北京市通州区农村生活污水排放特征

张运山 吴鑫 高强 张天一 王宏宇 王霄 徐素 郭雪松

摘要：通州区地处北京东西发展轴和东部发展带的节点位置为北京城市副中心，近年来，随着通州区农村经济结构的转变，农村生活污水排放量不断加大，对农村地区居住环境和居民健康造成了越来越大的威胁。本研究通过已有资料与文献收集，通过对现场进行调研、取样分析等方式对北京市漷牛片区农村生活污水排放进行1年期调查，探究漷牛片区村庄居民生活污水排放现状与分布规律。结果表明，该区域村落生活污水水质指标平均值为pH7.95，COD 261.285mg/L，总氮26.105mg/L，氨氮26.225mg/L，硝氮1.688mg/L，总磷3.206mg/L，总悬浮固体35.081mg/L，COD濃度水平偏高，TN，TP相对浓度偏低，片区村落污水整体为低浓度型，在村落明渠污水为中等浓度型，整体污水有机污染严重，TP，TN浓度偏低。

关键词：北京市;通州区;农村;生活污水;排水特征

中图分类号：X799.3 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）05-00-03

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.021

Characteristics of rural domestic sewage discharge in Tongzhou district of Beijing

Zhang Yunshan1，Wu Xin2，Gao Qiang1，Zhang Tianyi1，Wang Hongyu1，Wang Xiao3，4，Xu Su3，4，Guo Xuesong3，4

（1.China Power Construction Road and Bridge Group Co.，Ltd.，Beijing 100048，China; 2.Changsha University of Science and Technology，Changsha Hunan 410114，China;

3.Ecological Environment Research Center of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085，China;4.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China）

Abstract：Tongzhou District is located in the East-West development axis and the East Development Zone of Beijing. In recent years，with the transformation of rural economic structure in Tongzhou District， the discharge of rural domestic sewage is increasing，which poses a growing threat to the living environment and residents health in rural areas.In this study， through the collection of existing data and literature， through on-the-spot investigation， sampling analysis and other methods， we conducted a one-year investigation on the rural domestic sewage discharge in Funiu district， Beijing， to explore the current situation and distribution law of the domestic sewage discharge of the village residents in Funiu district.The results show that the average value of domestic sewage quality index in the area is ph7.95， cod 261.285mg/L， 26.105mg/L of total nitrogen， 26.225mg/L of ammonia nitrogen， 1.688mg/L of nitrate nitrogen， 3.206mg/L of total phosphorus， 35.081mg/L of total suspended solids， high concentration of COD， low relative concentration of TN and TP， low concentration of village sewage in the whole area， medium concentration of open channel sewage in the village， serious organic pollution of the whole sewage， low concentration of TP and TN.

Key words：Beijing City;Tongzhou district;Rural;Sewage;Discharge characteristics

通州区地处北京东西发展轴和东部发展带的节点位置，区位独特，已明确定位为北京城市副中心，通州区地表水为北京市城市水系下游，虽然境内大小河流和城市河道发达，但是水环境质量相对较差[1]。随着整体社会经济不断发展，农村经济结构的转变，农村生活污水排放量不断加大，水环境污染急剧加深，对农村地区居住环境和居民健康造成了越来越大的威胁，严重制约了建设进程[2，3]。解析农村生活污水的排放特征是农村污水有效处理中重要的一环，对农村生活污水进行有效治理对提升整个片区的水环境质量十分重要[4]。本研究通过已有资料与文献收集，对现场进行调研和取样分析等方式对北京市漷牛片区农村生活污水排放进行调查，探究漷牛片区村庄居民生活污水排放现状与分布规律，为该区域农村生活污水治理的开展提供了基础数据。本次调研选取了北京市通州区漷牛片区12个村落区域进行实地调查，分析了12个村落居民生污水排放规律，村落污水性质及分布。针对片区区域概况与生活污染源进行调查，重点分析了片区区域生活排水特征，区域生活污水污染物出流规律，村内外明渠河道中污染物平均浓度及其影响因素。

通州区漷牛片区概况：漷牛片区总面积约139km2，包含3个组团（牛堡屯组团、漷县镇组团及觅子店组团）及85个村庄，该地区为地势平坦的开阔地带;有少数河网，池塘和人工沟渠等水系系统。居民收入来源多元化，农业、林业、手工业和工业相结合，经济较发达。住房基本为一层平瓦房;道路情况：路网发达，路面基本完成硬化。居民之间都是集中式聚居，户与户之间相隔较近，房屋密度大。

1 材料与方法

1.1 样品采集

时间为2018年4月-2018年12月，采用入户访谈的方式对取样区域农户生活用水情况进行抽样调查，对漷牛片区村落排水现状进行实地取样与资料收集，在村落内外排污口明渠进行取样调查。

生活污水收集村落内外明渠上层污水，村落内外河道排污口污水，餐饮养殖工厂附近河流及排污口上层污水。

1.2 监测项目及方法

水样采集与检测依照《地表水环境质量标准》GB3838-2002。水样采集后，加入浓H2SO4调制 pH ≤ 2保存，样品送往实验室后当天完成测试。对采集到的水样进行水温、pH值、化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP），氨氮（NH4+-N）、硝氮（NO3-N）、总悬浮固体（SS）8个指标测定。其中水温、pH值、溶解氧用相应的便携式仪器现场测定，采用重铬酸盐法测定化学需氧量，钠氏试剂比色法测定氨氮，高量程过硫酸盐氧化法测总氮，过硫酸钾氧化钼6酸铵分光光度法测总磷，低量程水杨酸法测氨氮，镉还原法测硝氮，重量法测总悬浮固体[5]。用Excel2007进行数据处理，SPSS22进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 村落用水排污调研概况

漷牛片区属于紧挨城镇的农村区域，片区面积约为139km2，含22条沟、河，漷县镇组团、觅子店组团、牛堡屯组团三大组团以及85个村庄。村落间分布较稀疏，村内居民居住集中，规模一般在300户以上，户与户之间距离较近。漷牛片区内居民的用水主要水源是自来水，通过管网送到居民用户。调查结果初步表明：产生生活排水的环节主要是括洗漱、烧煮饮用、炊事清洗、洗衣、洗浴和厕所用水。居民用水主要集中在早间与晚间，用水比例早间∶中午∶晚间约为8∶1∶11，用水环节主要是烧煮饮用，洗衣和洗浴，比例约为3∶10∶15。调查区域的农村居民普遍使用水冲厕所，其如厕习惯与城市居民接近，为40 L/p.d。由于北京郊区水冲厕所的普及以及近年来生活习惯的改变，居民的生活用水量增大较大，居民的用水量在80 L/p.d -120 L/p.d[6，7]。

根据当地的特征，结合排水方式，确定其排放系数为0.8，调查区域农村居民的排水量为64 L/p.d -96L/p.d。

片区污水收集主要分为明渠收集与管网收集，由于近年来片区农村用水量不断提升，污水排放量也大幅度增加，大量未经处理的污水直接排放到村落外沟渠，严重污染了地表水和地下水，造成调查区域内所有村落周边环境较差。在调查的区域，农村的土地交由村统一管理，这也造成片区农村居民的污水难以一户或几户为单位进行资源化利用，进而直接将污水直接排放到河道沟渠，值得注意的是部分村内明渠没有防渗处理进而污染村落流域。

2.2农村污水污染时空分布

2.2.1 时间分布

由于多种因素影响如片区居民生活情况、季节等实际因素，使得片区整体污水排放具有较为明显的时间分布特征。根据水质调研结果，北京农村地区排放污水SS为26-61mg/L，COD为149-430mg/L，总磷为2.1-5.8mg/L，氨氮为18-72mg/L，TN为29-96mg/L，可生化性较高，主要反映由生活和农业污染引起的耗氧有机物、营养盐等的污染[8]。从片区水质调研结果（见表1）可以看出，漷牛片区排放污水中总氮、硝氮、氨氮、总磷、COD，SS在旱涝季有明显的变化。时间上来说片区污水从丰水期到枯水期污染物浓度逐渐升高，与北京农村地区排放相比，枯水期污染物浓度处于排放高浓度，丰水期处于低浓度，总体来说片区污水的污染物浓度水平普遍较高。

2.2.2 空间分布

2.2.2.1村落常规污水污染物浓度

漷牛片区12个村落居民生活污水检测结果（图1-4）。可以看出，不同村落的污染物浓度水平相差很大，COD极差达到312.951mg/L，总氮为15.79mg/L，氨氮为15.153mg/L，硝氮为1.688mg/L，总磷7.262mg/L，总悬浮固体72.796mg/L。其中所有调研村落生活污水水质指标平均值为pH7.95，COD261.285mg/L，总氮26.105mg/L，氨氮为26.225mg/L，硝氮1.688mg/L，总磷3.206mg/L，总悬浮固体35.081mg/L，与北京市其他农村地区相比[9]，该地区农村居民生活污水有机物污染物浓度较高，总磷主要集中2-5mg/L，COD负荷主要集中在200mg/L-300mg/L，总氮浓度主要集中在20mg/L-30mg/L，氨氮在总氮组成中占为主体，总氮浓度主体低于40mg/L。

结合现场情况分析发现在一些COD、总氮、氨氮、硝氮、总磷浓度特别高的村落点位，进行调研分析发现存在集中点源污染排放的情况，如集中的餐饮或企业废水排放。值得注意的是，虽然氮素、总磷与COD一样，不同村落、不同季节和同一村落不同地点存在差异，浓度也有异常高和低的点，但两者在检测点的变化规律并不相同。也就是说，出现COD浓度异常点，并不一定出现总氮异常的现象。

从污水总悬浮固体浓度（SS）检测结果（见图4）可以看出，不同采样点的SS浓度水平存在差异，各个取样点的SS在20mg/L- 55mg/L间波动，与城市和其他农村地区相比，该地区污水的氮素浓度水平较低，浓度大多集中在60mg/L以下。而一般城市污水厂或其他地区农村污水的SS一般在100mg/L- 200mg/L之间，较低的SS有利于后期的处理，因此SS濃度高，生物处理往往需要较长的时间[10]。但存在的问题是目前SS存在过低的情况，可能的一个主要原因是大量沟渠的应用，污水在沟渠中的流速低，造成污水中的悬浮物沉积，当采用环村管道截污后，随着流速的增加，可能会造成污水中SS浓度的增加[11]。另外，过低的管道流速，可能会造成悬浮物在管道中沉积，产生排水管网污泥[12]，这需要在设计和施工中引起注意。

2.2.2.2 村落污水C/N/P

污水的碳氮磷间的比例关系是影响污水处理工艺选择的重要参数。对检测的结果进行分析处理，得到污水的碳氮磷间的比例关系（见表2）。

结果表明，片区村落居民生活污水的碳氮比较低，总体低于20：1，碳磷比较高，大多在100：1以上，这样的情况往往会增加污水总氮去除的难度。通过污水的碳氮磷间的比例关系分析表明，片区污水可生化性较好，其适宜采用生物工艺作为主要处理单元进行处理，在处理时需注意碳氮氢比例等造成的运行问题[13，14]。

2.2.2.3村内外污水性质分析

从不同村落村内外污水性质分析（见表3）中可以看出，不同村落及村落内外污水性质差异很大，COD含量明显村外明渠高于村内排污口，其他污染指标如总氮、总磷、SS等在村外明渠的污水含量都高于村内排污口。对村落内外周边进行调研取样发现存在垃圾堆放与污水汇入的现象，推测引起村内外污水差异的原因是生活垃圾堆放受到雨水和地表水浸泡渗滤出的渗滤液和养殖、餐饮废水汇入明渠引起村外污水污染加重的现象。

2.3污染因子

根据生活污水污染计量分级结果[15]（见表4），漷牛片区农村污水整体属于低浓度型污染，片区村落村外明渠中污水整体属于中等浓度型污染，丰水期片区农村污水呈现低浓度污染，枯水期片区农村污水呈现中等浓度污染。

3 结论

通过对本研究区域取样分析、现场调研和国内外农村污水处理的调研，明确了该区域分散污水的现状，对其排放特征和处理模式存在的问题进行了分析，结论和建议如下：（1）农村生活污水已经成为农村环境污染的重要污染源，不仅危及农村居民健康，更危及地下水和湖泊的水质安全，是该区域农业面源污染重要来源之一。（2）该区域居民的用水量在80 L/p.d -120 L/p.d。根据当地的特征，结合后面的排水方式，确定其排放系数为0.8，因此，调查区域农村居民的排水量为64 L/p.d -96L/p.d。（3）该区域村落生活污水水质指标平均值为pH7.95，COD 261.285mg/L，总氮26.105mg/L，氨氮26.225mg/L，硝氮1.688mg/L，总磷3.206mg/L，总悬浮固体35.081mg/L，C/N/P生活污水相比，COD浓度水平偏高，TN，TP相对浓度偏低，在目前的排放标准下，应重点关注TN的去除问题。（4）各村落内外沟渠污水受外来水源、下渗和蒸发作用等因素影响，水质相差很大在污水处理设工艺的选择时，应充分考虑各个村落的差异性。（5）面源及城市暴雨径流污染对河道水质污染贡献不可小觑。建议多部门联动，加强与水务、城管、市政市容、农业、动监等部门的联合执法，及时查处河道沿岸废污水倾倒、沿河垃圾肆意堆放、养殖废水偷排入河等问题，同时建议市政市容部门加强环卫作业，及时清理新生垃圾树叶。应该发挥各种农村生活污水处理措施的优势，进行工艺叠加和组合，实现资源与技术的相辅相成，在改善农村生活污水水质的同时，改善农村生活环境面貌。建立排水准入制度，监控工业和餐饮等重要点源的排水水质和水量，保障污水收水率。明确责任，完善村内管道系统和农户庭院排水系统。

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收稿日期：2020-03-11

作者简介：张运山（1986-），男，汉族，研究生，副高级工程师，研究方向为水环境治理。