（模式识别与智能系统专业论文）湖北省农村生活污水水量水质调查与分析.pdf

武汉理工大学硕士学位论文 摘要 随着农村经济的发展和村庄整治工作的不断深入，农村由过去分散居住改 为有规划的集中居住，并配有统一的给水排水设施，排水量远远大于过去。若 大量村庄的污水未经处理就近随地排放，必然会污染农村自然环境。与此同时， 农村污水水质、水量与排放状况缺乏调查，以往的资料不够全面，导致农村污 水处理设施设计不合理。为了经济合理地处理南方水网地区的农村生活污水， 对湖北省一些农村生活污水的的排放状况和水量水质进行实地调查和监测，以 便推荐适宜的污水处理工艺。 对湖北省6 个村庄生活污水处理情况进行了实地考察，并分别在华山村、 二龙村和尹集村进行了用水量调查，在红霞村、华山村和尹集村进行了水质监 测。 调查分析结果表明，湖北省农村用水量指标为5 0 - - 6 0 l c a p d ；农村污水宜采 用暗管进行收集和输送，农村污水处理宜采用投资较省、运行费用低廉、运行 管理方便的工艺。 湖北省3 个村庄污水水质监测结果表明，基本不饲养家畜的农村具有完善污 水收集系统时，由于季节以及村民生活习惯与生活方式的不同，农村污水水质 波动相当大，冬季时农村污水中污染物浓度高于城市污水，夏季时污水中污染 物浓度相当低，甚至可以直接排放；普遍饲养家畜的农村由于污水收集系统的 关系，污水浓度远高于城市污水浓度；农村居民还建楼排出的污水中有机污染 物浓度低于城市污水、t p 污染物浓度与城市污水较为接近、t n 及n h 3 - n 的浓度 略高于城市污水，5 个周期的污水污染物平均浓度：c o d c r 为9 0 5 6 m g l ，b o d 5 为2 8 3 7 m g l ，s s 为4 3 1 4 m g l ，t n 为2 7 3 2 m g l ，n h 3 n 为2 4 2 8 m g l ，1 1 p 为 2 3 3 m g l ，且各污染物指标变化具有一定的规律性。 通过对综合农村污水水质监测数据及农村现状的调查，可以看出，地域差 异、农村人口总量、人均污染物指标、人均综合生活污水量指标、农村不同区 域的特征、气温、污染物在排水系统中的去除率和地下水入渗等因素均对农村 污水水质指标产生较大影响。 根据实地调查及分析，建议湖北省农村污水处理以上覆土壤的潜流人工湿 地为核心处理单元。根据处理规模、进水水质和出水水质等不同条件，推荐采 武汉理工大学硕士学位论文 用“厌氧池( 或三格式化粪池) 、“沉淀池+ 人工湿地、“厌氧池+ 人工 湿地 和“c e p t + 人工湿地等一系列工艺，处理设施的运行费用较少或几乎 为零。 关键词：湖北省，农村生活污水，水量、水质，处理工艺 武汉理工大学硕士学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to fr u r a le c o n o m ya n dt h ed e e p e n i n go fv i l l a g er e n o v a t i o n w o r k ，t h ec o u n t r y s i d ew h e r ev i l l a g e r ss c a t t e r e di nt h ep a s ta l ep l a n n i n g t ol i v e t o g e t h e r ，a n dh a v ei n s t a l l e du n i f o r mf a c i l i t i e s f o rw a t e rs u p p l ya n dd r a i n a g e t h e q u a n t i t yo fr u r a ld r a i n a g ei s f a rg r e a t e rt h a nf o r m e r i fa g r e a td e a lo fu n t r e a t e d w a s t e w a t e ri nr u r a la r e a sd i s c h a r g ec o n c e n t r a t e d l ya n dn e a r b y n a t u r a le n v i r o n m e n to f t h ec o u n t r y s i d ei sb o u n dt ob ep o l l u t e d m e a n w h i l e ，t h eq u a l i t y , q u a n t i t ya n dc u r r e n t s i t u a t i o no fr u r a lw a s t e w a t e ra r el a c ko ft h ei n v e s t i g a t i o na n dt h ep r e v i o u sd a t ai sn o t c o m p r e h e n s i v e ，w h i c h c a u s er u r a lw a s t c w a t e rt r e a t m e n tf a c i l i t i e s t o d e s i g n u n r e a s o n a b l y i no r d e rt ot r e a tr u r a ld o m e s t i cw a s t e w a t e re c o n o m i c a l l ya n dp r o p e r l y i ns o u t ha r e a s ，c u r r e n ts i t u a t i o n , t h eq u a n t i t ya n dq u a l i t yo fr u r a ld o m e s t i cw a s t e w a t e r a r ei n v e s t i g a t e da n dm o m t o r e di ns o m ev i l l a g e so fh u b c ip r o v i n c e ，a n dt h e r e a r e a p p r o p r i a t ew a s t e w a t e rt r e a t m e n tp r o c e s s e st ob er e c o m m e n d t h et r e a t m e n ts i t u a t i o no fr u r a lw a s t e w a t e ri si n v e s t i g a t e di ns i xv i l l a g e so f h u b e ip r o v i n c e ，t h eq u a n t i t yo fw a s t e w a t e ri s i n v e s t i g a t e d i nt h ev i l l a g e so f h u a s h a n ，e r l o n ga n dy i n j i ，a n dt h eq u a l i t yo fw a s t e w a t e ri sm o n i t o r e di nt h ev i l l a g e s o f h o n g x i a , h u a s h a n a n d y i n j i t h es u r v e yf i n d st h a tt h eh o u s e h o l dw a t e rc o n s u m p t i o ni nt h ec o u n t r y s i d eo f h u b e ip r o v i n c ei s5 0 - - 6 0 l c a p d ；r u r a lw a s t e w a t e rs h o u l db ec o l l e c t e da n dc a r r i e db y t h eu n d e r g r o u n dp i p e ，a n dw a s t e w a t e rt r e a t m e n ti nr u r a la r e a ss h o u mu s et h e p r o c e s s e sw h i c hi n v e s tl e s sm o n e y i nt h ep r o c e s so f b e i n g b u i l t ，c o s tl e s sm o n e y i n t h ep r o c e s so f b e i n gr u n ，o p e r a t ea n dm a n a g ee a s i l y 砀em o n i t o r i n gr e s u l t so fw a s t e w a t e rq u a l i t yi nt h r e ev i l l a g e so fh u b e ip r o v i n c e s h o wt h a tt h eq u a l i t yo fw a s t e w a t e ri nt h ev i l l a g ew h e r et h em o s tv i l l a g e r sd o n tf e e d l i v e s t o c ka n dw h e r et h e d r a i n a g es y s t e m i s p e r f e c t h a sc o n s i d e r a b l e f l u c t u a t i o n s ，b e c a u s eo fs e a s o n a ld i f f e r e n c e ，v i l l a g e r s d i f f e r e n tl i v i n gh a b i t sa n d l i f e s t y l e s i nw i n t e rt h ec o n c e n t r a t i o n so fc o n t a m i n a n t si nr u r a lw a s t e w a t e ra r eh i g h e r t h a nm u n i c i p a lw a s t e w a t e r i ns l i m m e rt h ec o n c e n t r a t i o n so fc o n t a m i n a n t si nr u r a l w a s t e w a t e ra r e v e r yl o w , e v e nt h ew a s t e w a t e rc a nb ed i s c h a r g e dd i r e c t l y t h e i 武汉理工大学硕士学位论文 c o n c e n t r a t i o n so fc o n t a m i n a n t si nt h ew a s t e w a t e ro ft h ev i l l a g ew h e r et h em o s t v i l l a g e r sh e e pl i v e s t o c ka r em u c hh i g h e rt h a nm u n i c i p a lw a s t e w a t e rb e c a u s eo ft h e d r a i n a g es y s t e m r u r a lr e s i d e n t si nt h eb u i l d i n go fr e b u i l tn e wv i l l a g ed i s c h a r g e w a s t e w a t e rt h a tt h ec o n c e n t r a t i o no fo r g a n i cc o n t a m i n a n t si sl o w e rt h a nm u n i c i p a l w a s t e w a t e r , t h ec o n c e n t r a t i o no ft pi sc l o s et o m u n i c i p a lw a s t e w a t e r , t h e c o n c e n t r a t i o n so ft na n dn h 3 - na r es l i g h t l yh i g h e rt h a nm u n i c i p a lw a s t e w a t e r t h e a v e r a g ec o n c e n t r a t i o n so fc o n t m n i n a n t si nf i v ep e r i o d s ：c o d c , 9 0 5 6 m g l ，b o d 5 2 8 3 7 m g l ，s s4 3 1 4 m g l ，t n2 7 3 2 m g l , n h 3 - - n2 4 2 8 m g l ，t p 2 3 3 m g l t h e c h a n g e so fc o n t a m i n a n t si nt h ew a s t e w a t e rh a v es o m er e g u l a r i 他 t h r o u g ht h ec o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so nm o n i t o r i n gt h ed a t ao fr u r a lw a s t e w a t e r q u a l i t ya n di n v e s t i g a t i n gc u r r e n ts i t u a t i o no ft h ec o u n t r y s i d e ，i tc a nb es e e nt h a tt h e r e a r el a r g ee f f e c tt ot h ep r e s e n tw a s t e w a t e rq u a l i t yo nt h er e g i o n a ld i f f e r e n c e s ，m et o t a l q u a n t i t yo fr u r a lp o p u l a t i o n ，t h ea v e r a g ed i s c h a r g el o a d i n gp a r a m e t e r s ，t h ea v e r a g e c o m p r e h e n s i v ev o l u m eo fd o m e s t i cw a s t e w a t e r , t h ec h a r a c t e r i s t i c so fd i f f e r e n tr e g i o n s i n t h ev i l l a g e ，a i rt e m p e r a t u r e ，m er e m o v a lr a t eo fc o n t a m i n a t i o ni nt h e d r a i n a g e s y s t e m ，t h ei n f i l t r a t i o no fu n d e r g r o u n dw a t e rt od i s c h a r g ep i p ea n ds oo n a c c o r d i n g t ot h es u r v e ya n dt h ea n a l y s i s ，t h et r e a t m e n to f r u r a lw a s t e w a t e ri n h u b e ip r o v i n c ea d o p ts u b s u r f a c ef l o wc o n s t r u c t e dw e t l a n dc o v e t i n gt h es o i la st h e c o r ep r o c e s s i n gu n i t ，w h i c hi sp r o p o s e d f o rd i f f e r e n tt r e a t m e n t s c a l e ，d i f f e r e n ti n f l u e n t q u a l i t ya n dd i f f e r e n te f f l u e n tq u a l i t y , as e r i e so f t r e a t m e n tp r o c e s s e sa r e r e c o m m e n d e d ，s u c ha s “a n a e r o b i ct a n k ( o rt h r e ef o r m a ts e p t i ct a n k s ) ”， s e d i m e n t a t i o n t a n ka n dc o n s t r u c t e dw e t l a n d , a n a e r o b i ct a n ka n dc o n s t r u c t e dw e t l a n d a n d “c h e m i c a l l ye n h a n c e dp r i m a r yt r e a t m e n ta n dc o n s t r u c t e dw e t l a n d ”, w h i c hc o s t1 e s s m o n e yo rd o n tc o s tm o n e yd u r i n go p e r a t i o n k e yw o r d s ：h u b e ip r o v i n c e , r u r a ld o m e s t i cw a s t e w a t e r , w a s t e w a t e rq u a n t i t ya n d q u a l i t y , t r e a t m e n tp r o c e s s 独创性声明 本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外， 论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 武汉理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说 明并表示了谢意。 签名：列! 珞逻日期：理z 旦! z 立 学位论文使用授权书 ：辫帮肌旃肌反多 武汉理工大学硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 我国水资源污染现状 水是一切生物生存的基础，它是地球上分布最广泛和最主要的物质，是人 类社会赖以生存和发展的自然资源。但是，我国是一个水资源缺乏的国家，人 均水资源量为世界人均占有量的1 4 ，是世界上1 3 个主要贫水国之一。 目前，国内水环境污染相当严重，尤其是江河流域普遍遭到污染，且呈发 展趋势。水利部对全国7 0 0 余条河流约1 0 万公里河长开展的水资源质量评价结 果表明：水质污染严重而不能用于灌溉( 即劣于v 类) 的河段约占1 0 6 ，水 体己丧失使用价值；受到污染( 相当于、v 类) 的河段约占4 6 5 。城市河流 污染形势更为严重。 2 0 0 6 年中国环境状况公报数据显示，在国家环境监测网实际监测的7 4 5 个 地表水监测断面中( 其中，河流断面5 9 3 个，湖库点位1 5 2 个) ，i 类，、 v 类，劣v 类水质的断面比例分别为4 0 、3 2 和2 8 ，主要污染指标为高锰 酸盐指数、氨氮和石油类等。七大水系中，珠江、长江水质良好，松花江、黄 河、淮河为中度污染，辽河、海河为重度污染，主要污染指标为高锰酸盐指数、 石油类和氨氮。2 7 个国控重点湖( 库) 中，满足i i 类水质的湖( 库) 占7 ， 类水质的湖( 库) 占2 2 ，类水质的湖( 库) 占4 ，v 类水质的湖( 库) 占1 9 ，劣v 类水质的湖( 库) 占4 8 。其中，巢湖水质为v 类，太湖和滇池 为劣v 类。主要污染指标为总氮和总磷。水库水质好于湖泊，富营养化程度较 轻。 1 2 我国农村生活污水排水现状 据介绍，我国废水每年总排放量为6 0 0 亿m 3 ，其中工业废水为2 0 0 亿m 3 ， 城市生活污水为2 0 0 亿i n 3 ，乡镇污水为2 0 0 亿m 3 。按城市人1 1 1 为3 8 亿计算， 每人生活污水排放量为5 2 6 3 l d ，而农村与乡镇按9 2 亿人口计算，每人生活污 水排放量为2 1 7 4 l d ，其生活污水的人均产量为城市的2 5 t 1 1 。据1 9 9 8 年统计， 乡镇污水的处理率不足1 。随乡镇建设的发展，估计今后我国8 0 的污水将来 武汉理工大学硕士学位论文 自乡镇，为此应加快对农村污水水质和排放状况的研究。 1 2 1 农村污水的主要来源 农村污水是农村村庄和小镇的居民生活污水和生产废水的总称。它的来源 很多，通常有【2 】： ( 1 ) 农村居民日常生活产生的污水。 ( 2 ) 中小学、当地政府机关、民俗旅游、旅店排放的污水。 ( 3 ) 农民养殖的畜禽排泄物。 ( 4 ) 乡镇企业排放的各种污水。 其中，农村生活污水一般来源于以下三方面【3 】： 第一是厨房污水，多以洗碗水、涮锅水、淘米和洗菜水组成。淘米洗菜水 中含有米糠菜屑等有机物，其他污水中含有大量的动植物脂肪和钠、醋酸、氯、 碘等多种元素。由于生活水平的提高，农村肉类食品及油类使用的增加，使生 活污水的油类成分增加。在张家港农村调查的一家农户，和几年前相比，人口 基本未变，但食用油用量从每月o 5 n l k g 到现在的5 k g 多。农村居民的生活污 水成分正在朝不利于净化处理的方向发展。 第二是生活洗涤污水，洗涤用品的使用使洗涤污水含有大量化学成分。比 如，太湖洗衣废水占生活污水的2 1 6 ，巢湖、滇池大约为1 7 9 【4 】。有调查显 示，9 2 的农村家庭一直使用洗衣粉，6 的家庭同时使用洗衣粉和肥皂，只有 2 的家庭长期使用肥皂【5 1 。洗衣粉的大量使用加重了磷负荷问题。 第三是冲厕水。部分农村改水改厕后，使用了抽水马桶，产生了大量的生 活污水。部分农村仍在使用旱厕，且有的农户养家畜家禽，产生了冲圈水，粪 料还田，粪水溢流。畜禽粪尿所含的n 、p 及b o d 等浓度很高，冲洗水中的c o d 、 b o d 5 和s s 浓度也很高。资料显示，养殖一头猪产生的废水是一个人的7 倍， 而养殖一头牛则是2 2 倍【6 1 。 1 2 2 农村生活污水水质水量特点 由于农村的特殊性，一般没有固定的污水排放口，排放比较分散，其污水 水质水量有自身特点。 ( 1 ) 总量巨大且逐年增加 2 0 0 2 年统计结果显示，全国农村生活污水日排放量达3 2 0 5 万吨，其中总 2 武汉理工大学硕士学位论文 氮日排放量约为2 8 3 1 吨，总磷日排放量约为5 6 6 吨，基本上未经任何处理便 直接排放【_ 7 1 。随着“十一五 国家政策向中小城镇和农村地区倾斜，我国中小城 镇和新农村建设快速发展，城镇和农村地区居民生产、生活污水的排放量也以 数倍、甚至十几倍的速度增长。 据第五次全国人口普查，我国农村人口约8 8 8 亿，占人口总数的7 0 1 ， 可以预见农村污水的排放量之大。随着乡镇、农村的进一步发展和农民生活水 平的提高以及农民生活方式逐步城市化，如抽水马桶和洗衣机的普及，农村生 活污水的排放量不断增加，2 0 1 0 年，我国村镇污水排放量约2 7 0 亿吨【8 】。 ( 2 ) 水质、水量波动大 农村生活污水水质水量因地区性经济程度、生活习惯与习俗、生活方式以 及季节的差异而有着较大的不同。经济水平低的农村卫生洁具或卫生间的排水 较少，主要是洗涤、沐浴等生活污水，人粪尿大部分用于还田，少部分由于没 有卫生洁具或合理的集水系统，收集难度较大。经济水平高的农村还包括卫生 间的生活污水。不含粪便污水的氮磷含量较低；含粪便污水的磷氮含量特别高【9 1 。 农村生活污水水质不稳定，不同时段的水质不同，可生化性好，一般不含重金 属和有毒有害物质，但含有较多的合成洗涤剂以及细菌、病毒、寄生虫卵等【l o 】。 与城市用水不同，农村用水一般以河水、井水和自来水结合使用，自来水 为饮用水源，河水、井水作为辅助用水用于衣物洗涤、冲刷地面、饲养家禽等。 一般农村生活污水量都比较小，污水排放不均匀，水量变化明显，瞬时变化较 大，日变化系数一般在3 0 - 5 0 之间，在某些变化较大的情形下甚至可能达到 1 0 0 以上。由于农村居民生活规律相近，农村污水的排放一般在上午、中午、 下午各有一个高峰时段，夜间排水量小，甚至可能断流，即无水排放呈不连续 状态。当该村镇为旅游地区时，不仅昼夜变化系数大，而且季节性变化系数亦 较大。 1 2 3 农村生活污水排放特征及途径 农村生活污水一般呈粗放型排放，显著特征是间歇排放、排水量少且分散、 远离排污管网及大水体、水环境容量小、污水处理率低、管理水平低和瞬时变 化较大。另外，因受人口密度、经济结构、作物组成、节水水平、水资源条件 等多种因素的影响，各省农村的用水指标值差别很大，从而导致不同地域农村 生活污水的产生和排放特点也存在很大的差异。冲厕污水的排放量与给水方式 3 武汉理工大学硕士学位论文 和水平直接相关，一般自来水普及率越高，冲厕污水的排放量越大；洗米、洗 菜、洗澡污水沿排水管道或害沟排放，然而，如果渗漏情况非常严重，污水沿 排水沟渠几乎全部就地下渗【1 1 】。 农村一般很少有完善的污水收集系统，居民基本上将生活污水通过房前屋 后的小沟或小渠排放到附近的水体，有时会直接将污水洒向地面，或将部分可 用的生活污水用来喂猪等。农村生活污水的排放途径主要有：直接洒向地面、 就近排入河道、通过下水道入河等。建设部的村庄人居环境现状与问题调 查报告，对我国具有代表性的9 个省4 3 个县7 4 个村庄的入村入户调查表明， 9 6 的村庄没有排水渠道和污水处理系统，生产、生活污水随意排放。8 9 的 村庄将垃圾堆放在房前屋后、坑边路旁甚至水源地、泄洪道、村内外池塘，无 人负责垃圾收集与处理。农村污水直接排放，造成河流、水塘污染，影响村民 居住环境，严重威胁农民的身体健康【1 2 1 。 其中，对太湖附近农村调查结果表明：绝大部分农村生活污水未经处理便 直接排放。生活污水就近排入河流的约占4 1 8 ；先排入下水道，然后入河的约 占3 3 8 ；洒在地面的约占1 4 4 。农村生活污水和村落地表径流中氮、磷对水 体污染的贡献率分别为2 9 和3 4 ，是水环境污染的主要污染源【1 3 】。 在上海散落的自然村落中，生活污水没有经过任何处理，直接排放到附近 的河道中，或通过房前屋后的明沟排入河道。部分居民的生活污水看似排放地 面上蒸发掉，其最终的去向也是通过渗流或地表径流进入附近的河道。上海农 村有一半人口是外来务工人员，这些外来人员租住了当地的老房子，大都卫生 条件较差，没有抽水马桶等卫生设备，外来人员常将粪便等排泄物直接倒入河 道【1 4 】。 1 2 4 部分农村生活污水排放现状调查 由于经济发展水平较低，管理落后，生活设施不健全，缺乏污水和垃圾处 理的环保设施，加上长期以来农民形成的不良生活习惯，如随意堆放垃圾、随 地倾倒污水等，使得农村环境逐渐恶化。虽然农村人口分散，但由于人口数量 多，几乎没有生活污水收集和处理措施，使农村生活污染源成为影响水环境的 重要因素，且随着农村生活方式的改变而加剧【l5 1 。 农村生活污水是农村居民生活活动所产生的，其数量、成分、污染物浓度 与居民的生活习惯、生活水平和水资源的享有状况有关。国内外开展过对生活 4 武汉理工大学硕士学位论文 污水产生规律及氮磷负荷的研究，主要集中于城市社区和农村地区的生活污水 及其治理与综合利用方面【1 6 - - 2 0 ，结果发现，在不同的农村地区，排放污水中的 有机物( c o d c ，) 浓度差别很大，如我国南方地区最低只有几十m g l ，而北方地区 c o d c ，有时高达几百m g l 。 现根据我国不同地域特点，分别阐述不同农村的生活污水水质水量情况和 排放现状。 ( 1 ) 北方农村状况 天津市农村 天津市1 2 个区县中1 2 0 个农村居民的人均污水产生量为1 2 8 吨月【2 1 1 ，与 全国农村地区人均污水产生量基本一致。在调查区县中，污水产生量最多的为 2 1 1 吨月人，最少的为0 1 5 吨月人。污水排放方式有明沟排放、暗沟排放、 随意排放和管道排放，其中以明沟排放和暗沟排放两种方式所占比例最高。污 水排放地点有河流、坑塘、农田和处理点，其中以河流和坑塘两种排放地点最 多。 青岛市农村 青岛市崂山水库上游某村小区的9 个楼座，现已搬入住户2 0 0 户，约8 0 0 人，计划住满后近4 0 0 户，1 5 0 0 多人。小区污水主要来源于卫生用具、洗浴、 厨房等日常生活污水的排放，现污水排放量为6 0 , - , 1 0 0 m a d 。经过采样测试，进 水c o d c ，在2 1 6 3 7 0 m g l 之间，b o d s 为9 4 1 3 8 m g l ，s s 为8 8 - 1 6 0 m g l ，p h 值为6 5 9 0 ，b o d j c o d c r i 3 2 2 1 。该村生活污水处理采用厌氧生物滤池、毛细 管润湿式污水自然净化法组合工艺，基建投资和运行费用低，工艺简单，易维 护，不需要投加化学药品，没有复杂的机械设备，对运行人员技术水平要求不 高。 ( 2 ) 南方农村状况 江苏省农村 对江苏南部、中部、北部的三个典型村进行现状调查显示口3 1 ，苏南农村人 均生活排水量为4 0 - - , 5 0 l d ，苏中为2 5 3 0 i d ，苏北为2 0 , - , 2 5 l d ；c o d 浓度为 1 2 0 - 4 0 0 m g l ，b o d 5 为8 0 - - 2 0 0 m g l ，s s 为7 0 - 2 2 0 m g l ，污水的可生化性较好。 东南大学1 3 1 对太湖流域有代表性的自然村农户的用水及排水情况做了调查 和实测。从农户污水的排放现状分析发现，新、旧两类居住区存在较大的差异。 新居住区农户生活水平较高，有卫生洁具的住户达到6 0 以上，平均每户用水 量达1 0 - - 1 4 吨月；旧居住区农户基本无卫生洁具，平均每户用水量仅3 - - 5 吨 5 武汉理工大学硕士学位论文 月。新居住区人均污水排放量在8 0 l c a p d 左右，旧居住区为3 0 - 4 0 l c a p d ，新 旧居住区人均污水排放量相差一倍以上。从污水水质上看，旧居住区农户的污 水c o d 浓度较高，日平均可达7 8 0 - - - - 1 3 4 9 m g l ，而新居住区为3 5 0 - 4 5 0m g l ， 旧居住区有机物浓度是新居住区的2 - 4 倍。在氮、磷浓度方面上，新旧居住区 相差不大。t n 浓度最高为7 0 - - 8 0 m g l ，平均为3 6 m g l ：t p 浓度最大为4 5 6 s m g l ，平均为2 8 m g l 。污水b o d c o d 约为0 5 ，适合采用生物处理，部分 污水碳氮比失调，不利于生物脱氮。与新居住区相比，旧居住区污水排放量小、 有机物浓度高、t n 与t p 浓度低。这种差异的主要原因在于1 日居住区居民经济 条件相对较差，水经过反复使用后才排放，造成有机物浓度较高，同时由于旧 居住区农户基本没有使用卫生洁具，生活污水中粪便成分较少，因而t n 、t p 浓度偏低1 2 引。 四川省农村 对四川省境内岷江流域部分农村生活污水排放情况的调查结果显示【2 5 】，农 村生活污水的水质变化范围极大。其中，s s 为1 0 0 - 5 0 0 m g l ；c o d c r 为6 2 0 6 3 1 4 0 5 m g l ：n h 3 - n 为3 5 9 - - - 4 0 5 0 m g l ：t p 为0 4 5 - - 1 2 1 l m g 1 , ：p h 值变化也 较大，但一般p h 值均在6 - - 9 。另外，农村生活污水量较小、变化大，如果没有 完善的污水管网系统很难收集；一般洗衣服时，污水排放量较大；污水排放量 全天不稳定，上午、中午、下午均有峰值，深夜很少有污水排放；居民做饭、 洗衣服的时间有所差别，导致每天的污水量变化规律不一致，并且各地的污水 量变化规律也不一致；调查发现四川地区农民的污水排放量为7 0 1 1 0 l c a p - d 。 广东省农村 广东省农村生活污水的人均日排放量为7 1 l c a p d ，日变化系数在3 0 5 0 之 间。生活污水中的s s 、c o d c r 、n h 3 n 、t p 浓度分别为5 9 , - , 1 0 7 m g l 、1 8 2 - - , 3 5 0 m g l 、 0 2 6 , - - 1 4 3 m g l 、1 9 - 2 3 3 m g l ，污水的可生化性较好。全省农村污水处理设施共 2 7 4 处( 规模普遍在2 0 0m 3 d 以下) ，约占全省自然村总数的0 1 9 。处理工艺 以“厌氧、生态处理为主，其中2 0 6 处采用单一工艺，6 8 处采用组合工艺。 云南省洱海流域农村 针对云南省洱海流域6 5 4 个村落污水的现场调查【2 6 】得出：( 1 ) 洱海南部区 村落用水主要为井水或自来水；洱海东部区居民用水主要为井水，但临海村落 和环海路附近的村落多使用取自洱海的自来水；洱海西部区一些村庄从水塔引 溪水用，一些只能使用地下井水作为水源；洱海北部区用水来源主要为河流水、 地下水和湖泊水。( 2 ) 洱海南区村落、西区村镇和东区少数临近洱海的村落， 6 武汉理工大学硕士学位论文 由于来水水量充足，水质较好，又以自来水形式供水，村镇人均日人均用水量 为1 0 0l ；东区位于山区的村落和洱海北区，因水质受到污染，经济水平较低， 用水量约仅5 0 , - - 6 0 l d 。( 3 ) 洱海流域排放污水的方式主要有三种：直接泼洒于 地面，倒入村落沟渠中，直接排入洱海。 滇池流域农村 以滇池流域大清河下游张家庙村为研究区域【2 7 1 ，该区为典型城郊居民生活 区，住房多为居民自己建造，3 - - - 6 层不等，其中沿道路四周第一层为铺面，顶楼 自家居住，中间为出租房或旅店，多是外地务工或短期劳工及其家属生活居住。 研究结果发现，污水中t n 、1 1 p 的浓度分别达( 1 3 6 8 5 + 1 2 6 4 - 1 7 8 8 5 4 - 2 2 5 5 ) m g l 和( 1 2 0 5 4 - 0 7 4 1 7 0 7 + 3 0 5 ) m g , ，其中氮主要以p n 、n h 3 - n 和d o n 为主； 磷主要以p 0 4 3 p 、p p 为主。t n 、t p 浓度极高，主要是由于居民房屋建设各自 为主，生活污水、尿液和粪便通过自家管道直接进入房屋旁的明排水渠，生活 垃圾随意丢放，腐臭液流入明排水渠。流量和各污染物浓度有一定的正相关性， 但当流量持续增大时，浓度呈下降趋势。一天之中排放污水流量和污染物浓度 高峰出现在上午、中午和夜晚，低谷出现在清晨和傍晚；流量和污染物浓度一 周内工作日与非工作日的变化差异不显著；同一月份之中只有溶解态氮( d 峋、 溶解态磷p ) 浓度各天之间差异显著；不同月份之间污水流量、t n 、d n 、d p 浓度差异显著。 滇池湖滨地区【2 引，蔬菜、花卉种植业较为发达，人畜粪肥常集中于蔬菜地 和花卉种植棚附近，家庭式冲洗厕所近期没有可能推广和普及。该地区农村污 水水质状况的调查结果见表1 1 。通过数据分析得出，其水质状况和城市污水有 明显差异，污水中的氮磷含量、特别是磷含量高于城市污水，最高值凯氏n 达 表1 1滇池湖滨地区农村污水水质抽样分析结果单位：m g l 采样地点 c o d c t b o d 5 s s凯氏n n h 3 - n t p 古城镇 2 9 11 1 44 2 0 1 9 3 82 4 4 4 2 4 晋宁县城 2 6 82 2 91 0 4 01 7 1 21 2 0 94 2 1 新街乡 1 0 9 9 7 9 6 6 4 05 5 6 73 8 7 31 7 4 4 小梅子村 9 8 08 8 41 4 8 o 3 5 8 22 2 7 21 8 8 8 斗南村 1 1 7 69 5 41 0 07 1 13 6 92 0 6 矣六村 2 3 1 3 2 0 3 61 1 4 6 01 9 7 01 0 8 31 5 1 3 官渡镇 2 9 0 12 6 6 81 9 1 03 8 4 01 3 3 01 0 7 1 7 武汉理工大学硕士学位论文 5 5 6 7 m g l 、t p 达18 8 8 m g l 。 1 2 5 农村生活污水处理的难点 由于重视不够、治理资金短缺和对农村水体环境保护意识的淡薄，我国农 村地区的生活污水基本上未经过处理就直接排放，处于放任自流的状态。未经 处理的生活污水肆意排放，严重破坏了农村的生态平衡，直接威胁着广大农民 群众的身体健康以及农村的经济发展。一方面，未经处理的生活污水自流到地 势低洼的河流、湖泊和池塘等地表水体中，严重污染各类水源，加剧了水环境 的污染，特别是农村生活污水中富含氮磷，从总磷排放负荷来看，生活污水占 6 0 ，是引起水体富营养化的重要原因：另一方面，生活污水也是疾病传染扩散 的源头，容易造成部分地区传染病、地方病和人畜共患疾病的发生与流行。农 村生活污水的处理已经成为控制面源污染亟待解决的问题。 农村缺乏规划，居住分散，地基高低不平，施工难度较大，使得污水收集 系统的投资费用较高；农村资金相对缺乏，经济和技术力量薄弱，要求采用的 工艺成本低、运行费用低；农村环保意识淡薄，村民对污水治理工作的必要性 缺乏了解和重视；专门针对农村污水的相应的规定和管理制度不够健全。生活 污水的治理更为艰巨。 另外，家庭生活设施使用而产生的废水是生活污水的主要来源【2 9 】。科学技 术的进步和生活方式的多样化，人们对水的需求呈多样化趋势，越来越多的不 同成分的日常消费品大量使用，使生活污水的组成成分复杂化，有些地区，生 活污水中还容纳一定量的工业污水，成分更加复杂。b u t l e r 等的研究表明【2 9 1 ，不 同生活设施对生活污水水质和水量的影响是不相同的。厕所废水对生活污水成 分影响程度最大，特别是氨盐含量高，排放时间集中在晚上，占夜间排放量的 6 0 9 0 ；厨房洗碗污水中正磷酸盐比例较高，排放高峰期出现在早上和 晚上6 1 0 。居民的生活习惯和作息时间因地区、季节和民族习俗而异，家庭生 活设施的使用情况与当地经济条件、居民生活水平、年龄结构和消费群体等密 切相关。 综合各方面的资料表明，实施农村、小城镇污水处理的难点主要有： ( 1 ) 生活污水成分日益复杂，波动性很大，难以正确评估生活污水的污染 负荷及其昼夜、季节性变化，影响到生活污水处理方法的正确选择、处理工艺 与污染物去除方案的合理设计【3 0 】。 武汉理工大学硕士学位论文 ( 2 ) 污水处理工艺与技术的选择，受到当地社会、经济发展水平的制约和 地方保护主义或其他人文因素的抵制。 ( 3 ) 当地自然与生态条件( 如气温、降水、风向和土壤等) 对所选择的处 理工艺与处理技术有负面影响，使其不能发挥正常效力。 ( 4 ) 人口少，用水量标准较低，污水处理规模小，经济和技术力量薄弱， 要求采用的工艺成本低、运行费用低、维护管理简单。 1 2 6 农村生活污水处理现状 国外许多国家对农村生活污水的处理研究进行较早，取得了一定的成就， 也有较为成熟的技术，其中有些宝贵的经验值得我国借鉴，但大多拥有自身的 特点，不能适用于我国农村的具体情况。 目前，在欧洲和北美已有2 0 * o - - - 3 0 的人口利用小型污水处理设施处理生活 污水，其中稳定塘被广泛利用，9 0 建在人口少于5 0 0 0 的小城镇，但该工艺基 本不具备除磷脱氮功能。1 9 9 1 年，欧洲颁布了农村生活污水处理标准p 1 1 。美国、 西班牙颁布了农村污水处理技术的工艺选择和设计指导性纲领，西班牙政府规 定人口少于2 0 0 0 的村镇必须在2 0 0 5 年底前建立污水处理系统，还建立了负责 农村污水处理技术推广使用的专门机构。挪威政府通过颁布法律，对污水就地 处理进行管理，并对具体指标的处理与排放做出了详细规定。 日本【3 2 】农村污水处理协会研制的j a r u s 模式，共有1 5 种不同型号装置， 主要采用物理、化学与生物措施相结合的处理过程，可分为两大类：一类采用 生物膜法，污水通过塑料制成的滤层，上面附有微生物；另一类是采用浮游生 物法，通过漂浮在污水中的微生物发挥氧化作用。 韩国【3 2 】农村的居民分散居住，研究了一种湿地污水处理系统，湿地上多种 植芦苇、香蒲和灯心草等，使污水中的污染物质经湿地过滤后或被土壤吸收， 或被微生物转变成无害物。这种方法能耗少，维护成本低。 澳大利亚【3 2 】最近几年提出一种“过滤、土地处理与暗管排水相结合的污水 再利用系统 ，称之为“非尔脱高效、持续性污水灌溉新技术，主要目的是利 用污水进行作物灌溉，通过灌溉土地处理后，再用地下暗管将其汇集和排出。 该系统可以满足作物对水分和养分的要求，同时降低污水中的氮、磷等的含量。 我国对农村污水的研究起步较晚，且规模较