城市污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的確定方法

王 嫣

(山西省建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030000）

對(duì)于城市污水處理廠而言,來自大量初始污水排放點(diǎn)的城市污水，其水質(zhì)應(yīng)該受到確定性因素的影響，但是，由于這些確定性的影響因素太多，只能視作隨機(jī)變量進(jìn)行分析和預(yù)測。

概率分析方法依賴于大量的實(shí)測數(shù)據(jù)，隨著城市污水處理廠和環(huán)境監(jiān)測站的廣泛建立和運(yùn)行，城市污水處理廠的設(shè)計(jì)水質(zhì)，已經(jīng)有可能利用本地區(qū)或類似地區(qū)的實(shí)測數(shù)據(jù)，采用概率分析方法確定。

1 進(jìn)水水質(zhì)差異性原因分析

1.1 污水收集管線布置不當(dāng)

污水收集系統(tǒng)采用截流式合流制，從污水管網(wǎng)布置情況來看，截流干管設(shè)置在河灘，在雨季時(shí)污水檢查井易被淹沒。由于采用磚砌檢查井，密封性較差，河水倒灌的情況嚴(yán)重，污水濃度被稀釋。

1.2 管材質(zhì)量差，施工水平差，漏損嚴(yán)重

合流制污水管以及污水收集管網(wǎng)均采用平口式混凝土管，管材質(zhì)量差，且當(dāng)?shù)厥┕挝皇┕そ?jīng)驗(yàn)欠缺，接口處理不當(dāng)，地下水入滲，從而導(dǎo)致污水廠進(jìn)水水質(zhì)濃度偏低，這是導(dǎo)致污水廠進(jìn)水COD 濃度偏低的重要原因。

2 城市污水處理廠實(shí)測數(shù)據(jù)的概率分布

在進(jìn)行概率分析時(shí)，實(shí)測數(shù)據(jù)一般不宜少于30 個(gè)，由于上述各廠的實(shí)測數(shù)據(jù)不足，故將各廠的實(shí)測數(shù)據(jù)匯總作為一個(gè)樣本，得到進(jìn)出水BOD5、SS、NH3-N 數(shù)據(jù)各63 個(gè)，進(jìn)出水COD Cr 數(shù)據(jù)各50 個(gè)。由于多個(gè)污水處理廠的進(jìn)水水質(zhì)可以代表一定地域范圍內(nèi)的污水水質(zhì)，將各廠數(shù)據(jù)合并處理對(duì)于進(jìn)水水質(zhì)分析是適當(dāng)?shù)摹⑦@些實(shí)測數(shù)據(jù)分別匯總，數(shù)據(jù)按由小到大排列，并統(tǒng)計(jì)其達(dá)到各實(shí)測數(shù)值的累積個(gè)數(shù)。

3 頻率統(tǒng)計(jì)方法

為保證分析結(jié)果的可靠性，污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)不少于40 個(gè)樣本水質(zhì)濃度頻率曲線的繪制方法，將實(shí)測的進(jìn)水COD 濃度從小到大排序，按P = n /(N+1) 計(jì)算小于等于某一濃度出現(xiàn)的頻率P (其中N 為實(shí)測數(shù)據(jù)的總數(shù)，n 為某一濃度值的排序號(hào))，以COD 濃度為橫坐標(biāo)，頻率P為縱坐標(biāo)，繪制進(jìn)水COD 濃度頻率曲線。

4 實(shí)測數(shù)據(jù)的頻率統(tǒng)計(jì)分析

對(duì)于城市污水處理廠而言，來自大量的直排城市污水，其水質(zhì)應(yīng)該受到確定性因素的影響。近年來，頻率統(tǒng)計(jì)方法在有較多實(shí)測水質(zhì)資料的城市污水處理領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多。該方法是以污染因子濃度為橫坐標(biāo)，累計(jì)頻率為縱坐標(biāo)，繪制進(jìn)水水質(zhì)濃度的累計(jì)頻率分布曲線，根據(jù)累計(jì)頻率分布曲線可以將某一累計(jì)頻率下的最高濃度值作為設(shè)計(jì)水質(zhì)，對(duì)應(yīng)的累計(jì)頻率被稱為污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的保證概率。

5 污水廠設(shè)計(jì)進(jìn)水濃度確定方法

由于缺乏水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)和有效的數(shù)據(jù)處理方法，加之污水水質(zhì)受多種因素的影響，致使目前已建的部分城鎮(zhèn)污水處理廠實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)與設(shè)計(jì)水質(zhì)存在較大差異，嚴(yán)重影響了城鎮(zhèn)污水處理廠的運(yùn)行和管理。當(dāng)無調(diào)查資料時(shí)，規(guī)范建議按下列標(biāo)準(zhǔn)采用：生活污水的五日生化需氧量可按每人每天25～50g 計(jì)算。生活污水的五日生化需氧量、懸浮固體、總氮和總磷的范圍分別為25～50g/(人·d)、40～65g/(人·d)、5～11g/(人·d) 和0.7～1.4g/(人·d) 。規(guī)范并未給出生活污水COD產(chǎn)量，在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中，通常根據(jù)各地實(shí)際情況進(jìn)行確定。方法在確定污水廠進(jìn)水水質(zhì)時(shí)，由于規(guī)范給出的范圍值較廣，通常結(jié)合臨近地區(qū)污水處理廠設(shè)計(jì)。

6 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的確定

6.1 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)及其保證概率

由于污水水質(zhì)指標(biāo)實(shí)測數(shù)據(jù)基本遵從正態(tài)分布并更加符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布規(guī)律，故可以按照正態(tài)分布或?qū)?shù)正態(tài)分布計(jì)算不同保證概率下的標(biāo)準(zhǔn)差倍數(shù)，再計(jì)算出相應(yīng)的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)。

采用正態(tài)分布與采用對(duì)數(shù)正態(tài)分布在不同保證概率下的設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)，相差并不太大。由于實(shí)測數(shù)據(jù)更加符合對(duì)數(shù)正態(tài)分布規(guī)律，故建議采用后者。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)差倍數(shù)為1時(shí)，84.14% 的保證概率可能偏小(大約每6 d 進(jìn)水超過設(shè)計(jì)水質(zhì)指標(biāo)1 d)，不利于城市污水處理廠的安全運(yùn)行，并可能造成有時(shí)出水超標(biāo)；標(biāo)準(zhǔn)差倍數(shù)為2 時(shí)，97.73% 的保證概率可能又偏大(大約每44 d 進(jìn)水超過設(shè)計(jì)水質(zhì)指標(biāo)1 d)，會(huì)增加不必要的城市污水處理廠投資; 標(biāo)準(zhǔn)差倍數(shù)為1～2 時(shí)的保證概率適中，比較適合城市污水處理廠的實(shí)際情況。

6.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)的季節(jié)性調(diào)整

在確定了進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)值的情況下，由于擬采用MBR工藝，而膜系統(tǒng)因受膜通量的限制對(duì)于流量的沖擊負(fù)荷承受能力較差，而在江南水鄉(xiāng)地區(qū)，夏季與冬季的水量水質(zhì)差異較大；因此，需對(duì)所確定的水質(zhì)再進(jìn)行一定的季節(jié)性調(diào)整，確定好合理的指標(biāo)濃度與進(jìn)水流量，并以此為依據(jù)進(jìn)行反應(yīng)池的工藝設(shè)計(jì)，同時(shí)要校核夏季溫度高、濃度低、流量大和冬季溫度低、濃度高、流量小的工況是否滿足處理要求，然后取冬、夏季校核值以及未作季節(jié)性調(diào)整設(shè)計(jì)值中最不利情況作為設(shè)計(jì)值，才能充分保證出水達(dá)到處理要求。

7 結(jié)語

在污水處理廠的設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)往往決定著城市污水處理廠的工藝流程的選擇和工程的投資、運(yùn)行費(fèi)用等。