径比马桶出口大很多，厕纸通常情况下不会堵塞马桶.约70%的堵塞，都是不溶解的硬物造成的[3]，同时根据国家卫生部颁布的卫生纸的标准《卫生纸(含卫生纸原纸)》(GB/T 20810-2006)，厕用卫生纸一般不允许具有湿韧性，就是为了防止在使用后纸张不易分解而堵塞卫生化粪池[21].并且目前居家使用的为溶水卫生纸，所以厕纸等软纸类不会造成马桶的堵塞[22].

4 结 论

经问卷调查结果分析，居民在日常生活中将厕纸使用后直接丢进马桶的占66.2%，厕纸使用后丢进纸篓中的占 33.8%，若厕纸全部入下水道化学需氧量排放量占0.097%，氨氮排放量占总城镇生活污染源0.096%，B/C均值达0.45；若厕纸全部作为固废处理，其排放量约占生活垃圾总清运量的3.09%，同时带来卫生问题.最终认为居民将使用后的厕纸丢弃在马桶中更符合节能环保的理念，一方面可以减少固废的产生量，解决厕纸清运卫生问题.另一方面对于设置二级污水处理厂的城市，厕纸经城市下水系统进入污水处理厂后，可得到有效处理，不会对自然水体产生较大影响.