城鎮生活污水收集處理能力評估

朱曉曉 常聞捷 江野立 舒瑞琪 黃琴 聶慧君 王苑

摘要 準確評估城鎮污水收集處理能力具有重要意義和價值。本研究以江蘇某縣域為研究區域，采用區域城鎮生活水污染物（COD）的收集量作為核算對象，以集中式污水處理廠為核算單元，以260 mg/L和350 mg/L作為生活污水校核濃度，開展不同核算單元生活污水集中收集率的核算評估。結果表明，核算區域內生活污水集中收集率分別為67.09%（260 mg/L）和49.84%（350 mg/L），汛期生活污水集中收集率偏低。以新區為主的城東污水廠生活污水集中收集率高于均值，而以城鎮老舊小區為主的城北污水廠和以城鄉結合部為主的城南污水廠生活污水集中收集率相對較低。針對生活污水收集處理能力薄弱片區，提出治理措施，為城市生活污水集中收集效能提升提供參考。

關鍵詞 生活污水；污水收集管網；收集率；化學需氧量法

中圖分類號 X323；X703? ?文獻標識碼 A

文章編號 1007-7731（2024）08-0069-05

城市污水管網在承接城鎮生活污水、工業廢水等方面發揮著重要作用。實踐中，部分地區城鎮污水收集處理還需在管網建設，汛期城鎮污水管網水位，排水管網收集效能，污水處理廠進水濃度等方面進一步改善[1-3]。同時，城市污水處理管網鋪設面廣、隱蔽性強及維護投入成本高等特點[4]，導致管網摸排檢修工作開展難度較大。準確評估目前城鎮污水收集處理能力具有重要意義和價值。李璇等[5]對生活污水集中收集處理率精準核算方法進行了對比分析，得出水量法計算簡單，易出現指標虛高的情況；BOD法的最小核算單元為行政區域，核算效率相對較高；COD法的最小單元為單個污水處理廠覆蓋區域，基礎數據主要來自供、排水戶和水質、水量自動在線監測，且扣除了污水處理廠收集處理的工業企業生產廢水COD總量，方法更加精準。生活污水集中收集率是表征生活污水有效收集情況的重要指標。尹海龍等[6]通過評估得出，按照污水廠進水量與污水排放量比值計算，當前部分城市污水截污率較高，而按照污水廠進水COD負荷與污水排放COD負荷比值計算，污染負荷截污率平均較低。本研究以主要水污染物（COD）收集量作為平衡核算指標，以260和350 mg/L作為COD校核濃度，以實際生活污水收集率與校核的理論生活污水收集率進行平衡核算，判斷區域不同核算單元城鎮生活污染物集中收集處理情況，為提高城鎮區域生活污水集中收集處理效能提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區基本情況

研究區位于江蘇西北部，毗鄰洪澤湖，位于長三角經濟帶、沿江經濟帶和東隴海經濟帶的交叉輻射區，建成區面積約73 km2。區域內共3個飲用水源地，總供水規模達27萬t/d，共4個污水處理廠，分別為城北污水處理廠、城東一期污水處理廠、城東二期污水處理廠和城南污水處理廠，總設計規模為14萬m3/d，污水廠設計規模、處理工藝、出水標準和水質水量情況詳見表1。

1.2 研究范圍劃定

以污水處理廠收集范圍作為核算單元的劃分依據，核算區域內共有4個污水處理廠，因此本研究共設置4個核算單元，分別為城南污水處理廠核算單元、城北污水處理廠核算單元、城東污水處理廠一期核算單元和城東污水處理廠二期核算單元，4個核算單元合并區域為核算區域。

1.3 核算方法

采用水污染物（COD）的收集量作為核算對象，根據生活污水中COD校核濃度計算得出生活污水產生量（生活污水理論收集量），并采用核算區域內生活污水集中收集總量（實際量）與生活污水產生總量（理論量）之比，作為該核算區域生活污水集中收集率。核算方法如下。

（1）核算單元內生活污水COD收集量。通過核算污水集中處理設施進水COD總量，扣除進入該污水集中處理設施的工業廢水和農業養殖廢水COD貢獻，即為該核算單元內生活污水的COD收集量。核算公式如下。

[MS=MW－MG－MN] （1）

式（1）中，MS為核算單元內生活污水COD收集量，kg；MW為核算單元內污水COD收集總量，kg；MG為核算單元內工業廢水COD收集量，kg；MN為核算單元內農業養殖污水COD收集量，kg。

（2）核算區域生活污水COD收集總量。通過城鎮生活污水污染物校核濃度（C260和C350）進行校核，得出該核算區域內生活污水集中收集總量，具體計算公式如下。

[QS0=0.001×MS0/CS0] （2）

式（2）中，QS0為核算區域內生活污水集中收集總量，m3；MS0為核算區域內生活污水COD收集總量，kg；CS0為核算區域內生活污水COD校核濃度，mg/L。

（3）核算區域生活污水集中收集率。核算區域內生活污水集中收集總量與生活污水產生總量之比，即為該核算區域生活污水集中收集率，客觀反映該區域生活污水集中收集能力和水平。

（a）月生活污水集中收集率。

[RM=QS0/Q] （3）

式（3）中，[RM]為核算區域內生活污水集中收集率（%），以月為單位進行核算；Q為核算區域內生活污水產生總量，m3。

（b）年生活污水集中收集率。

[RA=i=112QS0， i/i=112Q， i] （4）

式（4）中，[RA]為核算區域內生活污水集中收集率（%），以年為單位進行核算；QS0，i為核算區域內第i個月生活污水集中收集量，m3；Q，i為核算區域內第i個月生活污水產生總量，m3；i為月份，共12個月。

以上公式的使用需滿足3個前置條件：①生活用水量以末端用戶用水量為統計口徑，以剔除管網運輸過程中漏損影響；②混入污水管道中的“外水”不含該污染物；③污水在轉輸過程中未發生降解損耗[7]。

1.4 數據處理與分析

采用Excel 2010軟件進行數據統計分析和作圖。

2 結果與分析

2.1 生活污水收集量

從各污水廠生活污水集中收集量（表2）來看，城東一期核算單元生活污水集中收集量最大，其次為城北污水廠核算單元，城南片區主要為城鄉結合部，因此生活污水集中收集量最低。從各污水廠各月份生活污水集中收集量占比情況（圖1）來看，2—4月及12月份城北污水廠核算單元及城東二期污水廠核算單元生活污水集中收集量出現高值，其中2月份生活污水集中收集量最高。

2.2 生活污水集中收集率

從各核算單元生活污水集中收集率（表3）來看，全縣核算區域內生活污水集中收集率分別為67.09%（260 mg/L）和49.84%（350 mg/L）。其中，城東一期和二期污水廠的生活污水集中收集率高于全縣均值，分別為81.97%（260 mg/L）和60.90%（350 mg/L）、75.58%（260 mg/L）和56.15%（350 mg/L），而城北污水廠和城南污水廠生活污水集中收集率相對較低。結合各核算單元用地類型及用水類型分析，城東一期和二期污水廠服務縣域經濟開發區，以工業企業為主，管網覆蓋程度及雨污分流程度相對較高；城北污水廠服務縣域主城區，以居民區、成熟商業區等為主，城市開發程度高，開發年限較長，管網相對老舊，雨污合流制現象較為突出；城南污水廠服務縣域南部新城，因開發時間較短，目前為城鄉結合部，管網建設進度有待進一步加強，生活污水集中收集率較低。

從生活污水集中收集率月度變化來看（圖2—3），7—9月生活污水集中收集率較低，其中城北污水廠核算單元汛期生活污水集中收集率降低趨勢最為明顯，表明汛期對該縣域生活污水的集中收集率影響較大，雨污合流可能是造成汛期生活污水集中收集率下降的主要原因之一。城北污水廠是該縣域發展較早的片區，老舊小區、城中村較多，部分管網破損、雨污合流等問題相對突出，在一定程度上影響了對區域生活污水的集中收集。

2.3 區域污水集中收集處理能力評估

根據核算結果及資料調研，進一步核算各污水處理廠處理水量負荷率，其中城南污水處理廠處理水量負荷率為55.20%～67.78%，城北污水處理廠為95.91%～103.23%，城東一期污水處理廠為75.08%～106.23%，城東二期污水處理廠為34.91%～65.51%。導致污水處理廠生活污水集中收集率偏低，生活污水處理理論能力滿足需求但污水處理廠超負荷運行，以及處理效能不高的可能影響因素為污水處理能力均衡、管網配套、截污納管、雨污分流及管網養護等方面有待進一步加強和優化。2021年度核算區域內生活污水集中收集率較2020年度有所提升，低階（C260）生活污水集中收集率由2020年度的54.02%提升至2021年的67.09%，高階（C350）生活污水集中收集率由2020年度的40.13%提升至2021年的49.84%，以年計研究區域生活污水集中收集率高低階分別上升了13.07%和9.71%。

3 結論與討論

經核算評估，核算區域內生活污水集中收集率分別為67.09%（260 mg/L）和49.84 %（350 mg/L），汛期生活污水集中收集率偏低。以新區為主的城東污水廠生活污水集中收集率高于全縣均值，而以城鎮老舊小區為主的城北污水廠和以城鄉結合部為主的城南污水廠生活污水集中收集率相對較低。

實踐中，生活污水集中收集處理存在需要進一步優化的環節。一是污水收集處理能力有待進一步均衡。城鎮生活污水處理廠運行情況不一，部分污水處理廠接近滿負荷運行，而部分污水處理廠暫未達到設計處理能力，區域內不同污水廠污水收集處理能力有待進一步均衡，區域生活污水收集效能有待提升。二是部分污水收集管網建設滯后，部分存在雨污混流現象。現有污水管網與污水收集實際需求還有一定差距，部分城中村、城郊結合部和老舊城區生活污水管網覆蓋有待進一步提高。部分片區存在雨污混流現象，居民生活污水溢流可能會對河道水質產生負面影響[8-10]。部分城中村道路復雜，采用雨污合流或明渠（溝）排放，加之居住人口相對密集，產生的生活污水較多，對生態環境可能造成較大負荷。三是部分管網運行維護監管機制有待進一步完善。根據區域設計規模情況統計（表1），城南污水廠年均進水COD濃度為88.21 mg/L，城北、城東二期污水處理廠進水COD濃度分別為141.60和153.15 mg/L，遠低于設計水平和提質增效目標。3個核算單元進水COD濃度年均值均偏低，除汛期受降雨影響外，枯水期污水廠進水COD濃度偏低可能與管網破損、老化有關。雨污混接雨水進管、管網破損地下水滲漏等都可能導致非生活污水水量激增，致使管道高水位運行，擠占污水管網輸送容量，導致污水廠超負荷運行，污水收集處理能效降低，相關研究也證實非生活污水摻混對生活污水濃度和收集率存在一定影響[11-12]。四是部分管道堵塞、排水不暢或管道破損等，導致部分生活污水無法有效收集。如部分生活垃圾、廚余垃圾等未及時回收處理直接排入管網，造成部分管網堵塞、排水困難，或項目建設過程中可能存在破壞管網等情況。

針對生活污水收集處理中有待進一步改進的環節，通過加快補齊基礎設施短板，盡快實現污水管網全覆蓋、全收集和全處理，實現城鎮生活污水收集處理提質增效。加快推進雨污管網建設，提升污水廠收集處理能力，是解決生活污水收集不夠到位而污水廠超負荷運行、入廠污染物無法有效處理的關鍵。針對目前水量已基本滿負荷運行的城北污水廠和城東一期污水廠核算單元，需進一步分片區摸排雨污管網合流、雨污管混接和錯接等情況，加快推動核算單元范圍內雨污分流管網改造，雨污管混接、錯接點改造工作。針對水量運行負荷較低的城南污水處理廠和城東二期污水處理廠，需進一步加強雨污管網建設工作，提高支管網覆蓋度。同時保障雨污管網規范高效運行，以提高污水處理效能。針對污水管道、雨水管道和污水提升泵站等管網及污水收集設施，亟待形成有效的監管機制和運維管護機制，在出現異常水質時可以及時高效溯源排查問題片區，快速摸清污染源頭并有效治理。

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（責編：何 艷）

基金項目 江蘇省環保集團科技項目計劃（JSEP-TZ-2021-1005-RE）；江蘇省環境工程技術有限公司科研項目（JSEP-GJ20220011-RE-ZL）。

作者簡介 朱曉曉（1992—），女，江蘇南京人，碩士，工程師，從事流域水污染治理及水生態修復研究。

收稿日期 2023-11-20