劉方平,王少華,廖 偉,時 紅,謝文韜,鄧海龍,才 碩

(江西省灌溉試驗中心站，江西 南昌 330201)

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鄱陽湖平原地區(qū)農(nóng)村生活污水排放規(guī)律及影響因素分析

劉方平,王少華,廖 偉,時 紅,謝文韜,鄧海龍,才 碩

(江西省灌溉試驗中心站，江西 南昌 330201)

在江西省鄱陽湖平原地區(qū)選取典型村莊，對農(nóng)村生活污水排放規(guī)律及影響因素進行了分析。結(jié)果表明：農(nóng)村生活污水中，除pH值外，CODCr、TN、TP、NH4+-N、SS等指標(biāo)濃度皆隨季節(jié)、收入等因素的不同而存在較大差異。人均日排污量與CODCr、TN、NH4+-N、SS等指標(biāo)濃度之間呈負相關(guān)；CODCr、TP的排污系數(shù)表現(xiàn)為秋季高于夏季，TN、NH4+-N、SS的排污系數(shù)表現(xiàn)為夏季高于秋季；不同收入水平排污系數(shù)表現(xiàn)為高收入水平>低收入水平>中等收入水平。季節(jié)和收入2個因素及其交互效應(yīng)對TN的排放影響達到顯著水平，而對其余指標(biāo)排放影響效應(yīng)均不顯著。

鄱陽湖平原；農(nóng)村生活污水；排放規(guī)律；影響因素;相關(guān)性

隨著農(nóng)民經(jīng)濟收入的不斷提高，特別是近年來新農(nóng)村建設(shè)的不斷加強以及城鎮(zhèn)化進程的進一步推進，農(nóng)村居民生活水平普遍提高，農(nóng)民的生活方式也發(fā)生了巨大變化，自來水的普及，衛(wèi)生潔具、洗衣機、沐浴設(shè)施等走進平常百姓家，使得農(nóng)村的人均日用水量和生活污水排放量激增，因而產(chǎn)生了大量生活污水[1]。由于缺乏有效的污水處理設(shè)施，農(nóng)村生活污水的排放造成了河流和水塘的污染，嚴重影響了農(nóng)村的居住環(huán)境和飲水安全[2]。

農(nóng)村生活污水的來源主要有廚房、沐浴、洗滌和沖廁等[3-6]，其數(shù)量、成分、污染物濃度與農(nóng)村居民的生活習(xí)慣、生活水平和用水量有關(guān)[7]。當(dāng)前，我國關(guān)于農(nóng)村生活污水排放時空特征和規(guī)律分析等方面的研究仍處于起步階段，限于簡單的描述統(tǒng)計和圖表分析[8-10]。隨著新農(nóng)村建設(shè)的進一步推進，農(nóng)村水環(huán)境治理被逐漸提上日程，越來越多的資金、設(shè)備和技術(shù)人員投入到農(nóng)村生活污水的研究治理中，污水處理逐漸方法化、系統(tǒng)化、規(guī)模化。因此，研究基于農(nóng)村生活污水排放的實際數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法和方案，找出其中規(guī)律及其影響因素，以便為采用科學(xué)合理的污水處理方法和運行管理措施提供科學(xué)依據(jù)。

1　材料與方法

本文以江西省鄱陽湖平原地區(qū)南昌縣向塘鎮(zhèn)高田村禮坊自然村為調(diào)查對象，分別選取家庭經(jīng)濟條件高、中、低3個收入層次農(nóng)戶作為生活用水監(jiān)測點，春、夏、秋、冬4個季節(jié)，對農(nóng)戶基本情況、用水量、排水量、排水水質(zhì)進行監(jiān)測，每次連續(xù)監(jiān)測3～5d。對農(nóng)戶用水安裝水表，用于用水量的測定；在農(nóng)戶出水口安放收集污水的管道和容器，每天分早、中、晚設(shè)定時間點用量筒測量收集的污水量。收集的污水包括廚房、廁所、洗澡、洗衣等產(chǎn)生的排水；污水混合均勻后，在收集桶的不同部位、不同深度多點采混合樣1000mL，加濃H2SO4調(diào)至pH≤2，保存待測。

南昌縣向塘鎮(zhèn)高田村禮坊自然村為江西省鄱陽湖平原水網(wǎng)化地區(qū)典型村莊，該村現(xiàn)有村民約450人，常住人口約350人，110余戶。對該村典型農(nóng)戶家庭經(jīng)濟收入、常住人口、生活習(xí)慣、取水方式、有無淋浴設(shè)施、排水方式等進行調(diào)查，調(diào)查情況如表1。

農(nóng)戶生活污水水質(zhì)監(jiān)測項目包括pH、CODCr、TP、TN、NH4+-N、SS。水質(zhì)測試方法如下：低濃度氨氮(NH4+—N)測定采用納氏試劑分光光度法(HJ535—2009)，高濃度氨氮(NH4+-N)測定采用蒸餾-中和滴定法(HJ537—2009)；總氮(TN)測定采用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法(HJ636—2012)；總磷(TP)測定采用鉬酸銨分光光度法(GB11893—1989)；化學(xué)需氧量(CODCr)測定采用重鉻酸鹽法(GB/T11914—1989)；懸浮物(SS)測定采用重量法(GB/T11901—1989)；pH值測定采用玻璃電極法(GB/T6920—1986)。

本文應(yīng)用SPSS17.0軟件，對農(nóng)村生活污水各監(jiān)測指標(biāo)進行了相關(guān)性分析及排污系數(shù)差異性分析；并結(jié)合描述性統(tǒng)計與多變量方差分析方法，檢驗家庭收入水平和季節(jié)因素對農(nóng)村生活污水排放影響的顯著性。

2　結(jié)果與分析

2.1農(nóng)村生活污水排放規(guī)律分析

2.1.1污染物指標(biāo)變異及相關(guān)性分析農(nóng)村生活污水來源于農(nóng)村居民廚房、廁所、洗澡、洗衣等日常生活用水產(chǎn)生的排水?，F(xiàn)對3個收入水平農(nóng)戶排放的生活污水污染物全年檢測數(shù)據(jù)進行匯總分析，具體見表2。

表2　農(nóng)村生活污水污染物指標(biāo)變異系數(shù)分析

從表2可以看出，禮坊村排放的生活污水中，pH值的變化范圍為4.55～9.59，平均值為7.15，堿性非常微弱；CODCr的濃度變化范圍為14.40～1744.00mg/L，平均值為454.61mg/L；TN的濃度變化范圍為0.10～25.8mg/L，平均水平為5.96mg/L；TP的濃度變化范圍為0.02～9.75mg/L，平均水平為2.14mg/L；NH4+-N的濃度變化范圍為0.01～34.84mg/L，平均水平為4.92mg/L；SS的濃度變化范圍很大，為10～2453.75mg/L，平均水平達254.95mg/L。可見，各監(jiān)測指標(biāo)的濃度變化范圍較大，尤以SS和CODCr變化明顯。從變異系數(shù)指標(biāo)也可以看出，除pH值的變異系數(shù)只有0.13外，其余監(jiān)測指標(biāo)的變異系數(shù)都接近于或者大于1，說明除了pH值外，其余監(jiān)測指標(biāo)皆隨季節(jié)、收入等因素的不同而存在較大差異。

進一步對禮坊村生活污水監(jiān)測指標(biāo)進行相關(guān)性檢驗，得到pearson相關(guān)系數(shù)表(表3)。

由表3可知，人均日排污量與CODCr、TN、NH4+-N、SS濃度之間呈負相關(guān)，即人均日排污量越大，污水中的CODCr、TN、NH4+-N、SS濃度越低；CODCr的濃度與TN、NH4+-N以及SS濃度之間呈現(xiàn)高度相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均在0.9以上；TP與其他指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)絕對值均在0.4以下；綜合來看，CODCr、TN、TP、NH4+-N、SS等監(jiān)測指標(biāo)之間具有明顯的正相關(guān)性。

2.1.2排污系數(shù)分析根據(jù)調(diào)查測定得到的高、中、低3種收入農(nóng)戶人均生活污水排放量和生活污水主要污染物的平均濃度，計算得到各主要污染物的人均排放量，即排污系數(shù)。其計算公式如下：

式中，Wmj為第m季第j種污染物的產(chǎn)出量，單位為mg；j代表污染物種類；m代表監(jiān)測季節(jié)；n代表農(nóng)戶。

Wnj為第n種收入水平農(nóng)戶第j種污染物的產(chǎn)出量，單位為mg；Q為污水產(chǎn)生量，單位為L；ρ為污染物質(zhì)量濃度，單位為g/L。

現(xiàn)以夏、秋季為例，對禮坊村農(nóng)戶高、中、低3種收入的排污系數(shù)進行分析，如表4。

表3　pearson相關(guān)系數(shù)分析

注:*表示相關(guān)性顯著，**表示相關(guān)性極顯著。

表4　排污系數(shù)匯總分析

從表4可以看出，季節(jié)因素對5個指標(biāo)的平均水平都有影響，CODCr、TP表現(xiàn)為秋季排污系數(shù)高于夏季排污系數(shù)，TN、NH4+-N、SS表現(xiàn)為夏季排污系數(shù)高于秋季排污系數(shù)。針對不同收入水平，可以看出，高收入水平的5項指標(biāo)排污系數(shù)均大于低等收入水平，表明其污染物排放負荷高于后者；除SS指標(biāo)外，低收入家庭其他指標(biāo)的排污系數(shù)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濃度最高，水質(zhì)最差，其次是低收入家庭，最好的為中等收入家庭。

2.2污染物排放影響因素分析

禮坊村農(nóng)戶在生活習(xí)慣、取水方式和產(chǎn)排污設(shè)施配備等方面并無明顯差異。因此，本文著重分析季節(jié)、收入及其交互效應(yīng)2個因素對生活污水排放的影響。其中，收入因素有高、中、低3個水平，季節(jié)因素有春、夏、秋、冬4個水平；因素為收入時，“1”表示高收入農(nóng)戶，“2”表示中等收入農(nóng)戶，“3”表示低收入農(nóng)戶；因素為季節(jié)時，“1”表示春，“2”表示夏，“3”表示秋，“4”表示冬。

結(jié)合3個收入水平農(nóng)戶實際用水情況，選擇農(nóng)戶每日水質(zhì)檢測指標(biāo)的平均值作為樣本值，對每個水平組合的數(shù)據(jù)采用Shapiro-Wilk相關(guān)性檢驗方法進行正態(tài)檢驗和方差齊次性檢驗。結(jié)果顯示樣本組數(shù)據(jù)滿足原假設(shè)，服從正態(tài)分布，并且滿足方差齊次性。因此，基于SPSS17.0軟件，采用GLM分析方法進行季節(jié)、收入整體效應(yīng)和組間效應(yīng)檢驗，具體見表5。

表5　季節(jié)與收入主體間效應(yīng)檢驗結(jié)果

從表5來看，季節(jié)和收入2個因素及其交互效應(yīng)對TN排放的方差分析檢驗值均小于0.05，達到顯著水平，說明季節(jié)和收入對TN的排放情況有顯著影響，而其余效應(yīng)均不顯著。

為比較同一因素內(nèi)多個水平間的均值差異顯著性，進行進一步事后檢驗分析，檢驗結(jié)果見表6。

表6　季節(jié)與收入效應(yīng)事后檢驗

Sig.值小于0.05時，表示該組的差異顯著。從表6可以看出，收入對TN排放的影響主要體現(xiàn)在低等收入—高等收入、中等收入—高等收入農(nóng)戶組間差異顯著，而中等收入—低等收入農(nóng)戶的組間差異不顯著；季節(jié)因素對TN排放的影響主要體現(xiàn)在春夏、夏秋和秋冬三組的差異，其余季節(jié)間的差異不顯著。

3　小結(jié)

(1)農(nóng)村生活污水中，pH值平均為7.15，CODCr平均為454.61mg/L，TN平均為5.96mg/L，TP平均為2.14mg/L，NH4+-N平均為4.92mg/L，SS平均為254.95mg/L。除pH值外，其余指標(biāo)皆隨季節(jié)、收入等因素的不同而存在較大差異。

(2)人均日排污量與CODCr、TN、NH4+-N、SS等指標(biāo)濃度之間呈負相關(guān)，CODCr、TN、TP、NH4+-N、SS等指標(biāo)之間具有明顯的正相關(guān)性。在排污系數(shù)方面，CODCr、TP表現(xiàn)為秋季高于夏季，TN、NH4+-N、SS表現(xiàn)為夏季高于秋季；不同收入水平表現(xiàn)為高收入水平>低收入水平>中等收入水平。

(3)在農(nóng)村生活污水排放影響因素方面，季節(jié)和收入2個因素及其交互效應(yīng)對TN排放的影響達到顯著水平，而對其余指標(biāo)排放效應(yīng)均不顯著。不同收入水平對TN排放的影響主要體現(xiàn)在低等收入—高等收入、中等收入—高等收入農(nóng)戶間差異顯著；不同季節(jié)因素對TN排放的影響主要體現(xiàn)在春夏、夏秋和秋冬之間差異顯著。

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(責(zé)任編輯：管珊紅)

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項目(KT201220)；江西省科技計劃項目(20133BBF60048)。

劉方平(1977—)，男，江西南昌人，高級工程師，碩士，主要從事農(nóng)田節(jié)水灌溉與農(nóng)業(yè)面源污染防治研究。

X52

A

1001-8581(2016)08-0079-04