水處理廠進水污染物濃度產生的影響及優化措施

劉 波

(太原市排水管理處，山西 太原 030006)

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水處理廠進水污染物濃度產生的影響及優化措施

劉 波

(太原市排水管理處，山西 太原 030006)

通過對太原市源頭生活污水與管網中污水的采樣監測，分析了排水管網對污水處理廠進水污染物濃度產生的影響，并探討了城市管網排水系統的優化方案，提出了一些提高污水廠主要污染物進水濃度的建議。

污水，城市管網，排水系統，污染物濃度

0 引言

由于城市排水管網及很多排污企業直接連接著污水處理廠，為此，負責收集和傳送城市污水，對污水處理廠降低COD起著關鍵作用[1]。在保持污水處理廠處理的水量不變，出水達標的前提下，對污水處理廠減少污染物和運行的效率起決定作用的因素就是進水的質量。排水管網和城鎮排水制度的弊端大大降低了城市污水的收集率。

1 污水的采樣與監測

1.1 監測目的

本文選擇太原市為主要研究對象，該地區的排水體制屬于截流式合流制，所收集的污水來源于生活污水和綜合性商業服務區等。通過分析排水管網中污水收集率和水量水質概況，分析出污水從源頭到到達地的輸送中主要污染物濃度減少的原因，所以必須分析管網中污水、餐飲污水及生活污水等水質情況。本文研究選擇主要污染物濃度的典型CODCr，下文簡寫COD。

1.2 采樣與監測方法

1)采樣方法。收集源頭的生活污水：利用瓢采集餐飲店或居民樓新產生的污水。污水洗過瓶子三回，隨后即刻裝瓶蓋緊。

收集管網中的污水：將污水主管上的檢查井啟開，在水面0.2 m～1 m以下利用采樣器收集污水(實際取樣深度要根據檢查井里的積水深度，收集流動性的污水)，用污水洗3次瓶子，隨后即刻裝瓶蓋緊。

2)監測方法。監測過程中采用現行國家和行業標準的布置樣本點、采樣與分析測試的方法等。

1.3 樣本點的布置

采集的數據顯示太原市處理的污水以綜合商業區、餐飲及生活污水為主。為增加采樣的科學性，在區域內均勻設置采樣點，包括集中居住區、綜合商業區、餐飲店集中區等。

1.4 采樣時間及頻次

1)集中監測時間：2016年7月—2016年10月。2)采樣頻次：為避免外界因素對采樣的影響，計劃采樣頻率是每4 h采集1次，3次/d，一個采樣點至少需要2 d。

2 主要污染物濃度監測結果

2.1 生活污水原水COD濃度監測結果

生活污水原水主要是從公共活動部門、居民生活設施剛排出，很快被收集到的污水。污水原水正確表明該地區生活污水的真實性。此次調查的取樣對象包括大型商業區、洗車行業、居民集中的居民新樓盤等。

該地區的生活污水最大概然值接近于污水廠進水COD值360 mg/L，這表明污水處理廠的進水設計具有合理性。概率密度函數圖像出現偏峰與拖尾，表明影響生活污水的COD濃度的因素有很多，城鎮的人均用水量為主要原因。

調查組分析對比了太原市早上(8：00～12：00)、中午(12：00～14：00)與傍晚(18：00～20：00)的生活污水COD值，得出生活污水COD濃度1 d內的變化規則。繪制出不同時間生活污水COD值的比較，見圖1。

圖1表明中午傍晚時分生活污水的COD濃度的平均值高于早上數值50 mg/L。調查組還發現中午、傍晚時居民生活污水水量也高于早上。主要原因是多數居民在中午傍晚進行正餐與大餐，排出的大量包含有機物的污水引起兩時段污水COD濃度明顯增高。但早上居民飲食較少，外出工作用水較少，所以早上生活污水COD濃度比中午、傍晚的值低。

2.2 污水廠進水COD濃度偏低因素及造成的其他影響

據調查在太原市生活污水源頭COD濃度平均值達360 mg/L左右，后來管網取樣數據顯示排入主管網與泵站的污水濃度早已比該數值小得多，表明在收集和輸送污水過程中其COD濃度下降到低水平。以下為分析影響污水廠COD濃度降低的原因。

1)雨污分流區域的雨污混接問題。太原市出現“雨污混接”[2]現象的原因為城鎮排水監管力度和措施不完善、污水管網落后、竣工驗收不嚴格。雨污混接造成多數城市建筑廢水等水源排進污水管網，極大影響了污水濃度。

2)污水在輸送過程中的降解。太原市污水管網總長726 km，在管網中污水的運輸距離較長。利用S—P計算出COD在該過程的降解情況，輸送距離5 km，則COD降解就會到5.63%～10.93%，因此太原市生活污水降解大大超過10%。

3 城市管網排水系統的優化方案

優化給排水主要包括：1)平面設計的優化，如優化樹法、決策圖法，思路：水流通暢、管線最短，工程量最小。2)基于平面設計的給排水工程優化，包括直接優化法與間接優化法。

3.1 直接優化法

1)兩相優化法。設計人員在進行排水管網水力設計時，先設計流量后算出流速，在兩者達到約束要求的前提下采用適合的管徑與充滿度，再設計管道坡度。兩相優化法從管徑與流速兩方面出發，與以上思路十分相符。2)電子表格法。借助EXCEL，VB和C++等軟件的統計與分析數據功能優化管網[3]。用戶借助電子表格篩選出最小費用。但應用范圍小，不適于復雜動態項目。

3.2 間接優化法

線性規劃法受益于導數極值原理，可以增強管網模型實用性。其將管網模型看作是求極值，通過函數求導求得極值，即最優解。不足之處是無法確定其單調區間的個數，不能確定得出的極值即最值。

4 提高污水廠主要污染物進水濃度的建議

4.1 建立健全城市排水管網工程監理和驗收體制

建設城市排水管道經常出現檢查井下沉變形、管道滲漏水，閉水實驗不合格等問題。以上問題會極大降低污水收集率，造成鋪設污水管網的道路斷裂下沉。GB 50319—2000建設工程監理規范要求全程現場監督關鍵部分與重要工序的質量。驗收工程時要測驗管道的滲水、閉水功能，嚴格審查管網附屬設施的材料和質量。

4.2 政府建立排污許可制度，統一管理

為避免“排污與治水分開”局面，新頒布《城市排水許可管理辦法》要求排水戶進行排污時必須申請排水許可證書，這為排水管理部門管理排水提供了法律依據。

4.3 采用數字化管理技術對城市排水管網進行管理

GIS和在線監測等計算機技術的發展，有利于排水管網管理問題的解決。在實際管理中要及時應對排水管網的事故，為維修排水管網制定科學合理的實踐方案，高效分析排水管網采集的在線監測數據，促進了排水管網的數字化管理理論的產生。它根據排水管網的動態模擬分析與網絡拓撲分析，建立起了操作更簡便高效的數字化管理模式，其具有完整的管網信息、及時更新的數據動態，增強了排水管網的管理能力。

[1] 汪志碧,王曉青,熊 英，等.三峽庫區泥沙對水污染物濃度測定值的影響研究[J].水利水電快報,2012,33(5):16-19.

[2] 曾思育,董 欣.城市降雨徑流污染控制技術的發展與實踐[J].給水排水，2015(10)：1-3.

[3] 丁宏翔,羅延齡.基于城鎮污水處理廠運行情況的城鎮生活污水污染核算方法——以滇池流域城鎮生活污水污染核算為實例[J].四川環境，2014，33(2)：49-52.

Inlet water pollutant concentration influence and optimal measures of the sewage treatment plant

Liu Bo

(TaiyuanOfficeofDrainageManagement,Taiyuan030006,China)

Through sampling monitoring living sewage and pipeline sewage of Taiyuan city, the paper analyzes the impact of drainage pipe network upon inlet water pollutant concentration of sewage treatment plant, explores urban pipe network drainage system optimizing scheme, and finally puts forward some suggestions of improving major pollutants inlet water concentration of the sewage treatment plant.

sewage, city pipe network, drainage system, pollutants concentration

2016-11-22

劉 波(1985- )，男，工程師

1009-6825(2017)04-0151-02

X703

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