焦点提醒：曹业始：当前国内污水管网系统革新应分析斟酌的四个身分

曹业始：当前国内污水管网系统革新应分析斟酌的四个身分

时候：2021-10-09 09:34

来历：中国水网

作者：王馨

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　　“污水管网系统革新是当前国内很多城市遍及面对的困难，我自己也有猜疑：为何欧美国度的混流制系统COD浓度比我们国度分流制系统还要高， 乃至在新建区域？有无简单的计较公式，可以或许较快估算出下水道系统中的外来水、污水量和污水管网内COD浓度和溢流负荷，并能够利用在投资和效益阐发，从而为项目计划供给撑持？”中持新概念情况成长宜兴无限公司总工艺师、新加坡PUB（国度水治理机构）前首席专家曹业始博士在“2021（第十三届）上海水业热门论坛”上先谈了进行这项研究的念头。

　　论坛上，曹博士以西、北欧一些城市污水管网系统和污水处置厂为例，比力国内和欧洲国度污水管网外来水入侵等环境，并阐发了形成国内污水浓度偏低的身分,提出了估算公式。在详实的数据阐发根本上，进一步提出污水管网系统质量均衡概念模子并会商摹拟的成果。提出了革新当前国内下水道系统需要分析斟酌的四个身分和相干建议。

　　曹业始

　　影响污水管网机能和效力的四个身分

　　影响污水管网机能和效力的四个首要身分：1. 外来水入侵。城市污水首要由两部门构成：城市供水利用后发生的污水 (used water)和外来水。由渗入水、流入水、雨水构成的外来水。2.污水厂的处置能力。处置量相对应在国内的截流系数，国内一般设置值为1.2, 即处置量是搜集的污水的1.2倍 (最新指点文件将该系数扩年夜到1.5)。3.用水效力, 4. 污水搜集率。

　　下水道系统：鸿沟和身分

　　下图将供水和污水联系关系起来，供水方面有包罗家庭、公共、工业三类水构成的分析用水利用落后入到污水管网，分析用水量数据能够从城市的水务局和年鉴中查询到。分析用水加外水汇入下水道的总量构成了下水道里的污水。

　　污水份成两股，一股送到污水厂处置，另外一股从下水道溢出的污水排入水情况。

　　本文的会商为国内的一线城市，这类城市制造业已外移，城市污水根基上是糊口污水。在如许的前提下，以小我污染物的日排放负荷作为计较基准，如小我COD日发生量120g/人/天，小我分析用水量(SCWC, 升/人/天)能够采取年度统计数值，从这些数据可使用下面等式估算出外来水量(SQi/i)升/人/天、溢流污水量(SQE)升/人/天。

　　外来水占比、稀释倍数和管内污水流量供给估算方式

　　外来水占比界说为：外来水/(外来水+搜集的污水)。稀释倍数 (DF)界说为：管网内污水/搜集污水(供水) ，假如DF为1，就注解没有外水进来，假如DF为2，就注解外水和搜集的污水为一比一。

　　值得留意的是最年夜COD浓度值界说为小我排污量除以分析用水量COD值，计较公式 为CODMAX = PLCOD(120)/SCWC。陈述人指出，在污水全搜集(X = 100%)且管网外来水能够疏忽(DF≈1)的前提下，夹杂污水COD最年夜浓度为120/SCWC (g/L)，分析用水量(SCWC)决议了下水道夹杂污水COD可以或许到达最年夜浓度。

　　因为用污水厂处置量取代SRW具有的风险，陈述人建议用DF=CODMAX/CODRW,当中CODRW为下水道COD浓度）计较DF值。

　　在得出稀释倍数后，用稀释倍数乘以分析用水量（SCWC），即得出小我管内污水流量SRW (升 /人/天)，公式为SRW=SCWC·DF。随后既能够得出小我溢流污水量（SQE），公式为SQE = SRW – SCWC。陈述人指出，需要留意的是，因为分歧用水效力，不异的外来水占比或稀释倍数其实不意味着不异数目的外来水量。

　　污水(污水处置厂进水)COD浓度估算

　　在污水全搜集(X = 100%)的前提下，且雨水为清洁的水、的前提下，就得出了下图第一个公式初步估算出管网中的COD浓度。公式注解，管网中污水COD的浓度取决在分析用水量和稀释倍数，前者与分析用水效力相关，尔后者与外来水(或管网渗漏)相关。

　　鄙人表中，拔取了西欧和国内七个案例，管网中公然文献中与水相关的数据，用公式进行计较，得出计较值与陈述数据相当接近，证实了公式的可用性。

　　部门欧洲国度和中国的人日均分析用水量、人日均污水处置量、人日均(夹杂)污水量和污水COD浓度等相干数据

　　用水效力是国内污水低浓度不成轻忽的身分相之一

　　下图聚集了来自西、北欧一些国度和城市与中国北京和别的两个一线城市污水稀释相干的文献数据。从西、北欧地域城市的数据分析来看，平均稀释倍数年夜约到达2倍，也就是供水与外来水的比例为1:1。

　　陈述人强调，这些数据注解，合流制系统外来水量占到管网内污水量50%或以上，意味外来水量(Qi/i)和搜集污水量(CWC)相当乃至更多；对分流制系统，外来水占比差别较年夜，德国北部最低，但也有较高(50%)的环境， 如丹麦和挪威的案例所示。

　　同时能够看到，北京的外来水比例根基与德国北部处在一个程度上，注解我们能够做好下水道治理. 以上可见，污水管道泄露是一个世界性的问题, 而从数值上面看, 国内下水道外来水稀释倍数和占比与西、北欧仿佛不同不年夜。

　　可是根据分析用水量和稀释倍数和占比计较外来水的体积时, 以下图示, 对应不异的外来水占比或稀释倍数，用水效力较高(低人日均分析用水量）的一些西欧国度和城市比拟用水效力较低(高人日均分析用水量）的国内城市，前者部门区域外来水量能够是后者部门区域的约50%。

　　类似的占比或稀释倍数规模内，欧洲的污水管道里污水COD浓度仍可保持在400 ∽680mg/L 规模(如德国和苏黎世的合流制系统），远高在当前很多国内污水管道系统里的COD浓度。

　以下图所示, 一般来讲, 国内的分析用水量和外来水量的平均值(即便在新建城区)，均高在西欧地域，申明国内污水低浓度不但仅是因为污水管道外来水侵入酿成的，，用水效力应当也是不成轻忽的身分。

　　污水管网系统质量流和均衡概念模子

　　陈述人提出，应在全部流域的水情况规模����APP中分析考量管网系统的更新革新，除管道中的 COD,管网溢流量是另外一个主要参数。

　　污水管网水力和污染物资量流与均衡简化模子

　　模子描写了五个分歧的的场景，展现外来水入侵和含外来水夹杂污水的处置(污水处置厂的处置能力)、用水效力和污水搜集率对管网里污水浓度和污染物溢流的影响。五个场景中，三个德国案例，两个中国案例为长三角和珠三角两个污水搜集率均为85%的城市。对五个场景模子计较成果详见下表。

　　五种分歧场景下模子参数、输入数据和计较污水COD浓度和溢流负荷

　　如表格中数据显示，德国前两个场景分析用水量根基相当，污水搜集率≈100%，首要不同在在外来水量，外来水量小的分流制地域COD浓度为808mg/L，外来水量年夜的合流制系统COD浓度均为506mg/L。注解当管网在用水效力很高的环境下，外来水常常是决议性身分。德国第二和第三合流制系统场景数据能够看出，在截流数别离为1.9和1的环境下，COD浓度是不异的。可是当截流数从 1.9削减到 1 时，COD 溢流负荷从几近没有高达输入量的 48%,显示污水处置厂量对溢流排放量的光鲜明显影响 。

　　从中国两个城市数据上看，珠三角地域的陈述COD浓度为164mg/L，低在长三角地域的272 mg/L，而数据显示珠三角城市溢流到水情况中COD负荷却少在长三角地域城市。是以陈述人指出，从全部流域规模斟酌管网革新问题时，我们不克不及仅仅将管网中的COD浓度看作是独一的目标，也要同时斟酌流入水情况溢流负荷。

　　基在计较成果，陈述人做了六点总结：

　　1、 德国北部门流制和其他地域合流制系统例子比力能够看出，外来水量的转变致使了cod浓度的转变，是以申明,外来水入侵常常是污水管网污水浓度的决议身分,国内相当部门污水管网系统"即便在旱季也布满外来水,削减外流水是今朝国内管网革新紧急使命。

　　2、 德国合流制系统例子和长、珠三角城市例子申明,偏小污水处置厂处置负荷将致使溢流排放增添。

　　3、 德国北部和新加坡、北京例子申明,用水效力是影响管网污水浓度的另外一个主要身分,特别是外来水入侵获得有用节制的环境下。

　　4、 搜集率和污染物对水情况排放负荷具有较着关系,低搜集率意味着高溢出率。

　　5、 以低本钱实现水情况中污染负荷排放量最年夜水平削减应成为城市水情况和流域管理的全体评估目标。

　　6、 各地环境分歧,四个身分的改良对污水管网和污水处置提质增效发生的影响分歧，要随机应变采纳步履。

　　污水处置厂若何应对外来水？

　　下图显示了苏黎世Werdhölzli污水处置厂旱季一周（2018年8月25至31日）运转环境，水力负荷转变几近10倍 (从0.5 m³/s (43 200 m³/d)晋升至6.5 m³/s(561 600 m³/d，旱季最年夜的水力负荷)。

　　在峰值流量期，活性污泥SRT约14 d，HRT仅2.8 h，出水氨氮一直低在2 mg/L, 硝酸盐氮低在12 mg/L，且管网无溢流产生。国内很多城镇污水处置厂活性污泥工艺SRT 和HRT设想偏在守旧，基在设想平安系数，现有相当部门生化处置单位应可以或许接管并处置外来水和旱季进水额外负荷，面对首要挑战是那些以水力负荷为设想根据的单位(首要是物理和化学处置单位)。为此，需要对现有污水处置厂的相干单位、举措措施和装备能力和运营数据进行评估和阐发，肯定有需要进行进级革新的单位。与此同时，应充实操纵调蓄池和污水管网系统(管网、和泵站等）的潜伏存储容积、错峰和流量节制，减缓峰值流量冲击从而削减CSO (和SSO) 溢流排放

　　瑞士苏黎世Werdhölzli污水处置厂旱季（2018年8月25至8月31日）进水流量、出水氨氮即硝态氮和调蓄池水位在线丈量数据

　　利用四个身分能够快速帮忙找出可能的改良方式并帮忙比力分歧的选择. 陈述人举例，假定分析用水量(Q)为260 L/(人·天)，管内污水COD为150 mg/L，计较出CODMAX约为460 mg/L，稀释倍数(DF)约为3，当污水厂处置设想的截流系数为1.2Q, 溢流污染物量就到达了1.8Q 。 明显这是不适合的,也许有多个方案能够处理以上近况，如：进行修复下水道增添COD浓度、增添现有污水处置厂容量、提高低水道搜集率、水操纵效力等等，需要对这些方案致使的成果、需要的投资、项目标履行时候等等诸多身分进行多方面的比力与考量。假如调剂污水厂的处置量，年夜的处置量带来的是低溢流量，同时扩年夜处置量需要投资，和可能形成较多的外来水侵入。而假如提高管内污水COD浓度, 带来的是能够下降污水厂本钱和节制外来水,但需要进行下水道修复投资。是以陈述人提出，在计划进程中能不克不及找出一个COD阈值，表现分析调和各方面的考量？同时他也指出，在当前污水处置厂或水体管理项目投资范围都在几十亿乃至上百亿的环境下，一份细心制订、斟酌本钱效益的中持久计划是必不成少的。

　　最初，陈述人总结以下四点：

1、外来水、污水厂处置量、用水效力和污水搜集率, 决议着污水的浓度和溢流量。

　　2.经由过程四个身分敏感度阐发, 进行手艺和经济多方案比力, 辨认较易实现且经济有用的标的目的、方针和步履的优先顺序, 制定符合本地前提下最具本钱效益的计划。

　　3.斟酌到管道污水浓度增添时，还应留意溢流负荷. 流域治理的方针是以最低本钱实现起码排放。

　　4、积极、谨严地从头评估下水道和污水处置厂的设想原则和与含外来水污水处置相关相干政策、排放标等政策律例和响应的收费准绳。

　　论坛现场，曹业始还为预会者带来了一个操练题（以下图）。

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