許 威 王艷秋 姜 楠

(遼寧科技大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院，遼寧 鞍山 114051)

隨著“低碳環(huán)?！崩砟畹钠占埃娪觾A向選擇更“節(jié)能環(huán)?！钡纳罘绞絒1-2]，如隨手關(guān)閉水龍頭，使用環(huán)保購物袋代替塑料袋等，但對于如何處理廁紙更“節(jié)能環(huán)保”這一問題卻爭議頗多.廁紙的處理習(xí)慣也因人而異，一些人認(rèn)為將其丟進(jìn)馬桶，最終進(jìn)入水體，既方便衛(wèi)生，又節(jié)能環(huán)保，另一些人認(rèn)為將其丟進(jìn)紙簍形成生活垃圾，既不污染水體，又可以防止馬桶被堵[3].在一些公共場所，如機(jī)場、車站、飯店等衛(wèi)生間內(nèi)的“請將廁紙投入紙簍”或“請將廁紙投入馬桶”的提示語更增加了人們的困惑.與此同時，對于國人廁紙使用后處理方法缺少統(tǒng)計資料，對不同的處理方式對環(huán)境的實(shí)際影響缺少定量的研究和明確的研究結(jié)論，特別是對于廁紙進(jìn)入下水道作為生活污水中的一部分對污水處理的影響研究[4]基本屬于空白.

基于此，本研究通過實(shí)地與網(wǎng)上兩種形式對居民廁紙使用后的處理方式進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)調(diào)查結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計分析，了解人們對廁紙的處理習(xí)慣及廁紙?zhí)幹矛F(xiàn)狀.為探究兩種方式對環(huán)境的影響，采用實(shí)驗(yàn)室模擬的方式，測定廁紙置于水中后不同時間產(chǎn)生的化學(xué)需氧量(COD)、懸浮物(SS)、氨氮、五天生化需氧量(BOD5)，得到廁紙進(jìn)入下水道對污水處理廠的污染物貢獻(xiàn)值；另一方面為了分析將廁紙作為固廢處理會對環(huán)境產(chǎn)生怎樣的污染情況，采用客觀的統(tǒng)計數(shù)據(jù)和科學(xué)的研究實(shí)驗(yàn)，最后通過分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)監(jiān)測等得出的數(shù)據(jù)作為依據(jù)，正確地回答了“如何處理廁紙更符合節(jié)能環(huán)保理念”的問題.

1 調(diào)查統(tǒng)計

1.1 調(diào)查方式及調(diào)查對象

對于城鎮(zhèn)居民對廁紙的處理方式通常分為兩種，投入馬桶，最終進(jìn)入水體和丟進(jìn)紙簍形成固廢[5-7].采用調(diào)查問卷的方式，了解當(dāng)前普通居民的廁紙?zhí)幚矸绞剑瑫r調(diào)查居民選擇不同的廁紙?zhí)幚矸绞降目紤]因素.抽樣調(diào)查遼寧科技大學(xué)在校學(xué)生和鞍山市不同地區(qū)的居民，以及采用網(wǎng)上調(diào)查(QQ、微信、公共平臺、論壇等)方式抽樣調(diào)查全國各地的居民.

1.2 分析統(tǒng)計與調(diào)查結(jié)果

通過實(shí)地調(diào)查了80位居民，其中將廁紙使用后直接丟進(jìn)馬桶處理的有49位，將廁紙使用后丟進(jìn)紙簍處理的有31位.同時隨機(jī)調(diào)查了20位大學(xué)生，其中17位認(rèn)為應(yīng)直接丟進(jìn)馬桶沖走，3位認(rèn)為應(yīng)丟入紙簍.同時在網(wǎng)上調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計得到不同地區(qū)48人的有效回復(fù)，其中32人認(rèn)為廁紙使用后丟進(jìn)馬桶沖走的方式更合理一些，16人回復(fù)認(rèn)為丟進(jìn)紙簍中方式更好.

調(diào)查結(jié)果統(tǒng)計，居民的日常生活中將廁紙使用后直接丟進(jìn)馬桶的占66.2%，廁紙使用后丟進(jìn)紙簍中的占 33.8%.說明多數(shù)人習(xí)慣于將使用后的廁紙丟進(jìn)馬桶中處理，這樣做的理由大多認(rèn)為更環(huán)保衛(wèi)生，但這樣的做法真的符合節(jié)能減排的要求嗎？

基于上述情況采用定性分析與定量監(jiān)測相結(jié)合的方式對兩種方式對環(huán)境的實(shí)際影響進(jìn)行評價分析.首先設(shè)計實(shí)驗(yàn)，研究廁紙入下水道對水體的污染情況.

2 廁紙對水體污染實(shí)驗(yàn)研究

2.1 實(shí)驗(yàn)方案

眾所周知，廁紙粘染物與實(shí)際排放物相比微乎其微，可忽略不計，廁紙入廁的主要污染物為紙張與水接觸后產(chǎn)生的可溶物及碎屑，可用COD、SS、氨氮、BOD5等污染指標(biāo)表示.實(shí)驗(yàn)室模擬廁紙入水后的變化，測定不同品質(zhì)的廁紙溶于水后，在不同時間水體中的COD、SS、氨氮、BOD5的濃度值，計算單位廁紙的污染物量，進(jìn)而推算家庭以至全國的污染物排放總量.通過計算廁紙進(jìn)入下水道對污水處理廠的污染物貢獻(xiàn)占比及可生化性評價指標(biāo)(B/C)值(BOD5/COD)，評價廁紙入水后的可生化性，進(jìn)而評價其對城市污水處理廠的影響.

2.2 實(shí)驗(yàn)材料

據(jù)調(diào)查結(jié)果選取具有代表性的不同品質(zhì)、類型的衛(wèi)生紙做為實(shí)驗(yàn)對象，分別為低檔衛(wèi)生紙(粗制低價)、中檔衛(wèi)生紙(普通一般)、高檔衛(wèi)生紙(昂貴小眾)及報紙(圖1).

2.3 實(shí)驗(yàn)過程與監(jiān)測方法

將這些不同類型廁紙做相同處理(將紙剪成4 cm2大小)置于一定量水(2 000 mL)中，攪拌均勻，并分別于24、48、72 h后取水樣檢測水中的COD、氨氮、SS以及BOD5濃度，其中COD、氨氮、BOD5測定取上清液，SS測定取水樣經(jīng)篩網(wǎng)過濾后的懸濁液，篩網(wǎng)的作用相當(dāng)于污水處理廠的細(xì)格柵.指標(biāo)測定方法均采用國標(biāo)方法[8]即COD采用重鉻酸鉀氧化法，SS采用濾膜法，氨氮測定采用蒸餾—酸滴定法，BOD5的測定采用五天培養(yǎng)法.

2.4 監(jiān)測結(jié)果

分別于24、48、72 h檢測水中的COD、氨氮、SS以及BOD5含量，檢測結(jié)果見表1.圖1為實(shí)驗(yàn)用紙，圖2為實(shí)驗(yàn)過程.

表1 實(shí)驗(yàn)監(jiān)測結(jié)果

注：COD.化學(xué)需氧量；BOD5.五天生化需氧量；SS.懸浮物.

圖1 實(shí)驗(yàn)用紙

圖2 實(shí)驗(yàn)過程

2.5 污染分析

為便于比較，采用單項(xiàng)污染物指數(shù)法，按城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB18918—2002)中一級標(biāo)準(zhǔn)中A標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行污染分析[9].計算公式為：

Si=Ci/C0

式中：Si為某污染物的污染指數(shù)；Ci為某污染物的實(shí)測濃度，mg/L；C0為某污染物的評價標(biāo)準(zhǔn)值，mg/L.

計算結(jié)果列于表2，由表2可知，最大污染指數(shù)為2.912，各污染指標(biāo)污染程度由大到小依次為BOD5、COD、氨氮、SS，SS符合排放標(biāo)準(zhǔn)，氨氮略有超標(biāo)，各類衛(wèi)生紙COD、BOD5等標(biāo)污染指數(shù)由高到低依次為低檔衛(wèi)生紙、高檔衛(wèi)生紙、中檔衛(wèi)生紙、報紙.

表2 污染指數(shù)

3 結(jié)果分析計算與討論

3.1 污染物排放總量計算

3.1.1廁紙用量計算

計算平均一卷紙的長度，假設(shè)以普通正規(guī)商場出售的廁紙計算，從廁紙的包裝紙上得到以下數(shù)據(jù)：兩層300格，每格11.40 cm×11.00 cm，量出整卷廁紙的半徑(R)與紙筒內(nèi)芯的半徑(r)分別為5.80和2.30 cm, 如圖3所示.

圖3 廁紙結(jié)構(gòu)參數(shù)

通過圖3可計算出一卷廁紙的體積(V)：

V=11.40×11.00×x×2×300

(1)

V=π(R2-r2)×11

(2)

令(1)=(2)，得每層紙的厚度(x)約為0.013 cm.

通過外圓面積-內(nèi)圓面積=橫截面(圓環(huán))面積計算一卷廁紙平均長度，以普通廁紙R=60 mm，r=20 mm，基于上面的推理，設(shè)廁紙的長度是ym：

π×602-π×202=y×0.13

(3)

計算得一卷廁紙的長度y=77.29 m.

同時假設(shè)人均每月使用該廁紙2卷，計算城鎮(zhèn)家庭年使用廁紙量，通過第六次全國人口普查主要數(shù)據(jù)得全國居住在城鎮(zhèn)的人口為66 557萬人，全國城鎮(zhèn)家庭戶21 470萬戶，平均每個家庭戶的人口為3.10人[10].

所以每個家庭年需要使用廁紙為:

3.10×2×12 =74.40卷

(4)

77.29×74.4 =5 750.38 m

(5)

實(shí)驗(yàn)中稱量10 g廁紙約長1.5 m，每個家庭年需要使用廁紙量為

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

(6)

城鎮(zhèn)家庭年使用廁紙量為：

38 335.86×10-6×(66 557/3.10)×104=823.07萬噸

(7)

3.1.2污染物年總量計算

實(shí)驗(yàn)中使用10 g廁紙約1.50 m，與2 000 mL自來水充分混合(根據(jù)實(shí)際沖廁紙使用水量推測)，在不同時間段(24、48、72 h)測得COD濃度結(jié)果如表1.

計算廁紙進(jìn)入下水道產(chǎn)生氨氮總量，根據(jù)表1數(shù)據(jù)：取平均氨氮含量為7.8 mg/L；若一戶家庭將廁紙使用后丟棄在馬桶中會產(chǎn)生氨氮：7 667.16×7.8=5.98×10-5t，全國城鎮(zhèn)家庭戶21 470×5.98×10-5t=12 839.89 t，根據(jù)2015年環(huán)境統(tǒng)計年報廢水排放情況得到城鎮(zhèn)生活源氨氮排放134.10萬噸[11]，計算廁紙進(jìn)入下水道產(chǎn)生的氨氮占總城鎮(zhèn)生活污染源百分比(%)：

3.2 可生化性評價指標(biāo)分析

通過實(shí)驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)，計算BOD5/COD，參見表3.

表3 B/C計算結(jié)果

注：B/C.可生化性評價指標(biāo).

目前污水處理廠主要處理廢水方法為生物降解法[12]，當(dāng)BOD5/COD>0.3時，即可考慮對其進(jìn)行生物降解，當(dāng)BOD5/COD>0.5時，認(rèn)為該廢水可生物降解性較好[13].由表3可知，廁紙產(chǎn)生的水污染物總體可生化性較好，先后順序?yàn)閳蠹?、低檔衛(wèi)生紙、中檔衛(wèi)生紙、高檔衛(wèi)生紙，分析其原因?yàn)楦鞣N紙張產(chǎn)生的BOD量相當(dāng)，產(chǎn)生的COD量相差較大，特別是高檔衛(wèi)生紙更易在水中形成COD.

通過以上分析可知，廁紙進(jìn)入下水道產(chǎn)生的COD、氨氮、BOD5、SS對污水處理的污染物貢獻(xiàn)值較小，而且?guī)埉a(chǎn)生的水污染物可生化性較好，對于設(shè)置二級污水處理廠(城市污水處理廠包括生化系統(tǒng))的城市，廁紙經(jīng)城市下水系統(tǒng)進(jìn)入污水處理廠后，可得到有效處理，不會對自然水體產(chǎn)生較大影響[14].同時在污水廠的一級處理中，通過沉淀、過濾等物理方法可以輕易去除水中的大塊廁紙，即使廁紙投入水中會提高原本生活污水中懸浮物的濃度，但相比較與生活污水中的說，這點(diǎn)濃度是足夠低的，不用擔(dān)心增加污水處理廠的處理成本，且能夠得到初步凈化，也為二級處理提供水質(zhì)條件.但對于沒有設(shè)置二級污水處理廠的城市或農(nóng)村地區(qū)則會與其他污染源一起對自然水體產(chǎn)生污染[15].

3.3 固廢處理分析

廁紙做為固廢處理對環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在生活垃圾問題的增加，據(jù)E20研究院數(shù)據(jù)顯示，2016年城鎮(zhèn)生活垃圾清運(yùn)量為26 636萬噸[16]，按廁紙每年約會產(chǎn)生垃圾823.07萬噸計，占全國生活垃圾總量約為3.09%.同時根據(jù)生活經(jīng)驗(yàn)可知，將使用后的廁紙丟進(jìn)紙簍中更加容易造成環(huán)境的污染和導(dǎo)致細(xì)菌病毒的傳播，紙簍中的廁紙衛(wèi)生問題是該處理方式的最大弊端，另外，雖然目前包括垃圾焚燒、填埋等在內(nèi)的生活垃圾處置方式已相對成熟[17]，但前端的垃圾清掃、運(yùn)輸?shù)裙ぷ鞔蠖噙€由人工進(jìn)行，廁紙仍有可能對其造成污染危害[18].從人性化的角度來講，廁紙作為垃圾扔到垃圾箱，清理垃圾的清潔工很容易碰到臟物，同時增加垃圾處理規(guī)模，并增加了塑料垃圾袋使用量[19-20].

3.4 其他因素分析

調(diào)查時有人提出，老式馬桶管徑小、管道傾斜度不標(biāo)準(zhǔn)、排水老化等各種問題，都可能導(dǎo)致馬桶堵塞，但通過我們調(diào)查分析以及查閱資料可知，目前抽水馬桶根據(jù)沖水類型，可分為直沖式和虹吸式，直沖式排污管大，沖水量強(qiáng)、雜聲大，不易堵塞，虹吸式利用虹吸原理，排污管較小比較彎曲，沖水聲小，雖較前者易堵塞，但是多沖洗幾次就不易發(fā)生堵塞問題，馬桶堵塞的原因多為原始排污設(shè)計不合理、馬桶位移過大、馬桶質(zhì)量差、管道內(nèi)壁沒釉且狹小等因素所致，而管道疏通公司的技術(shù)人員表示，排污管道口徑比馬桶出口大很多，廁紙通常情況下不會堵塞馬桶.約70%的堵塞，都是不溶解的硬物造成的[3]，同時根據(jù)國家衛(wèi)生部頒布的衛(wèi)生紙的標(biāo)準(zhǔn)《衛(wèi)生紙(含衛(wèi)生紙?jiān)?》(GB/T 20810-2006)，廁用衛(wèi)生紙一般不允許具有濕韌性，就是為了防止在使用后紙張不易分解而堵塞衛(wèi)生化糞池[21].并且目前居家使用的為溶水衛(wèi)生紙，所以廁紙等軟紙類不會造成馬桶的堵塞[22].

4 結(jié) 論

經(jīng)問卷調(diào)查結(jié)果分析，居民在日常生活中將廁紙使用后直接丟進(jìn)馬桶的占66.2%，廁紙使用后丟進(jìn)紙簍中的占 33.8%，若廁紙全部入下水道化學(xué)需氧量排放量占0.097%，氨氮排放量占總城鎮(zhèn)生活污染源0.096%，B/C均值達(dá)0.45；若廁紙全部作為固廢處理，其排放量約占生活垃圾總清運(yùn)量的3.09%，同時帶來衛(wèi)生問題.最終認(rèn)為居民將使用后的廁紙丟棄在馬桶中更符合節(jié)能環(huán)保的理念，一方面可以減少固廢的產(chǎn)生量，解決廁紙清運(yùn)衛(wèi)生問題.另一方面對于設(shè)置二級污水處理廠的城市，廁紙經(jīng)城市下水系統(tǒng)進(jìn)入污水處理廠后，可得到有效處理，不會對自然水體產(chǎn)生較大影響.