城鄉綜合生活污水量變化系數取值分析

尹博涵，王社平，黃寧俊，劉新安，張日霞，曹俊峰

（西安市政設計研究院有限公司，西安 710068）

綜合生活污水量變化系數K 是確定城鄉污水收集及處理設施設計規模的主要因素之一。 城鎮綜合生活污水定額是平均值， 而污水管道的實際污水量時刻都在變化，夏季與冬季污水量不同，日間和晚間污水量也不同， 污水量的變化程度用變化系數表示［1］。污水管網系統和污水處理設施的設計規模是根據最大日最大時流量確定， 如公式：Q=qNK/86400，其中Q 為綜合生活污水設計流量；q 為每人每日平均污水量定額 ［L/（人·d）］；N 為設計人口數 （人）；K 為綜合生活污水量變化系數。 可見設計流量與綜合生活污水量變化系數成正比關系。靜賀等［2］以北京市某污水處理廠為例， 研究其進水流量日內呈現明顯的高峰和低谷， 流量數據在高低兩個水平上集中，進水水量不符合正態分布。李春鞠［3］分析了上海市80 座污水泵站5 年的運行數據， 為GB 50014—2021《室外排水設計標準》修編提供了參考和依據。合理確定綜合生活污水量變化系數對確定污水管網系統和處理設施規模， 以及相應的工程建設投資具有重要意義。

1 現行標準中的變化系數分析

目前， 國內對綜合生活污水量變化系數有相關規定的有GB 50014—2021《室外排水設計標準》（以下簡稱“國標”）［4］CJJ124《鎮（鄉）村排水工程技術規程》（以下簡稱“行標”）［5］及部分地方標準，如《江西省建制鎮生活污水處理設施建設技術導則》（以下簡稱 “江西省標”）［6］、《四川省建制鎮生活污水處理設施建設和運行管理技術導則》（以下簡稱 “四川省標”）［7］和《陜西省建制鎮生活污水處理設施建設及運營技術導則》（以下簡稱“陜西省標”）［8］。江西省標綜合污水總變化系數的規定同行標； 陜西省標綜合污水總變化系數的規定同四川省標。 各標準規范中綜合生活污水量變化系數的相關規定如表1。

表1 綜合生活污水量變化系數對比

從表1 可看出， 各規范標準在同流量時綜合生活污水量變化系數不盡相同。陜西省標同四川省標，江西地標同行標， 表明綜合生活污水量變化系數沒有明顯的地域差別。 平均日流量在5 ～70 L/s 范圍內， 行標綜合生活污水量變化系數取值高于國標取值約3%～10%；平均日流量在5 ～30 L/s 范圍內，四川省標綜合生活污水量變化系數取值高于行標取值約6%～13%，高于國標取值約2%～6%。對比結果總體符合污水量總變化系數大小與設計規模呈負相關的規律［9］。

此外，為便于計算取值，對上述規范中綜合生活污水量變化系數進行回歸分析， 獲得變化系數和平均日流量的經驗關系曲線和公式，如圖1 和式（1）～式（3）。

圖1 綜合生活污水量變化系數擬合曲線

根據國標擬合的公式：

根據行標擬合的公式：

根據四川省標擬合的公式：

式（1）～式（3）的決定系數R2分別等于0.9975、0.993、0.9731，說明變化系數趨勢線與標準數據實際點繪圖匹配率極高，大水量段與內插法所得結果基本相同，小水量段公式計算值略小于內插法計算值。

2 實際工程變化系數測定

某市4 座不同規模的污水處理廠2021 年10 月1 日 至2022 年9 月31日全年的實際運行進水水量數據 （已去除雨天流量數據）如圖2。

圖2 某市4 座污水廠全年進水量變化曲線

對某市4 座污水廠的進水量數據進行整理分析， 計算實際綜合變化系數并與擬合公式計算值、 內插法計算值進行對比，如表2。

表2 各污水廠綜合變化系數

從圖2 可看出，L 污水廠實際年平均日污水量約58739 m3，由于規模大，進水量全年總體穩定，季節變化不大；W 污水廠實際年平均日污水量約10854 m3，進水量季節性變化較大，11 月至次年3 月水量明顯大于其他月份水量；D 污水廠實際年平均日污水量約4175 m3， 進水量波動較大，10 月進水量最大；M 污水廠實際年平均日污水量約1002 m3，進水量無明顯的季節性變化，數據離散度高，水量極不穩定，對終端的污水處理設施形成沖擊負荷很大，適宜建設調蓄池穩定進水量后再進行處理。 調蓄設施主要進行水量水質調節，保證穩定運行，其建設規模需要根據經濟技術對比確定。

從表2 可看出，L 污水廠和W 污水廠污水綜合變化系數公式計算值、 內插法計算值和實測水量計算值三者基本吻合；分別采用國標、行標中數據計算D 污水廠綜合變化系數， 實測水量計算值與采用行標擬合公式計算值接近； 分別采用國標、 行標和四川、 陜西省標中數據計算M 污水廠綜合變化系數，實測水量計算值與采用四川/陜西省標擬合公式計算值接近。

通過以上數據整理和分析， 結合相關標準規范數據，針對現行規范中對污水綜合變化系數取值要求存在差異的問題， 建議可按照表3方法計算綜合生活污水變化系數。通過合理確定污水綜合變化系數，可更科學地確定污水管道系統和污水處理廠規模，避免造成污水系統能力不足或過大。

表3 綜合生活污水變化系數設計計算公式

3 結語

對GB 50014—2021 《室外排水設計標準》、CJJ124《鎮（鄉）村排水工程技術規程》及部分地方標準中綜合生活污水量變化系數進行回歸分析， 擬合出相應的計算公式， 對比結果表明現行標準中綜合生活污水量變化系數沒有明顯的地域差別， 但與設計規模呈負相關。 給出了不同水量規模時3 個綜合生活污水量變化系數取值的計算公式， 可供相關設計人員在污水管網系統和污水處理設施設計規模確定變化系數時參考使用。