旅游型村镇污水排放规律与水质特征研究

吴 杰，林向宇，邓玉君，王语颖，崔 星，徐 颖*，童祯恭，刘占孟

（1.中国科学院城市环境研究所城市环境与健康重点实验室，福建厦门361021；2.华东交通大学土木建筑学院，江西南昌330013）

随着我国城市居民消费水平的提高和消费需求的多元化，村镇旅游成为了当前新农村经济发展、提高农民收入的一种重要方式。旅游业在提高农村经济水平的同时，也带来了不容忽视的环境和生态问题。旅游型村镇生活污水是影响当地生态环境的主要因素之一，区别于传统的农村污水，其中含有较高比例的餐饮废水，具有水质复杂、污染负荷高且波动大、含有大量的油脂和表面活性剂等特点。有研究表明，以“农家乐”为主要形式的村镇餐饮业排放的污水经过受纳水体的稀释和净化后，对受纳水体的污染依然不可忽视[1]。污水的水质特点和水量特征是选择处理工艺的主要依据，然而当前对旅游型村镇污水的水质特性和排放变化的研究还比较少，急需开展这一方面的研究工作。笔者选取福建上杭县古田镇为研究区域，通过现场调研结合水质检测，获取旅游型村镇污水的排放规律及水质水量特征，以期为旅游型村镇污水治理提供依据。

1 研究区域与分析方法

1.1 研究区域概况与采样

研究区域选择福建省上杭县古田镇，该镇是著名的“古田会议”会址所在地，是著名的红色旅游风景区。全镇面积227 km2，镇内现有行政区域大部分为非城镇化地区，本研究区限定于以古田会议旧址为中心的集镇范围内。近年来随着红色旅游的兴起，旅游人数急剧增加，古田镇现有人口数约2万人，但污水日排放量达到1 000 m3。研究区域内多为农民自建房，一般建有化粪池，村庄有明沟排水系统，生活污水经由明沟直接进入溪流。该镇范围内有古田溪、五龙渠两条溪流经过，并于集镇中心处汇合，这两条溪流为污水排放的受纳水体，集镇大部分污水排入其中。

秋季是古田镇的旅游旺季，调研工作在9月展开。对8个样点进行连续3天（第一、二天为多云天气，第三天为阵雨天气）密集的监测、采样，其中包括2个居民生活污水采样点（f、h）、1 个“农家乐”型餐饮废水采样点（g）、1个片区污水收集管采样点（e）、4个溪流断面采样点（a、b、c、d）（如图 1 所示）。溪流断面为早晨（8:00～9:00）、中午（12:00～13:00）、晚间（19:00～20:00）各采样一次；居民生活污水采样为间隔1~2h采样一次；“农家乐”型餐饮废水根据实际水量大小控制0.5~2 h采样一次。生活污水水样采集容器为塑料瓶，餐饮废水水样采集容器为玻璃瓶，水样经采集后立即冷藏保存，并快速送至实验室进行测试分析。水量采用体积法测量，测取不同时段的污水排放量。

图1 采样区域布置示意图Fig.1 Schematic diagram of sampled region

1.2 水样检测方法

所有水样均检测化学需氧量（CODCr）、氨氮（NH4+-N）、总氮（TN）、总磷（TP）、悬浮物（SS）、及 pH，餐饮废水增加油脂及阴离子表面活性剂（AS）的检测，水样处理与检测按照《水和废水检测分析方法》[2]、《城市污水油的测定重量法（CJ/T57-1999）》、《阴离子表面活性剂的测定亚甲蓝分光光度法（GB 7494-37）》中规定的方法进行。

2 结果与分析

2.1 村镇污水水质

研究区内村镇污水水质调查分析结果列于表1。从表1数据可以看出，餐饮废水水质波动较大，具有CODCr、TP和SS高的特点，并含有大量油脂及表面活性剂。其中CODCr、SS和油脂平均含量分别为770.2 mg/L、307 mg/L和882 mg/L，与我国城市餐饮废水水质（CODCr：292～3 390 mg/L、SS：13.2～246 mg/L、油脂：120～712 mg/L）相似[3]。当地居民生活污水NH4+-N含量较高，平均达到105.9 mg/L，碳氮比（CODCr/TN）约为3左右，TP平均浓度为9.58。与一般城市和城镇生活污水相比[4]，研究区域内居民的生活污水中TN、TP浓度均明显偏高，较低的碳氮比不利于污水中氮的去除。另外，由于未实施雨污分流，集镇大部分都是通过明渠收集污水，有山泉水等汇入其中，因此片区污水收集管排出的污水被稀释，污染物浓度降低。古田溪与五龙渠作为集镇排污的收纳水体，水质受到一定程度的污染。

表1 古田村镇污水中污染物浓度Table 1 Pollutant concentrations of rural wastewater in Gutian Town

2.2 农村居民生活污水调查

居民生活污水采样选取两户普通农户家庭。其中一户（甲）的家庭常住人口为8人，厨房用水、盥洗用水及冲厕用水均通过化粪池后外排，日常洗衣用水直接外排，水样采集为各时段的混合样。另一户（乙）的家庭常住人口为3人，厨房用水和洗澡用水直接外排，其余均进入化粪池后排放，因此分别采集化粪池和直接外排水。

通过连续监测发现，在传统的农村家庭，农户的生产和生活方式决定了其生活污水的排放随时间变化有独特的规律。农户甲的生活污水中CODCr的浓度峰值出现在中午13:00至14:00之间，另外在17:00左右的时候也出现了较高的浓度值（见图2），这是因为在这两段时间内居民做饭、清扫等家庭活动比较集中。从居民生活污水日排水流量变化图（图3）可知，农户家庭的排水量在一天中出现了三个明显的高峰时段，分别为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，测得农户的污水排放量明显减小，一般在这些时段农村居民的家庭活动较少（外出务农或休息睡觉等）。因此，农村生活污水的日排放规律与居民的生活方式密切相关，在早晨、中午和晚上三个时段用水量较大，污染物浓度峰值往往也在这些时段出现。

图2 居民生活污水采样点1（农户甲）CODCr的日浓度变化Fig.2 Diurnal variation of CODCr in No.1 sampling point of domestic wastewater

通过分别监测厨房用水排水和洗澡用水排水发现，厨房的日排水量为8~15L/(d人)，其污染物浓度均较高，其中 CODCr为 1 197.9~1 753.3 mg/L、TN 为 33.87~89.45 mg/L、TP 为 37.20~156.00 mg/L、SS 为 990~2 026 mg/L，与文献中生活污水分类中的黑水水质（COD 300~600 mg/L、TN 100~300 mg/L、NH4+-N ＞30 mg/L、TP ＞3.5 mg/L）相似[5]，因此高浓度厨房废水可以分类为黑水。农户乙的化粪池出水各污染物浓度在一天当中相对稳定（如图4），CODCr、NH4+-N 和 TP 的 浓 度 分 别 为 137.2~273.5 mg/L、73.88~108.66 mg/L和5.81~9.61 mg/L，说明化粪池对稳定污水水质作用很大。农户甲、乙化粪池出水CODCr/TN分别为3.17和1.93（由于CODCr浓度较高的厨房废水未排入化粪池致使农户乙的出水CODCr/TN的值偏低），TP平均值分别为9.58 mg/L和7.35 mg/L，呈现出高氨磷、低有机物和低碳氮比的水质特征。针对该类水质，传统的生物脱氮工艺处理后出水很难达标，应采用缺氧好氧分段进水工艺等改进型生物脱氮技术[6]，并可将生物与生态技术进行组合，达到高效脱氮除磷的目的。

2.3 “农家乐”型餐饮废水排放特征

图3 居民生活污水采样点2（农户乙）日排水流量变化Fig.3 Diurnal variation of water discharge in No.2 sampling point of domestic wastewater

图4 居民生活污水采样点2（农户乙）化粪池出水污染物浓度Fig.4 Pollutant concentration of septic tank effluent in No.2 sampling point of domestic

古田镇为典型的旅游型村镇，镇区及周边分布许多不同规模的“农家乐”，大都由当地的农户自主投资，利用自家的住宅改造或扩建而成。选取一户经营正常且排水设施相对完善的“农家乐”餐饮店，研究其餐饮废水排放规律及水质特征。餐饮店有员工12名，员工白天上班，晚上回家，因此餐饮店晚上无人居住。污水经简单隔油和粗格栅拦截大块垃圾后进入村庄排水明渠。样品采集时尽可能将所有废水收集入容器中，体积法测流量的同时采集水样。由于晚上22:00至次日8:00“农家乐”停止营业，因此监测时间段选于8:00至22:00，采样时间间隔为15~30min，具体视水量大小而定。

图5 餐饮废水采样点水质、水量日变化图Fig.5 Diurnal variation of water quality and quantity in sampling point of restaurant wastewater

餐饮废水的水质、水量日变化规律如图5所示，用水量出现峰值的时段与“农家乐”的运营情况有密切关联。上午8:00至10:00间，工作人员准备早餐及进行清洗工作，水量及污染物浓度均到达较高水平，此时油脂含量一般不高。10:00至12:30之间，员工需要准备午餐的食材，随后开始午餐的制作，在这个时段使用的洗涤剂较多，因此TP和AS浓度较高，油脂浓度也有增加。12:30至14:00之间，工作人员需要清洗餐具等，所以污染物浓度在这此阶段达到峰值。14:00后工作人员下班，直至17:00复工，但由于夜间的游客较少，运营时间相对较短，至19:45后便无污水排放。总体来看，“农家乐”污水排放的规律较为明显，与普通农户居民类似，水量及污染物浓度峰值均出现于早、中、晚三个时间段，污水中含有大量的营养物质及油脂、AS等。CODCr、TN和TP平均浓度分别为770.23 mg/L、14.23 mg/L和3.65 mg/L，油脂和AS最高可达9359mg/L和958.77mg/L。

2.4 受纳水体污染状况

选取研究区内一个片区污水收集明渠的总排放口，排出的污水直接流入溪流。该条污水明渠收纳范围内有35户农家，常住人口数约为100人。其中有12户为较陈旧住宅建筑，排水设施不完善，生活污水没有全部接入收集明渠。其余农户均为新建住宅，建筑内排水设施较完善，设有化粪池，生活污水基本接入收集明渠。测得该排污口污水流量为3.01~4.23m3/d，但由于汇入山泉水和雨水等，但在雨后流量可达97.2m3/d。从早上6:00至夜间12:00，每两小时采集一次水样。从污染物浓度变化图可以看出（图6），其污染物浓度日变化规律与居民的家庭活动时间密切相关，与居民的排水相似，浓度峰值出现在早、中、晚，但比单户居民相对滞后1h。经计算，该排污口人均排放量 CODCr6.351~19.053 kg/a、TN 0.621~1.643kg/a。

图6 集镇明渠排污口污染物日浓度变化Fig.6 Diurnal variation of pollutant concentration of effluent from town open channel

古田溪和五龙渠是流经古田镇镇区的主要溪流，二者在镇区交汇后流出镇区。作为集镇污水受纳水体，古田溪和五龙渠几乎接纳了集镇产生的全部污水。选取古田溪入镇前、五龙渠入镇前、古田溪与五龙渠汇合处和出镇区范围后的四个断面进行水质监测，以此考察溪流水质受村镇生活污水排放的影响情况（图7）。由图7可以看出，古田溪和五龙渠上游除TN超Ⅴ类（地表水环境质量标准GB3838-2002），其余指标均能达到Ⅲ类水质。两条溪流在镇区混合后较入镇前水质恶化，各主要污染物浓度明显上升，此时水质除TN外NH4+-N也有超Ⅴ类现象。而出镇后纳污溪流相对于混合后水中污染物有所下降的原因是沿途部分山泉水汇入，水量加大使污染物得到稀释，但是水体环境污染问题依然严重。

3 结论

（1）研究区内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变化与居民的作息规律相对应。污染物人均排放量为：CODCr6.351~19.053kg/a、TN0.621~1.643kg/a。

图7 溪流水质变化（a.古田溪上游b.五龙渠上游c.两溪汇合处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）村镇内“农家乐”型餐饮店排放的污水中含有大量油脂和阴离子表面活性剂，且大部分污水未经隔油池等初级处理便直接进入排水渠中，污染负荷高，水质水量具有较大的波动性。

（3）未经处理的村镇污水直接排入周边溪流，使得溪流水质恶化，主要体现在氮、磷含量显著上升，TN和NH4+-N均超Ⅴ类水质。

（4）研究区所在村镇缺乏完善的污水收集与处理设施，造成山泉水汇入污水收集明渠，加大了明渠的水量，稀释了污染物浓度，增加了污水处理的难度。

[1]谢志刚,吉芳英,黄 鹤,等.农家乐污水中溶解性有机质的三维荧光特性研究[J].中国给水排水,2009,25(15):103-105.

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