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迁安市污水收集与处理效能定量评估.pdf

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迁安市污水收集与处理效能定量评估.pdf

第 3 2 卷 第 8 期 2 0 1 9 年 8 月 环 境 科 学 研 究 R e s e a r c h o f E n v i r o n m e n t a l S c i e n c e s V o l . 3 2 ꎬ N o . 8 A u g . ꎬ 2 0 1 9 收 稿 日 期 2 0 1 8  ̄ 0 6  ̄ 1 9 修 订 日 期 2 0 1 9  ̄ 0 2  ̄ 2 5 作 者 简 介 侯 晓 姝 1 9 8 4  ̄ ꎬ 女 ꎬ 四 川 阆 中 人 ꎬ 博 士 ꎬ 主 要 从 事 城 市 、 流 域 水 环 境 治 理 研 究 ꎬ h o u x i a o s h u _ 8 4 @ 1 2 6 . c o m . ∗ 责 任 作 者 ꎬ 刘 翔 1 9 6 3  ̄ ꎬ 男 ꎬ 安 徽 东 至 人 ꎬ 教 授 ꎬ 博 士 ꎬ 博 导 ꎬ 主 要 从 事 城 市 水 环 境 治 理 、 土 壤 及 地 下 水 污 染 治 理 研 究 ꎬ x . l i u @ t s i n g h u a . e d u . c n 基 金 项 目 国 家 水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 N o . 2 0 1 7 Z X 0 7 4 0 1 S u p p o r t e d b y N a t i o n a l M a j o r S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y P r o g r a m f o r W a t e r P o l l u t i o n C o n t r o l a n d T r e a t m e n t ꎬ C h i n a N o . 2 0 1 7 Z X 0 7 4 0 1 迁 安 市 污 水 收 集 与 处 理 效 能 定 量 评 估 侯 晓 姝 1 ꎬ 许 申 来 2 ꎬ 周 方 1 ꎬ 于 若 男 1 ꎬ 丁 枫 1 ꎬ 李 淼 1 ꎬ 刘 翔 1 ∗ 1 . 清 华 大 学 环 境 学 院 ꎬ 北 京 1 0 0 0 8 4 2 . 北 京 清 控 人 居 环 境 研 究 院 有 限 公 司 ꎬ 北 京 1 0 0 0 8 3 摘 要 污 水 收 集 与 处 理 效 能 直 接 影 响 合 流 制 排 水 体 制 下 的 水 安 全 和 水 环 境 ꎬ 是 海 绵 城 市 建 设 中 需 要 解 析 评 估 的 重 要 内 容 . 以 迁 安 市 为 例 ꎬ 建 立 覆 盖 “ 污 染 源 管 网 关 键 节 点 污 水 处 理 厂 ” 的 监 测 网 络 ꎬ 基 于 同 步 水 量 、 水 质 监 测 结 果 ꎬ 定 量 解 析 生 活 污 水 污 染 物 排 放 系 数 和 污 水 处 理 系 统 收 集 与 处 理 效 能 ꎬ 并 定 位 问 题 管 段 具 体 位 置 和 主 要 问 题 . 结 果 表 明 ① 合 流 制 小 区 C O D C r 、 N H 3  ̄ N 排 放 系 数 分 别 为 4 3 􀆰 4 、 1 3 􀆰 3 g ∕ 人 􀅰 d ꎬ 分 流 制 小 区 C O D C r 、 N H 3  ̄ N 排 放 系 数 略 高 ꎬ 分 别 为 5 3 􀆰 1 、 1 4 􀆰 5 g ∕ 人 􀅰 d . ② 受 地 下 水 、 河 水 入 渗 的 双 重 影 响 ꎬ 生 活 污 水 从 进 入 市 政 管 网 后 污 染 物 质 量 浓 度 大 幅 下 降 ꎬ 保 守 估 计 下 入 渗 率 约 为 3 2 􀆰 5 % ꎬ 合 流 制 管 网 截 污 干 管 至 污 水 处 理 厂 地 下 水 、 河 水 入 渗 量 达 到 了 1 4 4 7 1 m 3 ∕ d ꎬ 分 流 制 干 管 至 污 水 处 理 厂 地 下 水 入 渗 量 约 为 1 9 7 7 7 m 3 ∕ d . ③ 污 水 处 理 厂 进 水 水 质 指 标 均 远 小 于 设 计 进 水 水 质 ꎬ 还 存 在 C 源 不 足 、 一 部 分 比 例 的 污 水 可 生 化 性 较 差 的 特 征 ꎬ 进 水 B O D 5 ∕ T N 〔 ρ B O D 5 ∕ ρ T N 〕 变 化 范 围 为 0 􀆰 4 7 4 􀆰 3 2 ꎬ 平 均 值 仅 为 1 􀆰 6 8 . 研 究 显 示 ꎬ 地 下 水 ∕ 河 水 入 渗 严 重 降 低 污 水 收 集 处 理 效 能 ꎬ 建 议 海 绵 城 市 建 设 中 重 视 对 于 污 水 收 集 处 理 效 能 的 摸 底 评 估 ꎬ 并 从 污 水 处 理 系 统 设 计 和 管 网 缺 陷 修 复 上 大 力 整 改 . 关 键 词 生 活 污 水 ꎻ 同 步 监 测 ꎻ 水 量 平 衡 ꎻ 负 荷 平 衡 ꎻ 进 水 特 征 ꎻ 收 集 处 理 效 能 中 图 分 类 号 X 8 2 1 文 章 编 号 1 0 0 1  ̄ 6 9 2 9 2 0 1 9 0 8  ̄ 1 4 0 2  ̄ 0 9 文 献 标 志 码 A D O I 1 0 􀆰 1 3 1 9 8 ∕ j 􀆰 i s s n 􀆰 1 0 0 1  ̄ 6 9 2 9 􀆰 2 0 1 9 􀆰 0 3 􀆰 1 0 Q u a n t i t a t i v e E v a l u a t i o n o f S e w a g e C o l l e c t i o n a n d T r e a t m e n t E f f i c i e n c y i n Q i a n a n C i t y H O U X i a o s h u 1 ꎬ X U Sh e n l a i 2 ꎬ Z H O U F a ng 1 ꎬ Y U R uo na n 1 ꎬ D I N G F e ng 1 ꎬ L I M i a o 1 ꎬ L I U X i a ng 1 ∗ 1 . S c h o o l o f E n v i r o n m e n t ꎬ T s i n g h u a U n i v e r s i t y ꎬ B e i j i n g 1 0 0 0 8 4 ꎬ C h i n a 2 . T s i n g h u a H o l d i n g s H u m a n S e t t l e m e n t s E n v i r o n m e n t I n s t i t u t e ꎬ B e i j i n g 1 0 0 0 8 3 ꎬ C h i n a A b s t r a c t T h e e f f i c i e n c y o f s e w a g e c o l l e c t i o n a n d t r e a t m e n t d i r e c t l y a f f e c t s t h e w a t e r s a f e t y a n d w a t e r e n v i r o n m e n t u n d e r t h e c o m b i n e d d r a i n a g e s y s t e m . I t i s a n i m p o r t a n t f a c t o r t o b e e v a l u a t e d i n t h e c o n s t r u c t i o n o f a s p o n g e c i t y . T a k i n g Q i a n a n C i t y a s a n e x a m p l e ꎬ a m o n i t o r i n g n e t w o r k c o n s i s t i n g ‘ P o l l u t i o n S o u r c e  ̄ P i p e l i n e N e t w o r k  ̄ S e w a g e T r e a t m e n t P l a n t ’ w a s s e t u p . B a s e d o n t h e s i m u l t a n e o u s m o n i t o r i n g r e s u l t s o f w a t e r q u a n t i t y a n d q u a l i t y ꎬ t h e d o m e s t i c p o l l u t a n t d i s c h a r g e c o e f f i c i e n t a n d t h e c o l l e c t i o n a n d t r e a t m e n t e f f i c i e n c y o f t h e s e w a g e t r e a t m e n t s y s t e m s w e r e q u a n t i t a t i v e l y a n a l y z e d . T h e m a i n p r o b l e m s w e r e i d e n t i f i e d a n d t h e s p e c i f i c l o c a t i o n s w e r e l o c a t e d . T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t 1 T h e u r b a n d o m e s t i c p o l l u t a n t d i s c h a r g e c o e f f i c i e n t o f C O D C r f o r t h e c o m b i n e d s e w e r s y s t e m w a s 4 3 􀆰 4 g ∕ p e r s o n 􀅰 d ꎬ a n d o f N H 3  ̄ N w a s 1 3 􀆰 3 g ∕ p e r s o n 􀅰 d . T h e d o m e s t i c p o l l u t a n t d i s c h a r g e c o e f f i c i e n t o f C O D C r f o r t h e s e p a r a t e s e w e r s y s t e m w a s 5 3 􀆰 1 g ∕ p e r s o n 􀅰 d ꎬ a n d t h e c o e f f i c i e n t o f N H 3  ̄ N w a s 1 4 􀆰 5 g ∕ p e r s o n 􀅰 d ꎬ s l i g h t l y h i g h e r t h a n t h o s e o f t h e c o m b i n e d s e w e r s y s t e m . 2 I n f l u e n c e d b y g r o u n d w a t e r ∕ r i v e r w a t e r i n f i l t r a t i o n ꎬ t h e c o n c e n t r a t i o n o f d o m e s t i c s e w a g e d e c r e a s e d d r a m a t i c a l l y f r o m e n t e r i n g t h e m u n i c i p a l p i p e l i n e n e t w o r k . T h e g r o u n d w a t e r ∕ r i v e r i n f i l t r a t i o n r a t e i n t h e e n t i r e s t u d y a r e a w a s a p p r o x i m a t e l y 3 2 􀆰 5 % u n d e r c o n s e r v a t i v e e s t i m a t e s . T h e g r o u n d w a t e r a n d r i v e r i n f i l t r a t i o n f o r t h e c o m b i n e d s e w e r s y s t e m c o u l d r e a c h u p t o 1 4 ꎬ 4 7 1 m 3 ∕ d . T h e g r o u n d w a t e r i n f i l t r a t i o n f o r t h e s e p a r a t e s e w e r s y s t e m c o u l d r e a c h u p t o 1 9 ꎬ 7 7 7 m 3 ∕ d . 3 T h e r i v e r ∕ g r o u n d w a t e r i n f i l t r a t i o n a n d s e w a g e l e a k a g e l e d t o l o w i n f l u e n t c o n c e n t r a t i o n a n d t h e s e r i o u s s h o r t a g e o f c a r b o n s o u r c e i n s e w a g e t r e a t m e n t p l a n t s . T h e B O D 5 ∕ T N r a n g e d f r o m 0 􀆰 4 7 t o 4 􀆰 3 2 ꎬ w i t h a n a v e r a g e o f 1 􀆰 6 8 . A c c o r d i n g t o t h e s e r e s u l t s ꎬ t h e g r o u n d w a t e r ∕ r i v e r i n f i l t r a t i o n s e r i o u s l y r e d u c e s t h e e f f i c i e n c y o f s e w a g e c o l l e c t i o n a n d t r e a t m e n t . W e s u g g e s t t h a t t h e e v a l u a t i o n o f s e w a g e c o l l e c t i o n a n d t r e a t m e n t e f f i c i e n c y s h o u l d b e e m p h a s i z e d i n t h e s p o n g e c i t y c o n s t r u c t i o n ꎬ a n d g r e a t e f f o r t s s h o u l d b e m a d e t o t h e s y s t e m d e s i g n a n d p i p e l i n e n e t w o r k d e f e c t s . K e y w o r d s d o m e s t i c s e w e r a g e ꎻ s y n c h r o n o u s m o n i t o r i n g ꎻ w a t e r b a l a n c e ꎻ l o a d b a l a n c e ꎻ i n f l u e n t c h a r a c t e r i s t i c s ꎻ c o l l e c t i o n a n d t r e a t m e n t e f f i c i e n c y第 8 期 侯 晓 姝 等 迁 安 市 污 水 收 集 与 处 理 效 能 定 量 评 估 海 绵 城 市 是 在 我 国 高 速 城 镇 化 背 景 下 系 统 解 决 城 市 水 问 题 的 重 要 手 段 ꎬ 是 城 市 转 型 绿 色 发 展 的 理 念 和 方 式 [ 1  ̄ 3 ] . 排 水 系 统 的 更 新 、 水 系 统 的 连 通 性 改 善 和 城 市 应 对 水 问 题 能 力 的 提 高 是 海 绵 城 市 的 重 要 内 容 [ 4 ] . 城 市 污 水 处 理 系 统 不 仅 是 一 座 城 市 重 要 的 市 政 基 础 设 施 ꎬ 也 是 水 污 染 防 治 与 防 洪 、 排 涝 的 基 本 保 障 ꎬ 其 效 能 高 低 不 仅 直 接 关 系 到 点 源 污 染 和 合 流 制 溢 流 污 染 的 控 制 效 果 ꎬ 也 关 系 到 合 流 制 排 水 体 制 下 的 防 洪 排 涝 能 力 高 低 [ 5  ̄ 7 ] . 我 国 基 础 设 施 水 平 较 低 ꎬ 污 水 管 网 建 设 严 重 滞 后 于 污 水 处 理 厂 的 建 设 . 污 水 收 集 效 能 不 高 、 管 网 缺 陷 严 重 、 旱 季 运 行 水 位 高 、 污 水 处 理 厂 进 水 污 染 物 浓 度 偏 低 等 诸 多 问 题 广 泛 存 在 [ 8  ̄ 1 0 ] . 海 绵 建 设 试 点 城 市 均 认 识 到 这 些 问 题 的 存 在 ꎬ 在 海 绵 城 市 专 项 规 划 和 系 统 化 方 案 编 制 期 间 也 对 其 进 行 了 一 定 的 摸 底 工 作 ꎬ 但 总 体 说 来 不 够 系 统 和 完 整 ꎬ 缺 乏 定 量 和 定 位 研 究 . 城 市 污 水 处 理 过 程 包 括 “ 污 染 源 排 放 管 网 输 送 污 水 处 理 厂 处 理 ” 多 个 环 节 ꎬ 因 此 城 市 污 水 收 集 与 处 理 的 全 面 评 估 应 包 含 从 污 染 物 的 产 生 到 进 入 污 水 处 理 厂 处 理 的 全 过 程 分 析 . 生 活 污 水 污 染 物 排 放 系 数 和 城 市 经 济 、 生 活 特 征 等 密 切 相 关 ꎬ 得 到 地 区 特 有 的 污 染 物 排 放 系 数 ꎬ 对 于 正 确 核 算 生 活 点 源 污 染 和 溢 流 污 染 负 荷 等 具 有 重 要 的 意 义 [ 1 1  ̄ 1 3 ] . 国 内 外 许 多 学 者 通 过 监 测 和 调 研 得 出 了 地 区 人 均 污 染 负 荷 排 放 量 [ 1 4  ̄ 1 7 ] . 我 国 第 一 次 全 国 污 染 源 普 查 城 镇 生 活 源 排 污 系 数 手 册 [ 1 8 ] 规 定 了 不 同 行 政 区 划 下 城 市 生 活 源 污 染 产 生 排 放 系 数 . 排 水 管 道 的 病 害 直 接 影 响 污 水 的 收 集 和 传 输 效 率 ꎬ 破 损 的 管 壁 成 为 地 下 水 、 地 表 水 和 污 水 相 互 交 换 的 通 道 . 研 究 管 网 地 下 水 入 渗 常 用 的 方 法 为 水 量 平 衡 法 、 污 染 负 荷 法 、 同 位 素 示 踪 法 等 [ 1 9  ̄ 2 1 ] . W e i s s 等 [ 2 2 ] 对 德 国 34 个 污 水 处 理 系 统 合 流 制 溢 流 和 污 水 处 理 厂 进 行 研 究 后 认 为 入 渗 ∕ 入 流 状 况 被 普 遍 低 估 . 然 而 ꎬ 目 前 对 于 污 水 处 理 系 统 的 研 究 ① 多 基 于 定 性 的 分 析 ꎬ 缺 乏 定 量 监 测 和 判 断 . ② 仅 利 用 少 数 点 位 的 单 次 采 样 数 据 ꎬ 缺 乏 水 量 水 质 的 同 步 监 测 数 据 作 为 有 效 支 撑 . ③ 难 以 系 统 覆 盖 污 水 处 理 系 统 整 个 过 程 . ④ 对 于 水 量 水 质 的 异 常 变 化 研 究 多 基 于 区 域 的 监 测 和 计 算 ꎬ 缺 乏 定 位 诊 断 [ 2 3  ̄ 2 5 ] . 对 城 市 现 有 污 水 处 理 系 统 收 集 效 能 的 评 估 是 海 绵 建 设 科 学 、 合 理 推 进 的 重 要 基 础 之 一 . 该 研 究 以 迁 安 市 为 例 ꎬ 建 立 覆 盖 “ 污 染 源 管 网 关 键 节 点 污 水 处 理 厂 ” 的 污 水 处 理 系 统 监 测 网 络 ꎬ 基 于 同 步 水 量 水 质 监 测 结 果 ꎬ 定 量 解 析 污 染 物 排 放 系 数 和 污 水 收 集 与 处 理 效 能 ꎬ 并 定 位 问 题 管 段 具 体 位 置 和 主 要 问 题 ꎬ 最 后 全 面 系 统 给 出 该 城 市 的 污 水 处 理 系 统 评 估 结 果 ꎬ 以 期 为 该 城 市 海 绵 城 市 建 设 系 统 化 方 案 编 制 提 供 参 考 的 同 时 ꎬ 也 为 其 他 城 市 污 水 收 集 和 处 理 效 能 评 估 提 供 技 术 思 路 . 1 材 料 与 方 法 1 􀆰 1 研 究 区 概 况 迁 安 市 地 处 京 津 冀 城 镇 群 东 北 部 ꎬ 位 于 燕 山 沉 降 地 带 ꎬ 市 境 地 形 呈 “ 簸 箕 状 ” ꎬ 其 间 沉 积 了 较 厚 的 滦 河 积 物 ꎻ 多 年 平 均 气 温 为 10 􀆰 3 ℃ ꎬ 属 典 型 的 暖 温 带 大 陆 性 季 风 气 候 ꎬ 夏 季 炎 热 多 雨 ꎬ 冬 季 寒 冷 干 燥 ꎻ 多 年 平 均 降 雨 量 为 67 2􀆰 4 m m ꎬ 季 节 性 降 雨 特 征 明 显 ꎬ 6 9 月 降 水 量 占 全 年 降 水 量 的 80 % 以 上 ꎬ 夏 季 多 出 现 暴 雨 或 连 阴 雨 ꎬ 易 造 成 水 灾 . 迁 安 市 河 网 水 系 发 达 ꎬ 铁 矿 丰 富 ꎬ 交 通 四 通 八 达 ꎬ 为 产 业 聚 集 和 城 市 发 展 提 供 了 强 大 的 区 域 竞 争 力 . 迁 安 市 位 列 我 国 中 小 城 市 综 合 实 力 百 强 第 19 位 . 随 着 城 市 经 济 快 速 发 展 及 城 市 建 设 规 模 的 不 断 扩 大 ꎬ 逐 年 增 加 的 硬 化 面 积 改 变 了 自 然 汇 流 条 件 ꎬ 排 水 系 统 建 设 更 新 滞 后 导 致 城 区 内 涝 积 水 频 发 . 城 市 和 农 村 污 染 负 荷 不 断 加 重 导 致 城 市 水 环 境 逐 渐 恶 化 . 在 经 济 腾 飞 的 同 时 ꎬ 迁 安 付 出 了 沉 重 的 资 源 环 境 代 价 . 2 0 1 5 年 4 月 国 家 第 一 批 海 绵 城 市 建 设 试 点 ꎬ 迁 安 市 成 功 申 报 成 为 华 北 唯 一 入 选 的 试 点 城 市 ꎬ 同 时 也 是 唯 一 入 选 的 县 级 城 市 . 海 绵 城 市 建 设 试 点 区 位 于 迁 安 市 中 心 地 带 ꎬ 总 面 积 21􀆰 5 km 2 . 试 点 区 内 现 状 排 水 体 制 为 合 流 制 与 分 流 制 共 存 ꎬ 以 合 流 制 为 主 . 合 流 制 管 网 总 长 度 8 0 􀆰 8 km ꎬ 管 径 范 围 为 5 0 0 3 000 m m . 污 水 管 网 总 长 度 3 3􀆰 7 k m ꎬ 管 径 范 围 为 30 0 1 80 0 m m . 作 为 县 级 城 市 ꎬ 迁 安 排 水 管 网 建 设 标 准 低 、 管 材 陈 旧 、 缺 乏 维 护 、 管 网 病 害 严 重 . 此 外 ꎬ 迁 安 盆 地 地 下 水 位 较 高 ꎬ 2 0 1 7 年 枯 水 期 地 下 水 位 的 统 测 资 料 结 果 显 示 ꎬ 地 下 水 位 埋 深 范 围 为 2 3 0 m ꎬ 而 海 绵 城 市 建 设 试 点 区 域 地 下 水 位 埋 深 范 围 为 3 7 m . 水 位 动 态 受 河 水 流 量 、 降 水 和 人 工 开 采 共 同 控 制 ꎬ 以 河 水 为 主 . 对 于 迁 安 市 海 绵 城 市 试 点 区 域 来 说 ꎬ 季 节 性 降 雨 问 题 、 地 下 水 及 河 水 入 渗 问 题 和 管 网 病 害 问 题 交 织 一 起 ꎬ 对 水 安 全 和 水 环 境 造 成 巨 大 威 胁 . 1 􀆰 2 研 究 方 法 1 􀆰 2􀆰 1 水 量 水 质 同 步 监 测 在 生 活 污 染 源 、 管 网 关 键 节 点 及 污 水 处 理 厂 建 立 污 水 监 测 网 络 ꎬ 共 覆 盖 2 6 个 监 测 点 见 图 1 . 生 活 污 染 源 选 择 代 表 性 合 流 制 小 区 R 1 和 分 流 制 小 区 R 2 各 一 个 . 其 中 ꎬ R 2 生 活 污 水 从 两 个 排 口 排 入 市 政 管 网 ꎬ 3 0 4 1 环 境 科 学 研 究 第 3 2 卷 图 1 水 量 水 质 同 步 监 测 点 分 布 F i g . 1 S a m p l i n g s i t e s f o r t h e s y n c h r o n o u s m o n i t o r i n g o f w a t e r q u a n t i t y a n d q u a l i t y 分 别 为 R 2  ̄ S 南 门 的 出 口 和 R 2  ̄ E 东 门 的 出 口 . 小 区 选 择 原 则 人 口 数 目 较 多 ꎬ 为 1 000 人 以 上 ꎻ 管 网 建 设 年 代 和 状 况 分 别 能 够 代 表 合 流 和 分 流 区 特 点 ꎻ 现 场 查 验 检 查 井 水 量 情 况 符 合 污 水 排 放 规 律 ꎻ 接 入 市 政 管 网 的 出 口 检 查 井 数 量 较 少 ꎬ 便 于 监 测 . 污 水 管 网 选 择 合 流 制 管 网 C 3 C 18 、 分 流 制 管 网 S 19 S2 5 水 量 变 化 关 键 节 点 设 置 监 测 点 . 污 水 处 理 厂 监 测 点 布 设 在 进 水 泵 房 集 水 井 P 2 6 . 考 虑 到 施 工 降 水 水 量 影 响 ꎬ 于 采 样 期 间 统 计 每 个 施 工 降 水 工 地 的 日 流 量 数 据 . 水 量 水 质 同 步 监 测 时 间 为 20 17 年 11 月 27 日 00 0 0 1 2 月 04 日 00 00 ꎬ 其 中 小 区 污 染 源 监 测 时 间 为 20 17 年 12 月 01 日 0 0 00 4 日 0 0 00 . 在 所 有 监 测 点 布 设 在 线 流 量 仪 Sm a r t W a t e r SW Q 50 5 ꎬ 北 京 清 控 人 居 环 境 研 究 院 有 限 公 司 . 水 质 监 测 为 24 h ꎬ2 h 间 隔 采 样 ꎬ 所 采 水 样 实 时 送 往 实 验 室 ꎬ 根 据 水 和 废 水 监 测 分 析 方 法 第 四 版 进 行 污 染 物 指 标 检 测 ꎬ 检 测 指 标 为 ρ C O D C r 、 ρ N H 3  ̄ N 、 ρ T N . 1􀆰 2􀆰 2 生 活 污 水 污 染 物 排 放 系 数 的 计 算 基 于 小 区 排 放 口 的 水 量 水 质 监 测 数 据 和 人 口 ꎬ 得 出 生 活 污 水 污 染 物 排 放 系 数 F p = ∑ n i = 1 Q i C i ∕ 1 00 0 N 1 式 中 F p 为 污 染 物 排 放 系 数 ꎬ g ∕ 人 􀅰 d ꎻ n 为 1 d 内 采 集 样 品 数 量 ꎻ Q i 为 第 i - 1 i 个 样 品 采 集 期 的 累 积 流 量 ꎬ L ꎻ C i 为 第 i 个 样 品 采 集 时 的 污 染 物 质 量 浓 度 ꎬ m g ∕ L ꎻ N 为 小 区 人 口 数 量 ꎬ 个 . 1􀆰 2􀆰 3 管 段 水 量 水 质 异 常 变 化 量 计 算 监 测 时 期 为 旱 季 ꎬ 不 存 在 降 雨 径 流 ꎬ 污 水 流 量 或 负 荷 的 异 常 变 化 主 要 存 在 3 种 形 式 ꎬ 即 河 水 或 地 下 水 渗 入 、 不 明 污 水 汇 入 偷 接 管 道 或 者 管 网 图 存 在 错 误 、 管 道 渗 漏 . 建 立 的 水 量 平 衡 关 系 Q x - Q s - Q l = Q b - Q s l + Q r s = Δ Q 2 式 中 Q x 和 Q s 分 别 为 下 游 和 上 游 节 点 流 量 ꎬ m 3 ∕ d ꎻ Q l 为 上 游 至 下 游 节 点 的 理 论 排 污 量 ꎬ m 3 ∕ d ꎻ Q b 为 不 明 汇 入 污 水 量 ꎬ m 3 ∕ d ꎻ Q s l 为 管 道 渗 入 地 下 的 污 水 量 ꎬ m 3 ∕ d ꎻ Q r s 为 河 水 或 者 地 下 水 入 渗 量 ꎬ m 3 ∕ d ꎻ Δ Q 为 管 段 异 常 变 化 量 ꎬ m 3 ∕ d . 同 理 ꎬ 污 染 负 荷 平 衡 关 系 L x - L s - L l = L b - L s l + L r s = Δ L 3 式 中 L x 和 L s 分 别 为 下 游 和 上 游 日 负 荷 ꎬ t ∕ d ꎻ L l 为 上 游 至 下 游 节 点 的 理 论 排 污 负 荷 ꎬ t ∕ d ꎻ L b 为 不 明 汇 入 污 水 负 荷 ꎬ t ∕ d ꎻ L s l 为 管 道 渗 入 地 下 的 污 水 负 荷 ꎬ t ∕ d ꎻ L r s 为 地 下 水 或 河 水 入 渗 负 荷 ꎬ t ∕ d ꎻ Δ L 为 管 段 负 荷 异 常 变 化 量 ꎬ t ∕ d . 基 于 管 网 数 据 确 定 每 个 监 测 点 的 汇 水 范 围 ꎬ 计 算 每 个 监 测 点 的 理 论 排 污 量 和 理 论 负 荷 量 . 理 论 负 荷 量 以 C O D C r 计 ꎬ 按 照 小 区 监 测 计 算 得 出 的 排 污 系 数 计 算 . 分 流 制 区 域 人 口 统 计 数 和 实 际 入 住 数 差 别 较 大 ꎬ 此 研 究 只 对 合 流 制 区 域 进 行 Q l 和 L l 的 计 算 . 需 要 说 明 的 是 ꎬ 由 于 管 网 淤 积 和 监 测 设 备 故 障 ꎬ 存 在 管 网 图 错 误 和 部 分 点 位 流 量 曲 线 不 正 常 等 问 题 ꎬ 这 部 分 监 测 点 如 C 1 0 、 C 1 1 、 C 1 2 、 C 14 、 C 17 、 S24 和 S2 5 数 据 只 进 行 质 量 浓 度 分 析 ꎬ 不 进 行 管 段 水 量 水 质 异 常 变 化 量 计 算 . 1 􀆰 2􀆰 4 污 水 处 理 厂 进 水 污 染 物 质 量 浓 度 特 征 迁 安 市 中 心 城 区 现 有 污 水 处 理 厂 1 座 ꎬ 设 计 最 大 处 理 能 力 为 8 10 4 t ∕ d ꎬ 主 要 处 理 河 东 片 区 及 其 周 边 的 污 水 ꎬ 服 务 人 口 约 18 10 4 人 . 污 水 处 理 厂 的 进 水 污 染 物 质 量 浓 度 是 污 水 处 理 工 艺 设 计 和 运 行 管 理 的 重 要 依 据 . 收 集 污 水 处 理 厂 2 0 1 7 年 8 1 2 月 的 日 进 水 污 染 物 质 量 浓 度 数 据 ꎬ 分 析 污 水 处 理 厂 的 进 水 污 染 物 特 征 包 括 其 质 量 浓 度 范 围 、 B O D 5 ∕ T N 〔 ρ B O D 5 ∕ ρ T N ꎬ 下 同 〕 和 B O D 5 ∕ C O D C r 〔 ρ B O D 5 ∕ ρ C O D C r ꎬ 下 同 〕 等 . 2 结 果 与 讨 论 2 􀆰 1 生 活 污 染 源 强 变 化 规 律 和 污 染 物 排 放 系 数 由 表 1 可 见 ꎬ 合 流 制 小 区 R 1 ρ C O D C r 平 均 值 为 2 80 m g ∕ L ꎬ 最 高 值 为 6 20 m g ∕ L ꎬ ρ N H 3  ̄ N 平 均 值 为 8 6􀆰 1 m g ∕ L . 分 流 制 小 区 R 2 从 R 2  ̄ S 和 R 2  ̄ E 两 个 出 口 接 入 市 政 管 网 ꎬ 其 生 活 污 水 质 量 浓 度 范 围 更 广 ꎬ ρ C O D C r 最 高 值 甚 至 达 827 m g ∕ L . 对 于 整 个 分 流 制 4 0 4 1第 8 期 侯 晓 姝 等 迁 安 市 污 水 收 集 与 处 理 效 能 定 量 评 估 表 1 生 活 污 水 污 染 物 质 量 浓 度 描 述 性 统 计 T a b l e 1 D e s c r i p t i v e s t a t i s t i c s o f p o l l u t a n t c o n c e n t r a t i o n i n d o m e s t i c s e w a g e 监 测 点 ρ ∕ m g ∕ L C O D C r N H 3  ̄ N 范 围 平 均 值 范 围 平 均 值 R 1 1 5 1 6 2 0 2 8 0 5 8 􀆰 0 1 0 0 􀆰 6 8 6 􀆰 1 R 2  ̄ S 2 3 6 8 2 7 3 4 3 6 6 􀆰 4 1 1 6 􀆰 6 9 3 􀆰 3 R 2  ̄ E 2 1 6 5 6 5 3 7 9 6 7 􀆰 7 1 1 8 􀆰 5 1 0 1 􀆰 4 R 2 2 1 6 8 2 7 3 6 1 6 6 􀆰 4 1 1 8 􀆰 5 9 7 􀆰 4 图 2 生 活 污 水 ρ C O D C r 、 ρ N H 3  ̄ N 、 ρ T N 随 时 刻 变 化 F i g . 2 T h e t i m e d i s t r i b u t i o n c u r v e s o f ρ C O D C r ꎬ ρ N H 3  ̄ N a n d ρ T N i n d o m e s t i c s e w a g e 小 区 来 说 ꎬ ρ C O D C r 平 均 值 达 3 61 m g ∕ L ꎬ ρ N H 3  ̄ N 平 均 值 为 97􀆰 4 m g ∕ L . 图 2 为 生 活 污 水 污 染 物 质 量 浓 度 随 时 刻 的 变 化 . 合 流 制 小 区 R 1 ρ C O D C r 在 星 期 五 和 星 期 六 波 动 较 明 显 ꎬ 星 期 日 和 星 期 一 稳 定 于 平 均 值 28 0 m g ∕ L ꎬ 与

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