農(nóng)村污水水量波動特點研究

(青島理工大學環(huán)境與市政工程學院 山東 青島 266033)

無論是市政管網(wǎng)設計還是污水處理廠構(gòu)筑物容積的設計，都離不開污水水量變化系數(shù)這一重要參數(shù)，在《室外排水設計規(guī)范》中，規(guī)定生活污水變化系數(shù)為最大日最大時污水量與平均日平均時污水量的比值，但是據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，污水水量在每小時內(nèi)仍然有較大波動，一般農(nóng)村的生活污水量都比較小且排水管網(wǎng)建設不完善[1-2]，如果仍然用污水總變化系數(shù)規(guī)范值對排水管網(wǎng)進行設計勢必會引起誤差。因此，為了展開農(nóng)村生活污水變化系數(shù)的探究，本次試驗以日照市五蓮縣許孟鎮(zhèn)為研究對象，通過分析污水流量波動，找出變化系數(shù)規(guī)律，為市政管網(wǎng)設計人員提供參考。

一、數(shù)據(jù)來源

本次探究的對象為日照市五蓮縣許孟鎮(zhèn)污水處理站，為研究該鎮(zhèn)污水變化系數(shù)與規(guī)范變化系數(shù)的關(guān)系以及當?shù)鼐用竦呐潘?guī)律，選取一周的水量數(shù)據(jù)，試驗時設定程序，每隔1分鐘自動記錄一次沉淀池流量計讀數(shù)和集水池液位計讀數(shù)，計算每分鐘沉淀池累積流量和集水池液位差，將累積流量與集水池水量差相加即為污水廠一分鐘內(nèi)進水量，通過每分鐘流量累加可以得到5min、10min、每小時流量和每日流量。

二、農(nóng)村污水變化規(guī)律分析

(一)污水水量一周波動規(guī)律

圖1 污水水量一周波動

從一周的水量波動來看，周六周日的用水量要明顯高于工作日，其中，最大日流量出現(xiàn)在周六為909m3，最小日流量出現(xiàn)在周四為656m3，周五的流量從傍晚到夜間有一個比較明顯的增高趨勢，原因一是許孟鎮(zhèn)沒有中學和高中，鎮(zhèn)上的初中生和高中生都是到五蓮縣上學，周一至周五寄宿在學校，周五傍晚回到鎮(zhèn)上家中，導致周五傍晚排水量上升；原因二是當?shù)卦O有禽畜檢疫站，每周五會對當?shù)厍菪箴B(yǎng)殖場衛(wèi)生狀況例行檢查，禽畜養(yǎng)殖場進行衛(wèi)生清掃導致排水量上升；周一至周五平均排水量為701m3，周一受到周末排水量的影響使得周一的排水量略高于周二周三周四，由于當?shù)毓ぷ鹘Y(jié)構(gòu)單一，每日餐飲、洗車、小型旅館以及屠宰排水不會有太大變化，導致周二周三周四的水量波動情況基本相同；

(二)污水水量日波動規(guī)律

為了探究農(nóng)村污水水量日波動規(guī)律，將一周之內(nèi)每日每小時的水量數(shù)據(jù)取平均值，得到平均日平均二十四小時的污水排放值，如下圖。

圖2 污水水量平均日平均時波動情況

從圖中我們可以得知一天之內(nèi)當?shù)鼐用竦呐潘闆r，從圖中最直觀的可以看出一天之內(nèi)有三個峰值，分別在早上6：00-7：00，中午11：00-12：00，晚上17：00-18：00，這三個時間段是用餐高峰伴隨餐洗廢水排放的增加導致峰值的出現(xiàn)[4]；每日0：00-4：00是排水最低時間段，此時鎮(zhèn)上居民都在休息；從4：00-6：00用水量逐漸上升，可以看出當?shù)鼐用衩咳掌鸫矔r間較早，后續(xù)的洗漱吃飯導致水量逐漸上升，三個高峰時期過后伴隨排水量的下降，對應的時間段為每日8：00-9：00，13：00-15：00以及20：00-23：00。

三、農(nóng)村污水水量變化系數(shù)分析

(一)污水水量統(tǒng)計分析

現(xiàn)統(tǒng)計整理水量變化系數(shù)需要的幾個關(guān)鍵數(shù)值：

1.平均日流量Qd將試驗期間每日水量求和取平均值

Qd=754.94m3/d；

2.最大日流量Qdmax

Qdmax=909.5m3/d=10.53L/s，出現(xiàn)在周六；

3.最小日流量Qdmin

Qdmin=655.79m3/d=7.59L/s，出現(xiàn)在周四；

4.最大日最大時流量Qmax60

Qmax60=42.08m3/h=11.69L/s，出現(xiàn)在周六晚上19：00；

5.最大日最大10分鐘流量Qmax10

Qmax10=11.74m3/10min=19.57L/s,出現(xiàn)在周六晚上19：13-19：23；

6.最大日最大5分鐘流量Qmax5

Qmax5=6.42m3/5min=21.4L/s，出現(xiàn)在周六晚上19：08-19：13；

7.最大日最大1分鐘流量Qmax1

Qmax1=1.42m3/min=23.67L/s，出現(xiàn)在周六晚上19：10；

(二)污水水量變化參數(shù)分析

根據(jù)水量統(tǒng)計的幾個管關(guān)鍵水量數(shù)據(jù)，試驗期間污水水量波動參數(shù)變化[3]計算如下：

1.日變化系數(shù)Kd：最大日污水量與平均日污水量的比值

Kd=909.5/754.94=1.20；

2.時變化系數(shù)Kh：最大日最大時污水量與最大日平均時污水量的比值

Kh=42.08/37.9=1.11

3.實測時總變化系數(shù)Kz：也稱實測總變化系數(shù)，是實測最大日最大時污水量與實測平均日平均時污水量的比值

Kz=42.08/31.46=1.34

4.10分鐘總變化系數(shù)Kz10：實測最大日最大10min污水量與實測平均日平均10min污水量的比值

Kz10=11.74/5.24=2.24

5.5分鐘總變化系數(shù)Kz5：實測最大日最大5min污水量與實測平均日平均5min污水量的比值

Kz5=6.42/2.62=2.45

6.1分鐘總變化系數(shù)Kz1：實測最大日最大1min污水量與實測平均日平均1min污水量的比值

Kz1=1.42/0.52=2.71

以上皆為實測變化系數(shù)，規(guī)范中的綜合生活污水量變化系數(shù)如下表：

表1 綜合生活污水量變化系數(shù)

水量監(jiān)測期間，平均日流量為8.74L/s，對應規(guī)范中變化系數(shù)應該在2-2.3之間，在《室外排水設計規(guī)范中》[5]，生活污水量變化系數(shù)計算公式為

現(xiàn)對比污水各變化系數(shù)：

圖3 污水水量各變化系數(shù)對比

四、結(jié)論

(1)在監(jiān)測期間，日照市五蓮縣許孟鎮(zhèn)日平均流量為701m3/d，周末排水量明顯高于周一到周五，且最高排水量出現(xiàn)在周六為909m3/d，最低排水量出現(xiàn)在周四為655m3/d，周二周三周四排水規(guī)律比較穩(wěn)定，與當?shù)鼐用駟我坏墓ぷ鹘Y(jié)構(gòu)有關(guān)；

(2)從監(jiān)測期間的平均日平均時排水量波動來看，24小時之內(nèi)有污水排放有三個明顯的峰值為早上6：00-7：00，中午11：00-12：00，晚上17：00-18：00，峰值時間段伴隨餐洗用水排放的增加，且凌晨0：00-4：00排水量最低；

(3)污水變化系數(shù)情況，日變化系數(shù)Kd=1.2，時變化系數(shù)Kh為1.11，時總變化系數(shù)為Kz為1.34，10分鐘總變化系數(shù)Kz10為2.24，5分鐘總變化系數(shù)Kz5為2.45，1分鐘總變化系數(shù)Kz1為2.71，時總變化系數(shù)規(guī)范值K’z=2.15，10分鐘、5分鐘以及1分鐘總變化系數(shù)都要高于總變化系數(shù)規(guī)范值，用規(guī)范值設計污水管網(wǎng)會產(chǎn)生偏差；

(4)每小時內(nèi)污水管網(wǎng)中的流量并不均勻，有較大波動，遠高于總變化系數(shù)規(guī)范值，因此在日后的管網(wǎng)設計中，應適當提高污水總變化系數(shù)，增加污水管網(wǎng)管徑提升過水能力，以便保證泵站和污水管網(wǎng)的正常運行。