曹业始：当前国内污水管网系统改造应综合考虑的四个因素

　　如下图所示, 一般来说, 国内的综合用水量以及外来水量的平均值(即使在新建城区)，均高于西欧地区，说明国内污水低浓度不仅仅是由于污水管道外来水侵入造成的，，用水效率应该也是不可忽视的因素。

　　污水管网系统质量流和平衡概念模型

　　报告人提出，应在整个流域的水环境范围中综合考量管网系统的更新改造，除了管道中的 COD,管网溢流量是另一个重要参数。

　　污水管网水力和污染物质量流与平衡简化模型

　　模型描述了五个不同的的场景，展示外来水入侵和含外来水混合污水的处理(污水处理厂的处理能力)、用水效率和污水收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收集率均为85%的城市。对五个场景模型计算结果详见下表。

　　五种不同场景下模型参数、输入数据和计算污水COD浓度及溢流负荷

　　如表格中数据显示，德国前两个场景综合用水量基本相当，污水收集率≈100%，主要差别在于外来水量，外来水量小的分流制地区COD浓度为808mg/L，外来水量大的合流制系统COD浓度均为506mg/L。表明当管网在用水效率很高的情况下，外来水往往是决定性因素。德国第二和第三合流制系统场景数据可以看出，在截流数分别为1.9及1的情况下，COD浓度是相同的。但是当截流数从 1.9减少到 1 时，COD 溢流负荷从几乎没有高达输入量的 48%,显示污水处理厂量对溢流排放量的显着影响 。

　　从中国两个城市数据上看，珠三角地区的报告COD浓度为164mg/L，低于长三角地区的272 mg/L，而数据显示珠三角城市溢流到水环境中COD负荷却少于长三角地区城市。因此报告人指出，从整个流域范围考虑管网改造问题时，我们不能仅仅将管网中的COD浓度看做是唯一的指标，也要同时考虑流入水环境溢流负荷。

　　基于计算结果，报告人做了六点总结：

　　1、     德国北部分流制和其他地区合流制系统例子比较可以看出，外来水量的变化导致了cod浓度的变化，因此说明, 外来水入侵经常是污水管网污水浓度的决定因素, 国内相当部分污水管网系统"即使在旱季也充满外来水, 减少外流水是目前国内管网改造紧迫任务。

　　2、     德国合流制系统例子和长、珠三角城市例子说明, 偏小污水处理厂处理负荷将导致溢流排放增加。

　　3、     德国北部和新加坡、北京例子说明, 用水效率是影响管网污水浓度的另一个重要因素, 尤其是外来水入侵得到有效控制的情况下。

　　4、     收集率和污染物对水环境排放负荷存在明显关系, 低收集率意味着高溢出率。

　　5、     以低成本实现水环境中污染负荷排放量最大程度削减应成为城市水环境和流域治理的整体评估指标。

　　6、     各地情况不同, 四个因素的改进对污水管网和污水处理提质增效产生的影响不同，要因地制宜采取行动。

　　污水处理厂如何应对外来水？

　　下图显示了苏黎世Werdhölzli污水处理厂雨季一周（2018年8月25至31日）运行情况，水力负荷变化几乎10倍 (从0.5 m³/s (43 200 m³/d)提升至6.5 m³/s(561 600 m³/d，雨季最大的水力负荷)。

　　在峰值流量期，活性污泥SRT约14 d，HRT仅2.8 h，出水氨氮始终低于2 mg/L, 硝酸盐氮低于12 mg/L，且管网无溢流发生。国内不少城镇污水处理厂活性污泥工艺SRT 和HRT设计偏于保守，基于设计安全系数，现有相当部分生化处理单元应能够接受并处理外来水和雨季进水额外负荷，面临主要挑战是那些以水力负荷为设计依据的单元(主要是物理和化学处理单元)。为此，需要对现有污水处理厂的相关单元、设施和设备能力和运营数据进行评估和分析，确定有必要进行升级改造的单元。与此同时，应充分利用调蓄池和污水管网系统(管网、及泵站等）的潜在存储容积、错峰及流量控制，缓解峰值流量冲击从而减少CSO (和SSO) 溢流排放

　　瑞士苏黎世Werdhölzli污水处理厂雨季（2018年8月25至8月31日）进水流量、出水氨氮即硝态氮及调蓄池水位在线测量数据

　　使用四个因素可以快速帮助找出可能的改进方法并帮助比较不同的选择. 报告人举例，假设综合用水量(Q)为260 L/(人·天)，管内污水COD为150 mg/L，计算出CODMAX约为460 mg/L，稀释倍数(DF)约为3，当污水厂处理设计的截流系数为1.2Q, 溢流污染物量就达到了1.8Q 。 显然这是不合适的,或许有多个方案可以解决以上现状，如：进行修复下水道增加COD浓度、增加现有污水处理厂容量、提高下水道收集率、水利用效率等等，需要对这些方案导致的结果、需要的投资、项目的执行时间等等诸多因素进行多方面的比较与考量。如果调整污水厂的处理量，大的处理量带来的是低溢流量，同时扩大处理量需要投资，以及可能造成较多的外来水侵入。而如果提高管内污水COD浓度, 带来的是可以降低污水厂成本以及控制外来水,但需要进行下水道修复投资。因此报告人提出，在规划过程中能不能找出一个COD阈值，体现综合协调各方面的考量？同时他也指出，在当前污水处理厂或者水体治理项目投资规模都在几十亿甚至上百亿的情况下，一份精心制定、考虑成本效益的中长期规划是必不可少的。

　　最后，报告人总结以下四点：

编辑：王媛媛