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)借鑒外國經(jīng)驗(yàn)值，難以真實(shí)表征我國城鎮(zhèn)居民日常生活排污情況。

中國市政工程華北設(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)國家和省部級(jí)科研課題、子課題20余項(xiàng)，獲中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)1項(xiàng)，國際水協(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)國家通?？芍苯永贸擎?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)國家優(yōu)良的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)性能和污染物過程衰減研究成果。但我國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，我國曾有學(xué)者通過收集特定人群每日糞尿排泄物的方式進(jìn)行過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，最近幾年國家科研項(xiàng)目也增加了相關(guān)研究方向。國內(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，也就是說無論是在樓宇內(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，也就是說每個(gè)時(shí)間間隔收集的水量是恒定的，時(shí)間間隔長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;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;為避免漂浮物問題，原則上調(diào)節(jié)水池容積不宜過大，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