辽西北丘陵地区农村生活污水产污系数测算研究

王留锁

（辽宁省生态环境保护科技中心，辽宁沈阳 110161）

1 引言

辽西北是辽宁省的西北地区，包括锦州市、阜新市、铁岭市、朝阳市、葫芦岛市5 个市，该地区严重缺水。近年来，由于全球气候变暖，辽西北地区水资源量显著减少。受辽西北地区河流水量不足影响，区域内河道淤积、沙化严重、水土流失加剧，水质恶化、生态平衡遭到破坏。辽西北供水工程的实施，彻底解决了辽西北目前存在的用水严重短缺问题，随着农村居民生活水平的迅速提高，生活污水随意排放所导致的农村环境污染不容忽视。本文通过对辽西北丘陵地区农村生活污水各类污染物产污系数进行测算研究，提出适合辽西北丘陵地区的农村生活污水产污系数，为农村生活污水减排提供理论依据。

2 研究内容与方法

2.1 研究区域概况

选择锦州北镇市鲍家乡、常兴店镇、罗罗堡镇，朝阳北票市凉水河乡作为典型区域进行研究，具有一定的地域代表性。锦州市属温带季风性气候，年平均气温9.1 ℃，年平均降水量570 mm，地势东北高、南部低，农村常住居民人均年可支配收入15 384元；朝阳市属北温带大陆性季风气候，全年平均气温5.4～8.7 ℃，年降水量450～580 mm，区域地势地表层峦叠嶂，丘陵起伏，峡谷相间，沟壑纵横，农村常住居民人均年可支配收入12 681 元。

2.2 研究方法

2.2.1 监测点的设置及采样方法

本研究的生活污水指生活在北镇市鲍家乡、常兴店镇、罗罗堡镇，北票市凉水河乡范围内的农村常住人口在日常生活中产生的污水，包括洗漱、洗衣、洗澡、厨房、房屋清洁产生的直接排出户外的污水。2018 年9 月至11 月，选择锦州北镇市3 个乡镇具有代表性的30 户农户开展总污水监测。在已初步完成农村生活源水污染物产污校核系数测算的基础上，2019 年7 月、8 月，选择朝阳北票市凉水河乡具有代表性的3 户农户开展不同类型生活污水调查和监测，进一步研究生活污水污染特征。每次连续3 d对监测农户所产生的生活污水进行收集，污水收集采用发放污水收集桶的方式，采样监测后送至实验室完成COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、油类等指标的分析测定。样品采集及指标均按国家标准、规定和技术规范［1］执行，以确保数据的准确性。

因选择的监测点位地形条件、经济发展水平、农户生活方式相近，只是生活用水供水量以及用水来源有所差异，因此从农户用水来源上进行区分，按自来水、井水或泉水、村集中供桶装水开展研究。

2.2.2 产污系数界定

污水及污染物产生系数指农村家庭户在居家生活中日均每人产生的生活污水量及污染物量［2-6］。通过调查相应的农户人数、用水量和生活习惯，特征污染物的实测浓度，确定其人均污水量和主要污染物产生系数。基本计算公式为：

式中，Fi为废水中污染物i 的产生系数，g/（人·d）；WC为测算住户的生活污水排放量，m3/d，此值为监测值；Ci为污染物i 的实测浓度，mg/L，此值为监测值；n 为对应于日的系数，取值为1；N 为所测农户的常住人数，人，此值为调查值。

3 结果与分析

3.1 农村生活污水数据合理性分析

3.1.1 总生活污水各指标数据合理性分析

北镇市30 户农户生活污水监测指标统计汇总见表1。

表1 北镇市30 户农户生活污水监测指标统计汇总

从表1 可以看出，30 户农户总生活污水人均日产污水量、COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、动植物油变异系数均高于50%，表明虽然农户居住地形条件和经济发展水平、生活方式相近，但是各指标浓度随农户生活方式等因素的不同还是存在较大差异。根据偏度和峰度可以看出，人均日产污水量和COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、动植物油呈偏态分布，对各指标在异常值剔除的基础上进行对数变换并对变换后的数据进行Shapiro-Wilk 检验。

北镇市30 户农户生活污水各监测指标对数转换后的检验结果见表2。

表2 北镇市30 户农户生活污水各监测指标对数转换后的检验结果

从表2 可知，人均日产污水量和COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、动植物油经自然对数变换后符合正态分布，故用几何平均数表示各指标浓度的平均水平。因此，计算得出监测农户总生活污水中人均日产污水量为16.42 L，COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、动植物油浓度的平均水平分别 为696.9，341.83，4.34，36.79，4.32，2.28 mg/L。

3.1.2 分类生活污水各指标数据合理性分析

北票市3 户农户监测分类生活污水各指标分析结果见表3。

表3 北票市3 户农户分类生活污水监测指标统计汇总

从偏度和峰度来看，餐厨污水的TP、动植物油，房屋清洁污水的人均日产污水量、TP、动植物油，洗漱污水的人均日产污水量、TN、TP，洗衣污水的人均日产污水量、COD、NH3-N、动植物油，洗澡污水的人均日产污水量、NH3-N 服从正态分布，而其他分类污水各指标则不服从正态分布。在剔除异常值基础上，对不符合正态分布的污水指标进行自然对数变换，变换后各类污水各指标符合正态分布（p＞0.05），故用几何平均数表示监测农户污水指标经转换后符合正态分布浓度的平均水平，用算数平均数表示监测农户污水指标转换前就已接近正态分布浓度的平均水平。由此合理得出北票市监测农户各类污水各指标排放浓度的平均水平，见表4。

表4 北票市3 户农户分类生活污水监测指标平均水平

3.2 生活污水产污系数的测算

因监测分类污水的北票市3 户典型农户用水来源均为村定期开车送水，无井水及自来水，故将分类的生活污水产污系数求和计算总污水，只分析影响因素在不同用水来源下总生活污水产污系数的情况。对不同用水来源下生活污水进行方差分析见表5。

表5 用水来源对农户生活污水产污系数影响的方差分析

由表5 可知，用水来源对农户生活污水中人均日产污水量和动植物油产污系数无显著影响（p＞0.05），但对COD，BOD5，NH3-N，TN，TP 影响极显著（p＜0.01）。因此，COD，BOD5，NH3-N，TN，TP 产污系数需按用水来源划分，而人均日产污水量和动植物油产污系数可取监测农户的平均值作为统一值。

农户生活污水产污系数测算结果见表6。自来水与井水来自北镇市的监测，其中，COD，BOD5，TN产污系数一致，NH3-N 和TP 系数趋势接近，说明生活方式、生活水平趋同系数接近。集中送水来自北票市监测，与北镇市系数偏差较大，可能是由于用水本底值不同和生活方式引起的差异。人均日产污水量和动植物油产污系数不受相关因素影响，表示地域、生活水平一致而人均日产污水量和动植物油产污系数接近。

表6 不同用水来源农户生活污水产污系数测算结果

由此，锦州北镇市农户生活污水人均日产量为19.12 L，COD、BOD5、TN、动植物油产污系数分别为0.05，0.11，0.09，0.87 g/（人·d），NH3-N 和TP 在7.29～7.35 g/（人·d）和14.69～14.83 g/（人·d）。

4 结论

（1）监测农户总生活污水中人均日产污水量16.42 L，COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、动植物油浓度的平均水平分别为696.9，341.83，4.34，36.79，4.32，2.28 mg/L。

（2）用水来源对农户生活污水中人均日产污水量和动植物油产污系数无显著影响，可取监测农户的平均值作为统一值。锦州北镇市农户生活污水人均日产量19.12 L，COD、BOD5、TN、动植物油产污系数分别为0.05，0.11，0.09，0.87 g/（人·d），NH3-N 和TP 产污系数分别为7.29～7.35 g/（人·d）和14.69～14.83 g/（人·d）。朝阳北票市农户生活污水人均日产量19.12 L，COD、BOD5、NH3-N、TN、TP、动植物油产污系数分别为13.59，6.49，0.09，0.43，0.02，0.87 g/（人·d）。