污水檢查井內氧組分調查分析

中國市政工程華北設計研究總院有限公司，陜西 西安 710018

1 不同區域污水檢查井內氧組分分布調查

目前，國內外對污水管道內氧組分的調查較少，全面調查某區域污水管道內氧組分分布情況將耗費大量的人力和物力，污水成分不同管內淤泥沉積不同，管內微生物對有機物降解后釋放的氣體組分也不同。為此，文章調查了西北某地區代表性的醫院、商業區、居民區周邊部分污水檢查井內氧組分分布情況。整個檢測點的選擇遵循代表性、可行性等原則，調查時間為9月，平均氣溫32℃，采用JSA抽吸式測氧儀（精度0.3%）在每次實驗前校核。污水檢查井內氧組分分布如表1所示。

表1 污水檢查井內氧組分分布

由表1可知，污水檢查井及污水管道運行時間為2～3年，檢查井蓋小孔為堵塞，井室深度為2.0～4.2m。不同區域污水檢查井氧組分分布接近空氣中含量，且井室自上而下分布較為均勻。商業區周邊污水檢查井內氧組分含量較其他區域均勻，與空氣中氧組分差值較大。商業區內污水含有機沉淀物較多，淤積至管底的沉泥較多，底部沉泥中好氧微生物消耗氧氣，氣水界面處發生質量傳遞，空氣中氧組分溶解在污水中，導致污水管道上部及檢查井內氧組分含量減少。居民區周邊污水檢查井內氧組分接近空氣中含量，較其他幾個區域變化較小。居民區排水規律性明顯，污水組分較為單一，發生淤積情況較少，污水管道內消耗氧組分的生物反應概率較低，因此氧組分含量接近空氣中含量。

2 不同水流流態對污水井內氧組分的影響

污水檢查井內氧組分變化的影響因素較多，有研究表明，污水管道內生物降解速率與管內生物群落、管底生物膜、沉積有機物等有關[1]。此次調查選取居民區周邊分流制污水檢查井內主管道頂平接、跌水連接處井內氧組分變化情況。調查管道運行時間為2～3年且管內底淤積情況不明顯，時間為8—10月，每次檢測后用橡皮泥堵密封檢查井蓋小孔。管頂平接井內氧組分分布如圖1所示，由圖1可知，15d后污水井內氧組分含量增加且分布均勻，接近空氣中含量。一方面，監測時間為降雨過后，在居民區上游可能存在雨污混接，導致污水管道流量增加，管底沖刷嚴重，地面雨水卷吸大量空氣進入污水管道，氣水混合物在移動過程中氣體逐漸釋放在污水管上部凈空區域。另一方面，9月中旬正值人員流動大、排水較密集，污水管內水位波動較大時極容易形成淤積現象，污水管道內發生好氧生物反應概率提高，60d后井內氧組分含量逐漸降低且在井內分布均勻[2]。

圖1 管頂平接井內氧組分分布

跌水連接井內氧組分變化規律如圖2所示，由圖2可知，隨監測時間的延長污水井內氧組分含量逐漸增加且井內氧組分含量分布不均，降雨過后井內氧組分總量高于初始，30d之后井內氧組分總量持續上升。一方面，井內污水流量增加，井內跌水擾動加劇，井蓋與井座接觸邊緣有部分空氣進入。另一方面，井內氧組分含量在水面表層附近較少，跌落水流長時間沖擊檢查井墊層，卷吸部分氣體進入井內，氣水混合物在井內發生質量交換，導致水面附近氧組分逐漸減少。

圖2 跌水連接井內氧組分變化規律

3 管道淤積時檢查井內氧組分調查

污水干管管徑較大，管內水流流速小，長距離輸運后井內淤積嚴重，加之管道清淤不及時等原因，輸運污水過早出現堵塞溢流等現象。污水管內流速變小時，水流中懸浮顆粒物質極易沉降，干管下游管內淤泥沉積厚度越大[3]。此次觀測污水檢查井位于主干管位置，管道直徑為1000mm，檢測井深6.7m，初始井蓋小孔堵塞，監測時間為60d，不同監測斷面處氧組分分布如圖3所示。

圖3 管頂平接井內氧組分隨時間變化

由圖3可知，初始井內氧氣含量由井蓋至井內底污水表層，氧含量逐漸降低。堵塞15d后，井蓋至井底4m處氧氣含量增加，一方面，暴雨過后上游合流制排水管網流量劇增，管內水流擾動加劇，對管底沉積物沖刷嚴重，管內發生厭氧消耗氧組分的生物反應概率較低。另一方面，降雨過后管內水質有一定變化，地面徑流將大量金屬污染物（如銅、鉛、鋅等）帶入管道內，加上溫度、水中pH值等變化，發生厭氧反應的趨勢降低。在第30d后，管內不同位置氧氣濃度逐漸降低，在井內污水表層氧氣濃度最低達1.69%，處于極端厭氧環境。在距離井蓋0.1m處，氧氣含量變化反常，其原因可能是測量時井內自身壓力略小于外界，打開井蓋小孔時有部分空氣進入。當支管跌水接入主管道時，井蓋小孔部分堵塞，井內氧氣分布隨時間變化如圖4所示。

圖4 跌水式井內氧組分隨時間變化

由圖4可知，初始井內氧氣分布不均，從井蓋至井內底氧氣含量逐漸減小，尤其在跌水口下方井內氧含量變化明顯。井蓋小孔及井蓋與井座接觸邊緣密封15d后井內氧氣總量減少。在跌水口下方井內氧組分減少明顯，原因可能是井內跌水高度較大，跌落水流攪動作用有限，上層富裕氧氣難以快速遷移至底部。在堵塞30d后井內氧氣分布較均勻且總量降低，由于9月初居民區污廢水排放量增加，跌落水流紊動加劇，井內氣體混合強烈，而在堵塞45d后從井蓋至底部水面附近，氧氣逐漸較少，最大與最小值相差約1.1%。隨著監測時間的延長，井內水溫逐漸降低，污水管道內生物降解速率減慢。

4 結論

通過對不同區域周邊污水檢查井內氧組分的調查發現，在商業區周邊污水管道容易淤積并引起污水管道內發生厭氧生物反應，消耗污水管道上部氧組分，容易產生有毒有害氣體；污水檢查井小孔堵塞后，管頂平接與跌水接入對管道內氧組分含量影響較大，尤其在跌水口下部氧組分含量較高；在污水管內底部有淤積時，井內氧組分由下至上呈增加趨勢，而在跌水檢查井內氣體分布相對均勻，氧組分總量變化較小。