村鎮級海島生活污染物排放規律及特性研究

董瑞程 丁志斌 陳曉 郭浩男 李鑫

摘要 [目的]研究村鎮級海島生活污染物排放規律及特性。[方法]通過實地調查、統計分析與試驗檢測，研究了村鎮海島生活垃圾、生活污水產生規律和理化特征。[結果]外伶仃島和東澳島生活垃圾人均產量分別為1.147和1.093 kg/d;物理組分中廚余（36.51%～42.69%）含量最高，其次為紙類和塑料;兩島垃圾含水率為51.55%～58.76%，熱值為4 793～5 567 kJ/kg。外伶仃島生活污水排放系數為0.425，居住區近岸海水NH3-N和TN濃度為最大背景值的3.78倍和3.09倍，污水處理廠出水水質達到城鎮污水處理三級標準;東澳島生活污水排放系數為0.386，居住區近岸海水NH3-N和TN濃度分別為最大背景值的9.48倍和3.31倍;污水處理廠出水水質達到城鎮污水處理一級A標準。[結論]該研究為海島生活垃圾和生活污水處理提供依據。

關鍵詞 海島;生活污染物;排放系數;理化特性

中圖分類號 X501文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）34-0053-03

海島是我國海洋國土的重要組成部分，也是海洋經濟發展及國防建設的重要基點。海島工業污染源較少，生活垃圾和生活污水是海島的主要污染來源;隨著海島的開發和建設大力推進，生活垃圾和污水產量日益增加[1-3]。海島生活垃圾處理方式和設施的選擇，必須根據海島生活垃圾產生現狀和理化特征等基本資料和實際情況進行設計。國內對生活污染源的研究主要集中于內陸農村地區，海島地區生活污染物排放規律、理化特性研究較少。我國海島大部分面積較小，多為村鎮級海島。筆者以廣東省2個村鎮級海島（外伶仃島、東澳島）為研究地點，對生活垃圾產生量、理化特性和生活污水排放系數、污染物濃度進行研究。

1 資料與方法

1.1 研究區域概況

外伶仃島和東澳島是廣東省珠江口典型的2個有居民海島。外伶仃島是珠海市萬山區擔桿鎮政府所在地，珠三角地區進出南太平洋國際航線的必經之路，距離珠海50 km，北距香港長洲11 km，面積4.23 km 常住人口1 000多人。東澳島位于珠江口萬山群島中部、珠海市香洲區東南部，距離珠海香洲港30 km，面積4.65 km 常住人口1 500多人（圖1）。目前2個海島經濟結構以漁農業和旅游業為主，5—10月為旅游旺季，11月—次年4月為旅游淡季。

1.2 試驗方法

生活垃圾：磅秤稱量法稱取質量，烘干法測含水率，灼燒法測定灰分，氧彈燃燒法測熱值。生活污水：玻璃電極法測pH，重量法（GB 11901—1989）測定SS，快速消解分光光度法（HJ/T 399—2007）測定COD，納氏試劑分光光度法（HJ 535—2009）測定NH3-N，堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法（HJ 636—2012）測定TN，鉬酸銨分光光度法（GB 11893—1989）測定TP。

1.3 采樣時間和地點 2018年冬季、夏季各采樣一次，生活垃圾樣品采集于海島垃圾轉運站，生活污水采集于海島污水處理廠。

2 海島生活垃圾特點

2.1 垃圾產量

海島垃圾除了常住居民產生的部分外，還包括外來游客旅游消費過程中產生的垃圾。從外伶仃島和東澳島生活垃圾各月份產量和旅游人數（圖2）可以看出，旅游人數變化對海島垃圾產量影響較大，生活垃圾產量和游客數量變化趨勢基本一致，表現為夏秋季高、春冬季低。通過海島常住人口和旅游人口數量以及各月份垃圾產量，計算得出外伶仃島和東澳島各月份人均生活垃圾產量分別為1.147和1.093 kg/d。2個海島人均垃圾產量高于廣東省大陸農村地區產量（0.310～0.820 kg/d）[4]，也高于大陸農村地區平均值（0.521 kg/d）[5]。

2.2 物理組分

海島生活垃圾物理組分如表1所示，其中廚余含量最高，占總量的36.51%～42.69%，較全國生活垃圾廚余平均含量（55.86%）偏低[6];紙類含量為14.16%～18.52%，塑料含量為12.89%～17.70%，高于我國內陸典型村鎮含量。海島紙類和塑料較高的原因是海島大部分物資靠貨船外運，運輸過程中紙箱、泡沫箱以及塑料包裝袋垃圾較多，其中許多為可回收廢品。貝質類垃圾占總量的6.81%～10.03%，主要為貝殼、海螺、魚骨等，其主要化學成分為碳酸鈣，可作為建筑骨料使用。目前2個海島生活垃圾混合收集，經壓縮后船舶運輸至大陸填埋處理。海島生活垃圾應分類收集，廢紙箱、泡沫箱、瓶罐、金屬可回收再利用。

2.3 含水率、熱值

含水率和熱值是選擇生活垃圾處理方式的重要參數。垃圾持續焚燒所需最低熱值為5 000 kJ/kg[7]，我國典型村鎮生活垃圾熱值為2 401～4 556 kJ/kg[8]。外伶仃島生活垃圾冬季含水率和灰分含量分別為51.55%和14.05%，夏季分別為58.06%和10.71%;東澳島生活垃圾冬季含水率和灰分含量分別為52.56%和14.14%，夏季分別為58.76%和9.85%。2個海島冬季熱值分別為5 567和5 050 kJ/kg，夏季熱值分別為4 989和4 793 kJ/kg，基本上滿足焚燒處理要求。物理組分對垃圾熱值影響很大，垃圾的燃燒發熱主要來自于塑料、紙類、木葉等[9]。珠江口海島生活垃圾熱值高于我國內陸典型村鎮垃圾熱值，主要是由于海島垃圾中塑料、紙類含量較高。

3 海島生活污水特點

3.1 污水排放系數

污水排放系數是污水處理工程設計的關鍵參數，農村地區污水排放系數范圍較大。北京市城鄉結合部、平原和山區村莊的污水排放系數分別為0.6～0.9、0.3～0.7和0.2～0.6[10]，安徽省農村平均產污系數為0.57[11]。對2個海島污水處理量和用水量統計，得到各月份污水排放系數如圖3所示。

外伶仃島全年污水排放系數為0.320～0.498，其中7月份排放系數最高，4月份排放系數最低，全年平均值為0.425;東澳島全年污水排放系數為0.267～0.519，其中7月份排放系數最高，12月份排放系數最低，全年平均值為0.386。海島污水排放系數低于大陸城市生活污水排放系數，一方面由于海島用水去向多，船上污水、海產品加工廢水及娛樂廢水難以進入管網收集;另一方面海島地質為基巖，污水管網鋪設困難，一些散戶和偏遠的商戶產生的污水并未接入收集管網。因此在海島污水處理體系規劃中，要著重考慮海島地質地形、居民區分布以及遠期建設規劃，合理布置污水管網。

3.2 水質污染狀況

對外伶仃島居住區近岸海水以及島上水塘和水庫水質進行檢測，結果如表2所示。依據《地表水環境質量標準》（GB3838—2002），水塘COD、TN濃度在Ⅴ類地表水濃度范圍，水庫TN濃度超過Ⅴ類地表水濃度限值。兩處碼頭近岸海水中NH3-N濃度超過《海水水質標準》（GB 3097—1997）規定的Ⅳ類海水無機氮濃度。珠江口海域NH3-N濃度為0.009～0.801 mg/L，總氮濃度為0.30～3.53 mg/L，TP濃度為0.010～0.266 mg/L [12-13]。外伶仃島近岸海水NH3-N和TN濃度平均分別為海域背景值最大值的3.78倍和3.09倍，東澳島近岸海水NH3-N和TN濃度分別為海域背景值最大值的9.48倍和3.31倍，TP濃度都在海域背景值范圍內。由于無其他污染源，島上生活污水仍有部分直接或間接污染到島上地表水和近岸海水，使得水體中NH3-N和TN含量偏高。

3.3 污水處理效果

外伶仃島污水處理廠采用活性污泥+AAO+紫外消毒處理工藝，由于接納轉運站的垃圾滲濾液，進水污染物濃度較高;東澳島污水處理廠采用接觸氧化+氯消毒處理工藝，其進出水水質檢測結果如表3所示。外伶仃島出水水質達到城鎮污水排放三級標準，東澳島污水處理廠出水水質達到城鎮污水排放一級A標準。從污染物去除率來看，外伶仃島污水處理廠COD去除率較高，而東澳島TN、TP去除率較高，SS、NH3-N去除率兩者相差不大。外伶仃島污水處理廠污水中氮磷去除率較低，可能原因是厭氧池、缺氧池運行不穩定，反硝化過程受到阻礙。

4 結論

（1）珠江口外伶仃島和東澳島生活垃圾夏秋季產量較高，冬春季產量較少，人均垃圾產量分別為1.147和1.093 kg/d;物理組分中廚余含量最高，占總量的36.51%～42.69%，其次為紙類和塑料;生活垃圾含水率為51.55%～58.76%，熱值為4 793～5 567 kJ/kg，平均值為5 100 kJ/kg，適合焚燒處理。

（2）外伶仃島污水排放系數為0.425，居民區附近海水NH3-N和TN濃度分別是珠江口海域最大背景值的3.78倍和3.09倍，污水處理達到城鎮污水排放三級標準;東澳島污水排放系數為0.386;居民區附近海水NH3-N和TN濃度分別是珠江口海域最大背景值的9.48倍和3.31倍，污水處理達到城鎮污水排放一級A標準。

參考文獻

[1]張云，李雪銘，景昕蒂，等.我國海島周邊海域使用的基本狀況[J].海洋環境科學，2013，32（1）：147-149.

[2]陳海濱，楊龑，楊禹，等.旅游型海島生活垃圾污染及其控制[J].環境衛生工程，2016，24（1）：27-29.

[3]陳培雄，相慧，王琪，等.偏遠海島地區生活垃圾處理模式研究[J].環境工程，2016（S1）：722-725.

[4]高海碩，陳桂葵，黎華壽，等.廣東省農村垃圾產生特征及處理方式的調查分析[J].農業環境科學學報，2012，31（7）：1445-1452.

[5]韓智勇，費勇強，劉丹，等.中國農村生活垃圾的產生量與物理特性分析及處理建議[J].農業工程學報，2017，33（15）：1-14.

[6]MIAN M M，ZENG X L，NASRY A A N B，et al.Municipal solid waste management in China：A comparative analysis[J].Journal of material cycles & waste management，2017，19（3）：1127-1135.

[7]關瑩.城市生活垃圾焚燒技術概述[J].電站系統工程，2010，26（2）：74.

[8]岳波，張志彬，黃啟飛，等.我國6個典型村鎮生活垃圾的理化特性研究[J].環境工程，2014，32（7）：105-110.

[9]MENG A H，LI Q H，JIA J Y，et al.Effect of moisture on partitioning of heavy metals in incineration of municipal solid waste[J].Chinese journal of chemical engineering，2012，20（5）：1008-1015.

[10]廖日紅，顧華，申穎潔，等.北京市農村生活污水排放現狀調研與分析[J].中國給水排水，2011，27（2）：30-33.

[11]劉曉慧.安徽省農村生活污水成分特征與排放規律研究[D].合肥： 合肥工業大學，2016.

[12]謝群，施玉珍，張際標，等.珠江口海域春季富營養化現狀與影響分析[J].應用海洋學學報，2017，36（3）：356-364.

[13]張偉，孫健，聶紅濤，等.珠江口及毗鄰海域營養鹽對浮游植物生長的影響[J].生態學報，2015，35（12）：4034-4044.