城市污水處理廠設計進水水質的確定方法

王 嫣

(山西省建筑標準設計研究院，山西 太原 030000）

對于城市污水處理廠而言,來自大量初始污水排放點的城市污水，其水質應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，只能視作隨機變量進行分析和預測。

概率分析方法依賴于大量的實測數據，隨著城市污水處理廠和環(huán)境監(jiān)測站的廣泛建立和運行，城市污水處理廠的設計水質，已經有可能利用本地區(qū)或類似地區(qū)的實測數據，采用概率分析方法確定。

1 進水水質差異性原因分析

1.1 污水收集管線布置不當

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

1.2 管材質量差，施工水平差，漏損嚴重

合流制污水管以及污水收集管網均采用平口式混凝土管，管材質量差，且當地施工單位施工經驗欠缺，接口處理不當，地下水入滲，從而導致污水廠進水水質濃度偏低，這是導致污水廠進水COD 濃度偏低的重要原因。

2 城市污水處理廠實測數據的概率分布

在進行概率分析時，實測數據一般不宜少于30 個，由于上述各廠的實測數據不足，故將各廠的實測數據匯總作為一個樣本，得到進出水BOD5、SS、NH3-N 數據各63 個，進出水COD Cr 數據各50 個。由于多個污水處理廠的進水水質可以代表一定地域范圍內的污水水質，將各廠數據合并處理對于進水水質分析是適當的。將這些實測數據分別匯總，數據按由小到大排列，并統(tǒng)計其達到各實測數值的累積個數。

3 頻率統(tǒng)計方法

為保證分析結果的可靠性，污水處理廠進水水質監(jiān)測數據應不少于40 個樣本水質濃度頻率曲線的繪制方法，將實測的進水COD 濃度從小到大排序，按P = n /(N+1) 計算小于等于某一濃度出現的頻率P (其中N 為實測數據的總數，n 為某一濃度值的排序號)，以COD 濃度為橫坐標，頻率P為縱坐標，繪制進水COD 濃度頻率曲線。

4 實測數據的頻率統(tǒng)計分析

對于城市污水處理廠而言，來自大量的直排城市污水，其水質應該受到確定性因素的影響。近年來，頻率統(tǒng)計方法在有較多實測水質資料的城市污水處理領域的應用越來越多。該方法是以污染因子濃度為橫坐標，累計頻率為縱坐標，繪制進水水質濃度的累計頻率分布曲線，根據累計頻率分布曲線可以將某一累計頻率下的最高濃度值作為設計水質，對應的累計頻率被稱為污水處理廠設計進水水質的保證概率。

5 污水廠設計進水濃度確定方法

由于缺乏水質監(jiān)測數據和有效的數據處理方法，加之污水水質受多種因素的影響，致使目前已建的部分城鎮(zhèn)污水處理廠實際進水水質與設計水質存在較大差異，嚴重影響了城鎮(zhèn)污水處理廠的運行和管理。當無調查資料時，規(guī)范建議按下列標準采用：生活污水的五日生化需氧量可按每人每天25～50g 計算。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產量，在實際設計過程中，通常根據各地實際情況進行確定。方法在確定污水廠進水水質時，由于規(guī)范給出的范圍值較廣，通常結合臨近地區(qū)污水處理廠設計。

6 設計進水水質的確定

6.1 設計進水水質及其保證概率

由于污水水質指標實測數據基本遵從正態(tài)分布并更加符合對數正態(tài)分布規(guī)律，故可以按照正態(tài)分布或對數正態(tài)分布計算不同保證概率下的標準差倍數，再計算出相應的設計進水水質指標。

采用正態(tài)分布與采用對數正態(tài)分布在不同保證概率下的設計進水水質指標，相差并不太大。由于實測數據更加符合對數正態(tài)分布規(guī)律，故建議采用后者。當標準差倍數為1時，84.14% 的保證概率可能偏小(大約每6 d 進水超過設計水質指標1 d)，不利于城市污水處理廠的安全運行，并可能造成有時出水超標；標準差倍數為2 時，97.73% 的保證概率可能又偏大(大約每44 d 進水超過設計水質指標1 d)，會增加不必要的城市污水處理廠投資; 標準差倍數為1～2 時的保證概率適中，比較適合城市污水處理廠的實際情況。

6.2 設計進水水質的季節(jié)性調整

在確定了進水水質設計值的情況下，由于擬采用MBR工藝，而膜系統(tǒng)因受膜通量的限制對于流量的沖擊負荷承受能力較差，而在江南水鄉(xiāng)地區(qū)，夏季與冬季的水量水質差異較大；因此，需對所確定的水質再進行一定的季節(jié)性調整，確定好合理的指標濃度與進水流量，并以此為依據進行反應池的工藝設計，同時要校核夏季溫度高、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)性調整設計值中最不利情況作為設計值，才能充分保證出水達到處理要求。

7 結語

在污水處理廠的設計過程中，設計進水水質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、運行費用等。