水處理廠進水污染物濃度產(chǎn)生的影響及優(yōu)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(chǎn)生的影響及優(yōu)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(wǎng)中污水的采樣監(jiān)測，分析了排水管網(wǎng)對污水處理廠進水污染物濃度產(chǎn)生的影響，并探討了城市管網(wǎng)排水系統(tǒng)的優(yōu)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(wǎng)，排水系統(tǒng)，污染物濃度

0 引言

由于城市排水管網(wǎng)及很多排污企業(yè)直接連接著污水處理廠，為此，負(fù)責(zé)收集和傳送城市污水，對污水處理廠降低COD起著關(guān)鍵作用[1]。在保持污水處理廠處理的水量不變，出水達標(biāo)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(zhì)量。排水管網(wǎng)和城鎮(zhèn)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(jiān)測

1.1 監(jiān)測目的

本文選擇太原市為主要研究對象，該地區(qū)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(yè)服務(wù)區(qū)等。通過分析排水管網(wǎng)中污水收集率和水量水質(zhì)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(wǎng)中污水、餐飲污水及生活污水等水質(zhì)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(jiān)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(chǎn)生的污水。污水洗過瓶子三回，隨后即刻裝瓶蓋緊。

收集管網(wǎng)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(jù)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(jiān)測方法。監(jiān)測過程中采用現(xiàn)行國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(shù)據(jù)顯示太原市處理的污水以綜合商業(yè)區(qū)、餐飲及生活污水為主。為增加采樣的科學(xué)性，在區(qū)域內(nèi)均勻設(shè)置采樣點，包括集中居住區(qū)、綜合商業(yè)區(qū)、餐飲店集中區(qū)等。

1.4 采樣時間及頻次

1)集中監(jiān)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(jiān)測結(jié)果

2.1 生活污水原水COD濃度監(jiān)測結(jié)果

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

該地區(qū)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(shè)計具有合理性。概率密度函數(shù)圖像出現(xiàn)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(zhèn)的人均用水量為主要原因。

調(diào)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(nèi)的變化規(guī)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(shù)值50 mg/L。調(diào)查組還發(fā)現(xiàn)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(shù)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(jù)調(diào)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(wǎng)取樣數(shù)據(jù)顯示排入主管網(wǎng)與泵站的污水濃度早已比該數(shù)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(qū)域的雨污混接問題。太原市出現(xiàn)“雨污混接”[2]現(xiàn)象的原因為城鎮(zhèn)排水監(jiān)管力度和措施不完善、污水管網(wǎng)落后、竣工驗收不嚴(yán)格。雨污混接造成多數(shù)城市建筑廢水等水源排進污水管網(wǎng)，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(wǎng)總長726 km，在管網(wǎng)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(wǎng)排水系統(tǒng)的優(yōu)化方案

優(yōu)化給排水主要包括：1)平面設(shè)計的優(yōu)化，如優(yōu)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(shè)計的給排水工程優(yōu)化，包括直接優(yōu)化法與間接優(yōu)化法。

3.1 直接優(yōu)化法

1)兩相優(yōu)化法。設(shè)計人員在進行排水管網(wǎng)水力設(shè)計時，先設(shè)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(shè)計管道坡度。兩相優(yōu)化法從管徑與流速兩方面出發(fā)，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(tǒng)計與分析數(shù)據(jù)功能優(yōu)化管網(wǎng)[3]。用戶借助電子表格篩選出最小費用。但應(yīng)用范圍小，不適于復(fù)雜動態(tài)項目。

3.2 間接優(yōu)化法

線性規(guī)劃法受益于導(dǎo)數(shù)極值原理，可以增強管網(wǎng)模型實用性。其將管網(wǎng)模型看作是求極值，通過函數(shù)求導(dǎo)求得極值，即最優(yōu)解。不足之處是無法確定其單調(diào)區(qū)間的個數(shù)，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(wǎng)工程監(jiān)理和驗收體制

建設(shè)城市排水管道經(jīng)常出現(xiàn)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(shè)污水管網(wǎng)的道路斷裂下沉。GB 50319—2000建設(shè)工程監(jiān)理規(guī)范要求全程現(xiàn)場監(jiān)督關(guān)鍵部分與重要工序的質(zhì)量。驗收工程時要測驗管道的滲水、閉水功能，嚴(yán)格審查管網(wǎng)附屬設(shè)施的材料和質(zhì)量。

4.2 政府建立排污許可制度，統(tǒng)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(jù)。

4.3 采用數(shù)字化管理技術(shù)對城市排水管網(wǎng)進行管理

GIS和在線監(jiān)測等計算機技術(shù)的發(fā)展，有利于排水管網(wǎng)管理問題的解決。在實際管理中要及時應(yīng)對排水管網(wǎng)的事故，為維修排水管網(wǎng)制定科學(xué)合理的實踐方案，高效分析排水管網(wǎng)采集的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，促進了排水管網(wǎng)的數(shù)字化管理理論的產(chǎn)生。它根據(jù)排水管網(wǎng)的動態(tài)模擬分析與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞治?，建立起了操作更簡便高效的?shù)字化管理模式，其具有完整的管網(wǎng)信息、及時更新的數(shù)據(jù)動態(tài)，增強了排水管網(wǎng)的管理能力。

[1] 汪志碧,王曉青,熊 英，等.三峽庫區(qū)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(shù)的發(fā)展與實踐[J].給水排水，2015(10)：1-3.

[3] 丁宏翔,羅延齡.基于城鎮(zhèn)污水處理廠運行情況的城鎮(zhèn)生活污水污染核算方法——以滇池流域城鎮(zhèn)生活污水污染核算為實例[J].四川環(huán)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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