吳 杰，林向宇，鄧玉君，王語(yǔ)穎，崔 星，徐 穎*，童禎恭，劉占孟

（1.中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所城市環(huán)境與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，福建廈門(mén)361021；2.華東交通大學(xué)土木建筑學(xué)院，江西南昌330013）

隨著我國(guó)城市居民消費(fèi)水平的提高和消費(fèi)需求的多元化，村鎮(zhèn)旅游成為了當(dāng)前新農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高農(nóng)民收入的一種重要方式。旅游業(yè)在提高農(nóng)村經(jīng)濟(jì)水平的同時(shí)，也帶來(lái)了不容忽視的環(huán)境和生態(tài)問(wèn)題。旅游型村鎮(zhèn)生活污水是影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的主要因素之一，區(qū)別于傳統(tǒng)的農(nóng)村污水，其中含有較高比例的餐飲廢水，具有水質(zhì)復(fù)雜、污染負(fù)荷高且波動(dòng)大、含有大量的油脂和表面活性劑等特點(diǎn)。有研究表明，以“農(nóng)家樂(lè)”為主要形式的村鎮(zhèn)餐飲業(yè)排放的污水經(jīng)過(guò)受納水體的稀釋和凈化后，對(duì)受納水體的污染依然不可忽視[1]。污水的水質(zhì)特點(diǎn)和水量特征是選擇處理工藝的主要依據(jù)，然而當(dāng)前對(duì)旅游型村鎮(zhèn)污水的水質(zhì)特性和排放變化的研究還比較少，急需開(kāi)展這一方面的研究工作。筆者選取福建上杭縣古田鎮(zhèn)為研究區(qū)域，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研結(jié)合水質(zhì)檢測(cè)，獲取旅游型村鎮(zhèn)污水的排放規(guī)律及水質(zhì)水量特征，以期為旅游型村鎮(zhèn)污水治理提供依據(jù)。

1 研究區(qū)域與分析方法

1.1 研究區(qū)域概況與采樣

研究區(qū)域選擇福建省上杭縣古田鎮(zhèn)，該鎮(zhèn)是著名的“古田會(huì)議”會(huì)址所在地，是著名的紅色旅游風(fēng)景區(qū)。全鎮(zhèn)面積227 km2，鎮(zhèn)內(nèi)現(xiàn)有行政區(qū)域大部分為非城鎮(zhèn)化地區(qū)，本研究區(qū)限定于以古田會(huì)議舊址為中心的集鎮(zhèn)范圍內(nèi)。近年來(lái)隨著紅色旅游的興起，旅游人數(shù)急劇增加，古田鎮(zhèn)現(xiàn)有人口數(shù)約2萬(wàn)人，但污水日排放量達(dá)到1 000 m3。研究區(qū)域內(nèi)多為農(nóng)民自建房，一般建有化糞池，村莊有明溝排水系統(tǒng)，生活污水經(jīng)由明溝直接進(jìn)入溪流。該鎮(zhèn)范圍內(nèi)有古田溪、五龍渠兩條溪流經(jīng)過(guò)，并于集鎮(zhèn)中心處匯合，這兩條溪流為污水排放的受納水體，集鎮(zhèn)大部分污水排入其中。

秋季是古田鎮(zhèn)的旅游旺季，調(diào)研工作在9月展開(kāi)。對(duì)8個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)3天（第一、二天為多云天氣，第三天為陣雨天氣）密集的監(jiān)測(cè)、采樣，其中包括2個(gè)居民生活污水采樣點(diǎn)（f、h）、1 個(gè)“農(nóng)家樂(lè)”型餐飲廢水采樣點(diǎn)（g）、1個(gè)片區(qū)污水收集管采樣點(diǎn)（e）、4個(gè)溪流斷面采樣點(diǎn)（a、b、c、d）（如圖 1 所示）。溪流斷面為早晨（8:00～9:00）、中午（12:00～13:00）、晚間（19:00～20:00）各采樣一次；居民生活污水采樣為間隔1~2h采樣一次；“農(nóng)家樂(lè)”型餐飲廢水根據(jù)實(shí)際水量大小控制0.5~2 h采樣一次。生活污水水樣采集容器為塑料瓶，餐飲廢水水樣采集容器為玻璃瓶，水樣經(jīng)采集后立即冷藏保存，并快速送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試分析。水量采用體積法測(cè)量，測(cè)取不同時(shí)段的污水排放量。

圖1 采樣區(qū)域布置示意圖Fig.1 Schematic diagram of sampled region

1.2 水樣檢測(cè)方法

所有水樣均檢測(cè)化學(xué)需氧量（CODCr）、氨氮（NH4+-N）、總氮（TN）、總磷（TP）、懸浮物（SS）、及 pH，餐飲廢水增加油脂及陰離子表面活性劑（AS）的檢測(cè)，水樣處理與檢測(cè)按照《水和廢水檢測(cè)分析方法》[2]、《城市污水油的測(cè)定重量法（CJ/T57-1999）》、《陰離子表面活性劑的測(cè)定亞甲藍(lán)分光光度法（GB 7494-37）》中規(guī)定的方法進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 村鎮(zhèn)污水水質(zhì)

研究區(qū)內(nèi)村鎮(zhèn)污水水質(zhì)調(diào)查分析結(jié)果列于表1。從表1數(shù)據(jù)可以看出，餐飲廢水水質(zhì)波動(dòng)較大，具有CODCr、TP和SS高的特點(diǎn)，并含有大量油脂及表面活性劑。其中CODCr、SS和油脂平均含量分別為770.2 mg/L、307 mg/L和882 mg/L，與我國(guó)城市餐飲廢水水質(zhì)（CODCr：292～3 390 mg/L、SS：13.2～246 mg/L、油脂：120～712 mg/L）相似[3]。當(dāng)?shù)鼐用裆钗鬯甆H4+-N含量較高，平均達(dá)到105.9 mg/L，碳氮比（CODCr/TN）約為3左右，TP平均濃度為9.58。與一般城市和城鎮(zhèn)生活污水相比[4]，研究區(qū)域內(nèi)居民的生活污水中TN、TP濃度均明顯偏高，較低的碳氮比不利于污水中氮的去除。另外，由于未實(shí)施雨污分流，集鎮(zhèn)大部分都是通過(guò)明渠收集污水，有山泉水等匯入其中，因此片區(qū)污水收集管排出的污水被稀釋?zhuān)廴疚餄舛冉档?。古田溪與五龍渠作為集鎮(zhèn)排污的收納水體，水質(zhì)受到一定程度的污染。

表1 古田村鎮(zhèn)污水中污染物濃度Table 1 Pollutant concentrations of rural wastewater in Gutian Town

2.2 農(nóng)村居民生活污水調(diào)查

居民生活污水采樣選取兩戶(hù)普通農(nóng)戶(hù)家庭。其中一戶(hù)（甲）的家庭常住人口為8人，廚房用水、盥洗用水及沖廁用水均通過(guò)化糞池后外排，日常洗衣用水直接外排，水樣采集為各時(shí)段的混合樣。另一戶(hù)（乙）的家庭常住人口為3人，廚房用水和洗澡用水直接外排，其余均進(jìn)入化糞池后排放，因此分別采集化糞池和直接外排水。

通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，在傳統(tǒng)的農(nóng)村家庭，農(nóng)戶(hù)的生產(chǎn)和生活方式?jīng)Q定了其生活污水的排放隨時(shí)間變化有獨(dú)特的規(guī)律。農(nóng)戶(hù)甲的生活污水中CODCr的濃度峰值出現(xiàn)在中午13:00至14:00之間，另外在17:00左右的時(shí)候也出現(xiàn)了較高的濃度值（見(jiàn)圖2），這是因?yàn)樵谶@兩段時(shí)間內(nèi)居民做飯、清掃等家庭活動(dòng)比較集中。從居民生活污水日排水流量變化圖（圖3）可知，農(nóng)戶(hù)家庭的排水量在一天中出現(xiàn)了三個(gè)明顯的高峰時(shí)段，分別為7:00、13:00和19:00左右。而在9:00至11:00、15:00至17:00以及21:00以后，測(cè)得農(nóng)戶(hù)的污水排放量明顯減小，一般在這些時(shí)段農(nóng)村居民的家庭活動(dòng)較少（外出務(wù)農(nóng)或休息睡覺(jué)等）。因此，農(nóng)村生活污水的日排放規(guī)律與居民的生活方式密切相關(guān)，在早晨、中午和晚上三個(gè)時(shí)段用水量較大，污染物濃度峰值往往也在這些時(shí)段出現(xiàn)。

圖2 居民生活污水采樣點(diǎn)1（農(nóng)戶(hù)甲）CODCr的日濃度變化Fig.2 Diurnal variation of CODCr in No.1 sampling point of domestic wastewater

通過(guò)分別監(jiān)測(cè)廚房用水排水和洗澡用水排水發(fā)現(xiàn)，廚房的日排水量為8~15L/(d人)，其污染物濃度均較高，其中 CODCr為 1 197.9~1 753.3 mg/L、TN 為 33.87~89.45 mg/L、TP 為 37.20~156.00 mg/L、SS 為 990~2 026 mg/L，與文獻(xiàn)中生活污水分類(lèi)中的黑水水質(zhì)（COD 300~600 mg/L、TN 100~300 mg/L、NH4+-N ＞30 mg/L、TP ＞3.5 mg/L）相似[5]，因此高濃度廚房廢水可以分類(lèi)為黑水。農(nóng)戶(hù)乙的化糞池出水各污染物濃度在一天當(dāng)中相對(duì)穩(wěn)定（如圖4），CODCr、NH4+-N 和 TP 的 濃 度 分 別 為 137.2~273.5 mg/L、73.88~108.66 mg/L和5.81~9.61 mg/L，說(shuō)明化糞池對(duì)穩(wěn)定污水水質(zhì)作用很大。農(nóng)戶(hù)甲、乙化糞池出水CODCr/TN分別為3.17和1.93（由于CODCr濃度較高的廚房廢水未排入化糞池致使農(nóng)戶(hù)乙的出水CODCr/TN的值偏低），TP平均值分別為9.58 mg/L和7.35 mg/L，呈現(xiàn)出高氨磷、低有機(jī)物和低碳氮比的水質(zhì)特征。針對(duì)該類(lèi)水質(zhì)，傳統(tǒng)的生物脫氮工藝處理后出水很難達(dá)標(biāo)，應(yīng)采用缺氧好氧分段進(jìn)水工藝等改進(jìn)型生物脫氮技術(shù)[6]，并可將生物與生態(tài)技術(shù)進(jìn)行組合，達(dá)到高效脫氮除磷的目的。

2.3 “農(nóng)家樂(lè)”型餐飲廢水排放特征

圖3 居民生活污水采樣點(diǎn)2（農(nóng)戶(hù)乙）日排水流量變化Fig.3 Diurnal variation of water discharge in No.2 sampling point of domestic wastewater

圖4 居民生活污水采樣點(diǎn)2（農(nóng)戶(hù)乙）化糞池出水污染物濃度Fig.4 Pollutant concentration of septic tank effluent in No.2 sampling point of domestic

古田鎮(zhèn)為典型的旅游型村鎮(zhèn)，鎮(zhèn)區(qū)及周邊分布許多不同規(guī)模的“農(nóng)家樂(lè)”，大都由當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)戶(hù)自主投資，利用自家的住宅改造或擴(kuò)建而成。選取一戶(hù)經(jīng)營(yíng)正常且排水設(shè)施相對(duì)完善的“農(nóng)家樂(lè)”餐飲店，研究其餐飲廢水排放規(guī)律及水質(zhì)特征。餐飲店有員工12名，員工白天上班，晚上回家，因此餐飲店晚上無(wú)人居住。污水經(jīng)簡(jiǎn)單隔油和粗格柵攔截大塊垃圾后進(jìn)入村莊排水明渠。樣品采集時(shí)盡可能將所有廢水收集入容器中，體積法測(cè)流量的同時(shí)采集水樣。由于晚上22:00至次日8:00“農(nóng)家樂(lè)”停止?fàn)I業(yè)，因此監(jiān)測(cè)時(shí)間段選于8:00至22:00，采樣時(shí)間間隔為15~30min，具體視水量大小而定。

圖5 餐飲廢水采樣點(diǎn)水質(zhì)、水量日變化圖Fig.5 Diurnal variation of water quality and quantity in sampling point of restaurant wastewater

餐飲廢水的水質(zhì)、水量日變化規(guī)律如圖5所示，用水量出現(xiàn)峰值的時(shí)段與“農(nóng)家樂(lè)”的運(yùn)營(yíng)情況有密切關(guān)聯(lián)。上午8:00至10:00間，工作人員準(zhǔn)備早餐及進(jìn)行清洗工作，水量及污染物濃度均到達(dá)較高水平，此時(shí)油脂含量一般不高。10:00至12:30之間，員工需要準(zhǔn)備午餐的食材，隨后開(kāi)始午餐的制作，在這個(gè)時(shí)段使用的洗滌劑較多，因此TP和AS濃度較高，油脂濃度也有增加。12:30至14:00之間，工作人員需要清洗餐具等，所以污染物濃度在這此階段達(dá)到峰值。14:00后工作人員下班，直至17:00復(fù)工，但由于夜間的游客較少，運(yùn)營(yíng)時(shí)間相對(duì)較短，至19:45后便無(wú)污水排放。總體來(lái)看，“農(nóng)家樂(lè)”污水排放的規(guī)律較為明顯，與普通農(nóng)戶(hù)居民類(lèi)似，水量及污染物濃度峰值均出現(xiàn)于早、中、晚三個(gè)時(shí)間段，污水中含有大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及油脂、AS等。CODCr、TN和TP平均濃度分別為770.23 mg/L、14.23 mg/L和3.65 mg/L，油脂和AS最高可達(dá)9359mg/L和958.77mg/L。

2.4 受納水體污染狀況

選取研究區(qū)內(nèi)一個(gè)片區(qū)污水收集明渠的總排放口，排出的污水直接流入溪流。該條污水明渠收納范圍內(nèi)有35戶(hù)農(nóng)家，常住人口數(shù)約為100人。其中有12戶(hù)為較陳舊住宅建筑，排水設(shè)施不完善，生活污水沒(méi)有全部接入收集明渠。其余農(nóng)戶(hù)均為新建住宅，建筑內(nèi)排水設(shè)施較完善，設(shè)有化糞池，生活污水基本接入收集明渠。測(cè)得該排污口污水流量為3.01~4.23m3/d，但由于匯入山泉水和雨水等，但在雨后流量可達(dá)97.2m3/d。從早上6:00至夜間12:00，每?jī)尚r(shí)采集一次水樣。從污染物濃度變化圖可以看出（圖6），其污染物濃度日變化規(guī)律與居民的家庭活動(dòng)時(shí)間密切相關(guān)，與居民的排水相似，濃度峰值出現(xiàn)在早、中、晚，但比單戶(hù)居民相對(duì)滯后1h。經(jīng)計(jì)算，該排污口人均排放量 CODCr6.351~19.053 kg/a、TN 0.621~1.643kg/a。

圖6 集鎮(zhèn)明渠排污口污染物日濃度變化Fig.6 Diurnal variation of pollutant concentration of effluent from town open channel

古田溪和五龍渠是流經(jīng)古田鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)的主要溪流，二者在鎮(zhèn)區(qū)交匯后流出鎮(zhèn)區(qū)。作為集鎮(zhèn)污水受納水體，古田溪和五龍渠幾乎接納了集鎮(zhèn)產(chǎn)生的全部污水。選取古田溪入鎮(zhèn)前、五龍渠入鎮(zhèn)前、古田溪與五龍渠匯合處和出鎮(zhèn)區(qū)范圍后的四個(gè)斷面進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，以此考察溪流水質(zhì)受村鎮(zhèn)生活污水排放的影響情況（圖7）。由圖7可以看出，古田溪和五龍渠上游除TN超Ⅴ類(lèi)（地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002），其余指標(biāo)均能達(dá)到Ⅲ類(lèi)水質(zhì)。兩條溪流在鎮(zhèn)區(qū)混合后較入鎮(zhèn)前水質(zhì)惡化，各主要污染物濃度明顯上升，此時(shí)水質(zhì)除TN外NH4+-N也有超Ⅴ類(lèi)現(xiàn)象。而出鎮(zhèn)后納污溪流相對(duì)于混合后水中污染物有所下降的原因是沿途部分山泉水匯入，水量加大使污染物得到稀釋?zhuān)撬w環(huán)境污染問(wèn)題依然嚴(yán)重。

3 結(jié)論

（1）研究區(qū)內(nèi)生活污水主要特征是高氮磷含量和低碳氮比，各污染物排放通量和污水排放量的變化與居民的作息規(guī)律相對(duì)應(yīng)。污染物人均排放量為：CODCr6.351~19.053kg/a、TN0.621~1.643kg/a。

圖7 溪流水質(zhì)變化（a.古田溪上游b.五龍渠上游c.兩溪匯合處d.溪流下游）Fig.7 Variation of stream water quality(a.upstream of Gutian stream,b.upstream of Wulong stream,c.confluence of two streams,d.downstream)

（2）村鎮(zhèn)內(nèi)“農(nóng)家樂(lè)”型餐飲店排放的污水中含有大量油脂和陰離子表面活性劑，且大部分污水未經(jīng)隔油池等初級(jí)處理便直接進(jìn)入排水渠中，污染負(fù)荷高，水質(zhì)水量具有較大的波動(dòng)性。

（3）未經(jīng)處理的村鎮(zhèn)污水直接排入周邊溪流，使得溪流水質(zhì)惡化，主要體現(xiàn)在氮、磷含量顯著上升，TN和NH4+-N均超Ⅴ類(lèi)水質(zhì)。

（4）研究區(qū)所在村鎮(zhèn)缺乏完善的污水收集與處理設(shè)施，造成山泉水匯入污水收集明渠，加大了明渠的水量，稀釋了污染物濃度，增加了污水處理的難度。

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