城鎮(zhèn)居民人均日生活污水污染物產(chǎn)生量如何測(cè)算

城鎮(zhèn)居民人均日生活污水污染物產(chǎn)生量是生活污水處理工程設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，也是《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案(2019—2021年)》中提出的城鎮(zhèn)生活污水集中收集率這一行業(yè)監(jiān)管新指標(biāo)統(tǒng)計(jì)計(jì)算和污水處理行業(yè)效能評(píng)估的重要基礎(chǔ)指標(biāo)。但國(guó)內(nèi)外關(guān)于城鎮(zhèn)居民人均日生活污水污染物產(chǎn)生量的相關(guān)研究不足，國(guó)內(nèi)現(xiàn)有各種規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)和文獻(xiàn)中引用的人均日生活污水污染物產(chǎn)生量數(shù)據(jù)多數(shù)借鑒外國(guó)經(jīng)驗(yàn)值，難以真實(shí)表征我國(guó)城鎮(zhèn)居民日常生活排污情況。

中國(guó)市政工程華北設(shè)計(jì)研究總院有限公司孫永利等構(gòu)建了城鎮(zhèn)居民生活污水污染物產(chǎn)生量測(cè)算方法，并設(shè)計(jì)研發(fā)了成套測(cè)算裝備。該測(cè)算裝備由污水收集計(jì)量裝置、人員出入監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)處理平臺(tái)構(gòu)成，通過(guò)污水收集計(jì)量裝置收集不同時(shí)間段樓宇內(nèi)居民排放的所有污水，通過(guò)人員出入監(jiān)控系統(tǒng)計(jì)算該時(shí)間段樓宇內(nèi)的排污人口當(dāng)量，據(jù)此計(jì)算該時(shí)間段的人均污水污染物產(chǎn)生量;將24 h劃分為多個(gè)不等的時(shí)間段，并按上述方法分別收集計(jì)算各時(shí)間段的人均污水污染物產(chǎn)生量，加和即可求得本樓宇的居民人均日生活污水污染物產(chǎn)生量。選擇太湖流域常住人口達(dá)到一定規(guī)模，生活排水可全收集、人員出入情況可全監(jiān)控的居民樓宇進(jìn)行初步測(cè)試，并有望形成標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試方法和成套測(cè)試測(cè)算裝備，在全國(guó)范圍內(nèi)開展測(cè)試工作。

作者簡(jiǎn)介：孫永利(1975—)，山東威海人，博士，正高，主要從事城市水體和污水處理的技術(shù)與政策研究，承擔(dān)國(guó)家和省部級(jí)科研課題、子課題20余項(xiàng)，獲中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng)，國(guó)際水協(xié)(IWA)科技創(chuàng)新全球最高獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)3項(xiàng)、二等獎(jiǎng)4項(xiàng)、三等獎(jiǎng)6項(xiàng)。授權(quán)專利38項(xiàng)，其中發(fā)明專利20項(xiàng)。

1 前期測(cè)算方法及適用性

發(fā)達(dá)國(guó)家通常可直接利用城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)反推出居民生活污水量和污染物濃度，據(jù)此精準(zhǔn)計(jì)算人均日生活污水污染物產(chǎn)生量，這主要得益于發(fā)達(dá)國(guó)家優(yōu)良的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)性能和污染物過(guò)程衰減研究成果。但我國(guó)絕大部分城市存在污水收集管網(wǎng)不健全、管道淤泥沉積、清水入滲入流、雨污水管道錯(cuò)接混接、工業(yè)廢水排入等突出問(wèn)題，城鎮(zhèn)污水處理廠實(shí)際進(jìn)水量和污染物濃度并不能準(zhǔn)確反映居民生活污水污染物的產(chǎn)排情況。

據(jù)行業(yè)專家回憶，早在20世紀(jì)七八十年代，我國(guó)曾有學(xué)者通過(guò)收集特定人群每日糞尿排泄物的方式進(jìn)行過(guò)人均生活污水污染物產(chǎn)生量的測(cè)算研究，但這種方法通常只收集了特定人群每日通過(guò)糞尿排泄物所形成的污染物量，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)尚不發(fā)達(dá)，拖地、洗衣、洗澡等用水量和污染物排放量不多，家庭廚房污染占比并不突出的歷史時(shí)期，的確可以較準(zhǔn)確地反映城市居民生活污水污染物的產(chǎn)生情況。但隨著居民生活水平的不斷提高，居民家庭各項(xiàng)用水比例發(fā)生了很大變化，家庭廚房、拖地、洗衣、洗澡等日常生活用水的污染物產(chǎn)生量已經(jīng)占較大比重，因此即使有收集和測(cè)試條件，這種方法也并不能如實(shí)反映當(dāng)今時(shí)代居民生活污水污染物的產(chǎn)排量特征。

第一次全國(guó)污染源普查有力地推進(jìn)了居民生活污水污染物產(chǎn)排情況的測(cè)算和統(tǒng)計(jì)工作，最近幾年國(guó)家科研項(xiàng)目也增加了相關(guān)研究方向。國(guó)內(nèi)高校、科研機(jī)構(gòu)、行業(yè)主管部門多以居民小區(qū)出水總排口或典型居民家庭作為測(cè)試對(duì)象，進(jìn)行過(guò)污水產(chǎn)排規(guī)律研究，但小區(qū)出水總排口測(cè)算方法多數(shù)只是通過(guò)瞬時(shí)水樣或多個(gè)瞬時(shí)水樣混合樣的水質(zhì)測(cè)定，以及簡(jiǎn)單的濃度加和平均和固定的人口數(shù)量進(jìn)行人均日生活污水污染物產(chǎn)生量計(jì)算，基本上難以精準(zhǔn)地進(jìn)行排水計(jì)量，也無(wú)法對(duì)該排水量所對(duì)應(yīng)的人口數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)核算，其計(jì)算結(jié)果并不能準(zhǔn)確表征城市居民生活污染物的實(shí)際產(chǎn)排情況。典型居民家庭測(cè)算方法存在樣本數(shù)量少，個(gè)體差異影響大，污染物難以全面收集等一系列問(wèn)題。

2 新測(cè)試方法構(gòu)建

城鎮(zhèn)居民人均日生活污水污染物產(chǎn)生量也即特定人群每天產(chǎn)生的污水污染物總量與排污人口總數(shù)的比值。鑒于人口流動(dòng)特征，無(wú)論以樓宇、小區(qū)、社區(qū)，還是以固定人群為監(jiān)測(cè)單位，都很難精準(zhǔn)收集這些特定人群24 h生活產(chǎn)生的所有污水污染物，因此這并不是一種具有可操作性的測(cè)試方法。為此如何根據(jù)特定區(qū)域內(nèi)人群的生活規(guī)律和人員流動(dòng)特征，將24 h時(shí)間段拆分為不同時(shí)間跨度的多個(gè)時(shí)間間隔，精準(zhǔn)計(jì)算每個(gè)時(shí)間間隔特定區(qū)域內(nèi)的人口數(shù)量(或當(dāng)量)，準(zhǔn)確收集每個(gè)時(shí)間間隔特定區(qū)域內(nèi)居民實(shí)際排放的所有污水，測(cè)定污染物濃度，據(jù)此計(jì)算該時(shí)間間隔特定區(qū)域內(nèi)居民的污水污染物產(chǎn)生總量和人均污染物產(chǎn)生量。最后將24 h內(nèi)各時(shí)間間隔的人均污水污染物產(chǎn)生量累加，即可計(jì)算獲得居民人均日污水污染物產(chǎn)生量，同理也可計(jì)算居民人均日污水排放量數(shù)據(jù)。

這種方法的假定條件是人在每個(gè)時(shí)間段的排污規(guī)律不會(huì)因所處環(huán)境條件的改變而發(fā)生很大的變化，也就是說(shuō)無(wú)論是在樓宇內(nèi)生活、在寫字樓辦公，還是在其他場(chǎng)合工作，其在特定時(shí)間間隔的排污行為是差不多的，因此可以根據(jù)特定時(shí)間間隔特定人群的排污量計(jì)算該時(shí)間間隔的人均污水污染物產(chǎn)生量。在這種情況下，將24h取樣周期細(xì)分為更多的時(shí)間間隔，可使每個(gè)時(shí)間間隔的人員數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定，有效解決居民樓宇人員出入變化對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，使計(jì)算結(jié)果更加趨近于真實(shí)值;污水收集計(jì)量系統(tǒng)達(dá)到設(shè)定容積才啟動(dòng)取樣程序，也就是說(shuō)每個(gè)時(shí)間間隔收集的水量是恒定的，時(shí)間間隔長(zhǎng)度主要取決于樓宇內(nèi)居民的實(shí)際排水規(guī)律，這就意味著用水高峰期的時(shí)間間隔縮短，用水低谷期的時(shí)間間隔延長(zhǎng);選擇常住人口相對(duì)較多的居民樓宇，可有效解決個(gè)體排污差異、非常規(guī)排污事件(如醉酒嘔吐、腹瀉等)，或排污行為改變對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響問(wèn)題。

實(shí)現(xiàn)上述功能，需要開發(fā)并設(shè)計(jì)加工滿足相關(guān)功能要求的污水收集計(jì)量裝置、人員出入監(jiān)控系統(tǒng)和統(tǒng)計(jì)分析平臺(tái)。

2.1 污水收集計(jì)量裝置

污水收集計(jì)量裝置主要由居民樓宇生活污水提升裝置和計(jì)量裝置兩部分組成，各部分實(shí)物圖詳見圖1。居民樓宇生活污水收集提升裝置主要由水泵和調(diào)節(jié)水池組成，用于將樓宇內(nèi)居民排放的所有生活污水(含雨水立管排放的生活污水)及時(shí)輸送至污水計(jì)量裝置。居民樓宇需要的生活污水提升裝置數(shù)量取決于樓宇內(nèi)污水總管和旱季排污的雨水立管的數(shù)量和位置分布。用于接收廚房和衛(wèi)生間排水的生活污水收集提升裝置，需選用帶切割功能的提升水泵;帶有化糞池的居民樓宇，生活污水收集提升裝置需設(shè)置于化糞池前;為避免漂浮物問(wèn)題，原則上調(diào)節(jié)水池容積不宜過(guò)大，應(yīng)以保障污水泵安全運(yùn)行，污水及時(shí)排出為基本原則。

編輯：王媛媛