城镇污水处理厂低浓度进水原因分析及提升措施

城镇污水处理厂低浓度进水原因分析及提升措施

张华鹏

天津市鼎盛鑫环境科技有限公司 天津 301700

摘要：城镇污水处理厂是重要的市政基础设施，城镇污水处理也是水污染防治的关键环节。对污水处理厂配套管网的调查、病害检测，同时全面系统地掌握和摸清配套管网的建设运行情况及质量状况，这将有利于系统治理、精准施策。提出了完善排水管理体制机制、工业企业排水实行三管分设整改、细化管网渗漏的检测排查和有效修复、加强管网验收和质量监管、尽量降低管网水位等4项整治措施。

关键词：城镇；污水处理厂；低浓度；进水

引言

我国城市污水处理厂进水水量组成不仅有原生污水和工业废水，还有地下水、河水以及雨水等外来水。采用水量平衡三角法、水量平衡三角法对城镇污水处理厂进水中地下水、河水及雨水混入比例进行了研究，提高城市污水处理厂进水水质浓度的首要前提是解析进水水量的组成情况，这一前提步骤直接关系到污水处理厂进水低COD或BOD₅问题原因的发现，对后续提出水质提升措施和解决排水系统存在的问题至关重要。

1降雨对进水污染物浓度的影响

1.1降雨对进水流量和pH的影响

从最近4年每月的降雨频次可知，降雨在全年1月—12月均有分布。从最近4年不同降雨量降雨的频次分布分析，降雨以累计降水量在1～10mm的小到中雨为主，占总降雨频次的85%。降水量为6mm的典型中雨降水过程中，污水处理厂接收雨水后中线进水流量的变化曲线。由于降雨影响，中线进厂水流量迅速上升，在5h后达到峰值，峰值流量为25.2m³/s，随后逐渐降低，并在22h后逐渐恢复正常流量。雨水径流中含有的碳酸盐、硫酸盐、氮氧化物等酸性物质进入污水处理厂后，进厂污水的pH迅速下降，并在10h后达到最低值(6.15)。因此，降雨对污水处理厂进厂水量和进水pH都会造成较大影响。

1.2降雨对进水COD浓度的影响

进水CODCr浓度接收雨水后的0～3h和7～10h出现两个峰值，峰值CODCr浓度分别为280mg/L和277mg/L。表明在降雨过程中，一些小分子的有机污染物如乙醇等，由于在雨水中的溶解度高，溶解于雨水后随雨水径流进入城镇污水处理系统，从而体现为污水处理厂进水COD浓度曲线上的第一个峰值。

1.3降雨对进水TP浓度的影响

污水处理厂接收到雨水的6h后，TP浓度开始上升并达到峰值(2.72mg/L)，在11h后，TP浓度逐渐降低并恢复正常。可以推断，雨水径流中P的存在形态较多，且溶解度较低，主要以磷酸钙盐、磷酸铁盐和有机磷为主。

2研究方法

2.1水量平衡三角法

借鉴评估地下水渗入排污管网的方法，采用水量平衡三角法，对污水管网中的地下水或河水渗入量、雨水混入量进行定量分析。将一年的日均污水处理量按升序排列，进行均一化处理：将时间除以一年总天数，日均污水量除以一年中最大日污水量。以晴雨天占一年总天数的比例为横坐标，日污水量占最大日污水量的比例为纵坐标，建立坐标系，将数据绘制成曲线，见图1。AE为日污水量曲线，其与左右两侧纵坐标的交点分别为A和E；B为一年中晴天所占的比例，D为B向上做垂线与污水量曲线AE的交点。ACD所围成面积代表河水及地下水渗入量；CDE所围成面积代表雨水混入量；虚线AC与坐标轴所围成的区域面积代表原生污水量。

2.2原生污水量计算

污水处理厂服务片区自来水使用后产生的污水量即为原生污水量，通过自来水用量计算出的原生污水量占比，可与水量平衡三角法得出的原生污水量进行校核，验证水量平衡三角法对于污水处理厂进水组成分析的合理性和准确性。

3结果与讨论

3.1某污水处理厂进水量组成成分占比分析

通过面积积分计算结果可知，原生污水量占该厂总进水量的61.3%，地下水或河水渗入量的占比为28.9%，雨水混入量的占比为9.8%，表明该厂进水中外水混入量较高，总占比高达38.7%，其中河水或地下水渗入问题更为突出，该厂服务片区污水管网破损漏水较为严重。与水量平衡三角法得出的原生污水量占比结果基本一致，因此应用水量平衡三角法对于该厂进水组成的分析具有一定的合理性和准确性。

3.2工业企业排水调研

某污水处理厂2020年原生污水量日均1.37×104m³/d，由生活污水和工业企业废水组成。为了了解某污水处理厂服务片区内工业企业排放的废水水质及其特点，对该片区内38家重点监管企业按排放废水进行调研。重点监管企业出水COD浓度在8~1170mg/L范围之间波动，均值约161.5mg/L左右。出水BOD5浓度范围在2.5~358mg/L之间，均值为59.6mg/L；在调研的38家大型企业排放的废水水质中发现，89%的废水COD浓度低于260mg/L，且BOD5低于100mg/L，甚至接近一半的废水COD低于100mg/L，1/3的废水BOD5浓度低于20mg/L。这部分工业废水会稀释管网中的污水，是该厂污水处理厂进水浓度低的原因之一。此外，部分规模以上企业设有预处理设施，而厂区的生活污水也经过了预处理，污染物浓度显著降低，排放至污水管网中后稀释了原生生活污水，与进水浓度提升的政策背道而驰，是需要整改的方向之一。更严重的是在无预处理设施的工业企业中，仍有相当部分废水浓度严重偏低，偏离生活污水水质范围，其厂区可能存在雨水、地下水或河水等外水入渗的现象，稀释了厂区生活污水，导致排放的废水浓度偏低。

4整治措施建议

（1）针对上文工业企业排放低浓度废水问题，建议工业企业排水实行三管分设整改，即生活污水、雨水、工业废水排口分别单独设置。生活污水不经过预处理直接排放至市政管网中，建议加装流量计和COD在线检测仪，通过厂区人口等信息核算生活污水水质水量；建议未来对于废水可生化性好、碳氮比高的工业企业，如制糖、酒类等企业，可作为廉价碳源优先接入污水处理厂，有利于污水处理厂进水浓度的提高和水质组成的改善。（2）某污水处理厂服务片区内FR北路（C线主干管网）存在破损、居民小区尤其是老旧居民小区存在雨污混、错接问题，建议采用CCTV图像检测或潜望镜检测技术，结合管网水质浓度的沿程测试分析，根据浓度差异性，排查是否有雨污混接或管网渗漏问题，发现问题要对特定管段进行堵塞及抽空后及时整改；而新建管网或居民小区可借鉴常州等地区先进的管理模式，由开发企业委托排水管理部门实行“统一设计、统一建设、统一管理”的“三统一模式”，明确双方的权力和义务，以解决管道“质量差、管理养护缺失”等难题。（3）加强已建管网修复的验收工作。建议将密闭性检测或达到一定的水质浓度（如小区排口污水浓度达到350mg/L）作为管网修复工程的验收标准之一，确保修复工程行之有效。修复工程完工后，若水质浓度达不到标准，则要进一步分析检测排查和修复工程的质量问题，明确责任主体，有利于提高工程质量，真正实现污水浓度的提高。（4）提高污水处理厂的水量负荷，尽量降低管网水位，防止雨天雨水流入污水管网造成高水位甚至溢流情况的发生。

结束语

针对城镇污水处理厂进水浓度低问题，建议从工业企业排水实行三管分设整改、细化管网渗漏的检测排查和有效修复、加强管网验收和质量监管、尽量降低管网水位等综合实施，以提升城镇污水处理厂进水浓度。

参考文献

[1]　霍然.城镇污水处理厂进水水质环境风险防控研究[J].环境与发展，2020，31（6）：25，28.

[2]　吴钦.城镇污水处理厂尾水排放对水环境影响及对策[J].环境与发展，2020，31（6）：29，31.