污水檢查井內(nèi)氧組分調(diào)查分析

中國市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司，陜西 西安 710018

1 不同區(qū)域污水檢查井內(nèi)氧組分分布調(diào)查

目前，國內(nèi)外對污水管道內(nèi)氧組分的調(diào)查較少，全面調(diào)查某區(qū)域污水管道內(nèi)氧組分分布情況將耗費(fèi)大量的人力和物力，污水成分不同管內(nèi)淤泥沉積不同，管內(nèi)微生物對有機(jī)物降解后釋放的氣體組分也不同。為此，文章調(diào)查了西北某地區(qū)代表性的醫(yī)院、商業(yè)區(qū)、居民區(qū)周邊部分污水檢查井內(nèi)氧組分分布情況。整個(gè)檢測點(diǎn)的選擇遵循代表性、可行性等原則，調(diào)查時(shí)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(shí)驗(yàn)前校核。污水檢查井內(nèi)氧組分分布如表1所示。

表1 污水檢查井內(nèi)氧組分分布

由表1可知，污水檢查井及污水管道運(yùn)行時(shí)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(qū)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(yè)區(qū)周邊污水檢查井內(nèi)氧組分含量較其他區(qū)域均勻，與空氣中氧組分差值較大。商業(yè)區(qū)內(nèi)污水含有機(jī)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(fā)生質(zhì)量傳遞，空氣中氧組分溶解在污水中，導(dǎo)致污水管道上部及檢查井內(nèi)氧組分含量減少。居民區(qū)周邊污水檢查井內(nèi)氧組分接近空氣中含量，較其他幾個(gè)區(qū)域變化較小。居民區(qū)排水規(guī)律性明顯，污水組分較為單一，發(fā)生淤積情況較少，污水管道內(nèi)消耗氧組分的生物反應(yīng)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(tài)對污水井內(nèi)氧組分的影響

污水檢查井內(nèi)氧組分變化的影響因素較多，有研究表明，污水管道內(nèi)生物降解速率與管內(nèi)生物群落、管底生物膜、沉積有機(jī)物等有關(guān)[1]。此次調(diào)查選取居民區(qū)周邊分流制污水檢查井內(nèi)主管道頂平接、跌水連接處井內(nèi)氧組分變化情況。調(diào)查管道運(yùn)行時(shí)間為2～3年且管內(nèi)底淤積情況不明顯，時(shí)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(nèi)氧組分分布如圖1所示，由圖1可知，15d后污水井內(nèi)氧組分含量增加且分布均勻，接近空氣中含量。一方面，監(jiān)測時(shí)間為降雨過后，在居民區(qū)上游可能存在雨污混接，導(dǎo)致污水管道流量增加，管底沖刷嚴(yán)重，地面雨水卷吸大量空氣進(jìn)入污水管道，氣水混合物在移動(dòng)過程中氣體逐漸釋放在污水管上部凈空區(qū)域。另一方面，9月中旬正值人員流動(dòng)大、排水較密集，污水管內(nèi)水位波動(dòng)較大時(shí)極容易形成淤積現(xiàn)象，污水管道內(nèi)發(fā)生好氧生物反應(yīng)概率提高，60d后井內(nèi)氧組分含量逐漸降低且在井內(nèi)分布均勻[2]。

圖1 管頂平接井內(nèi)氧組分分布

跌水連接井內(nèi)氧組分變化規(guī)律如圖2所示，由圖2可知，隨監(jiān)測時(shí)間的延長污水井內(nèi)氧組分含量逐漸增加且井內(nèi)氧組分含量分布不均，降雨過后井內(nèi)氧組分總量高于初始，30d之后井內(nèi)氧組分總量持續(xù)上升。一方面，井內(nèi)污水流量增加，井內(nèi)跌水?dāng)_動(dòng)加劇，井蓋與井座接觸邊緣有部分空氣進(jìn)入。另一方面，井內(nèi)氧組分含量在水面表層附近較少，跌落水流長時(shí)間沖擊檢查井墊層，卷吸部分氣體進(jìn)入井內(nèi)，氣水混合物在井內(nèi)發(fā)生質(zhì)量交換，導(dǎo)致水面附近氧組分逐漸減少。

圖2 跌水連接井內(nèi)氧組分變化規(guī)律

3 管道淤積時(shí)檢查井內(nèi)氧組分調(diào)查

污水干管管徑較大，管內(nèi)水流流速小，長距離輸運(yùn)后井內(nèi)淤積嚴(yán)重，加之管道清淤不及時(shí)等原因，輸運(yùn)污水過早出現(xiàn)堵塞溢流等現(xiàn)象。污水管內(nèi)流速變小時(shí)，水流中懸浮顆粒物質(zhì)極易沉降，干管下游管內(nèi)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(jiān)測時(shí)間為60d，不同監(jiān)測斷面處氧組分分布如圖3所示。

圖3 管頂平接井內(nèi)氧組分隨時(shí)間變化

由圖3可知，初始井內(nèi)氧氣含量由井蓋至井內(nèi)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(wǎng)流量劇增，管內(nèi)水流擾動(dòng)加劇，對管底沉積物沖刷嚴(yán)重，管內(nèi)發(fā)生厭氧消耗氧組分的生物反應(yīng)概率較低。另一方面，降雨過后管內(nèi)水質(zhì)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(nèi)，加上溫度、水中pH值等變化，發(fā)生厭氧反應(yīng)的趨勢降低。在第30d后，管內(nèi)不同位置氧氣濃度逐漸降低，在井內(nèi)污水表層氧氣濃度最低達(dá)1.69%，處于極端厭氧環(huán)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(shí)井內(nèi)自身壓力略小于外界，打開井蓋小孔時(shí)有部分空氣進(jìn)入。當(dāng)支管跌水接入主管道時(shí)，井蓋小孔部分堵塞，井內(nèi)氧氣分布隨時(shí)間變化如圖4所示。

圖4 跌水式井內(nèi)氧組分隨時(shí)間變化

由圖4可知，初始井內(nèi)氧氣分布不均，從井蓋至井內(nèi)底氧氣含量逐漸減小，尤其在跌水口下方井內(nèi)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(nèi)氧氣總量減少。在跌水口下方井內(nèi)氧組分減少明顯，原因可能是井內(nèi)跌水高度較大，跌落水流攪動(dòng)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(nèi)氧氣分布較均勻且總量降低，由于9月初居民區(qū)污廢水排放量增加，跌落水流紊動(dòng)加劇，井內(nèi)氣體混合強(qiáng)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(jiān)測時(shí)間的延長，井內(nèi)水溫逐漸降低，污水管道內(nèi)生物降解速率減慢。

4 結(jié)論

通過對不同區(qū)域周邊污水檢查井內(nèi)氧組分的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在商業(yè)區(qū)周邊污水管道容易淤積并引起污水管道內(nèi)發(fā)生厭氧生物反應(yīng)，消耗污水管道上部氧組分，容易產(chǎn)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(nèi)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(nèi)底部有淤積時(shí)，井內(nèi)氧組分由下至上呈增加趨勢，而在跌水檢查井內(nèi)氣體分布相對均勻，氧組分總量變化較小。