城市污水处理厂设计进水水质的确定方法

王 嫣

(山西省建筑标准设计研究院，山西 太原 030000）

对于城市污水处理厂而言,来自大量初始污水排放点的城市污水，其水质应该受到确定性因素的影响，但是，由于这些确定性的影响因素太多，只能视作随机变量进行分析和预测。

概率分析方法依赖于大量的实测数据，随着城市污水处理厂和环境监测站的广泛建立和运行，城市污水处理厂的设计水质，已经有可能利用本地区或类似地区的实测数据，采用概率分析方法确定。

1 进水水质差异性原因分析

1.1 污水收集管线布置不当

污水收集系统采用截流式合流制，从污水管网布置情况来看，截流干管设置在河滩，在雨季时污水检查井易被淹没。由于采用砖砌检查井，密封性较差，河水倒灌的情况严重，污水浓度被稀释。

1.2 管材质量差，施工水平差，漏损严重

合流制污水管以及污水收集管网均采用平口式混凝土管，管材质量差，且当地施工单位施工经验欠缺，接口处理不当，地下水入渗，从而导致污水厂进水水质浓度偏低，这是导致污水厂进水COD 浓度偏低的重要原因。

2 城市污水处理厂实测数据的概率分布

在进行概率分析时，实测数据一般不宜少于30 个，由于上述各厂的实测数据不足，故将各厂的实测数据汇总作为一个样本，得到进出水BOD5、SS、NH3-N 数据各63 个，进出水COD Cr 数据各50 个。由于多个污水处理厂的进水水质可以代表一定地域范围内的污水水质，将各厂数据合并处理对于进水水质分析是适当的。将这些实测数据分别汇总，数据按由小到大排列，并统计其达到各实测数值的累积个数。

3 频率统计方法

为保证分析结果的可靠性，污水处理厂进水水质监测数据应不少于40 个样本水质浓度频率曲线的绘制方法，将实测的进水COD 浓度从小到大排序，按P = n /(N+1) 计算小于等于某一浓度出现的频率P (其中N 为实测数据的总数，n 为某一浓度值的排序号)，以COD 浓度为横坐标，频率P为纵坐标，绘制进水COD 浓度频率曲线。

4 实测数据的频率统计分析

对于城市污水处理厂而言，来自大量的直排城市污水，其水质应该受到确定性因素的影响。近年来，频率统计方法在有较多实测水质资料的城市污水处理领域的应用越来越多。该方法是以污染因子浓度为横坐标，累计频率为纵坐标，绘制进水水质浓度的累计频率分布曲线，根据累计频率分布曲线可以将某一累计频率下的最高浓度值作为设计水质，对应的累计频率被称为污水处理厂设计进水水质的保证概率。

5 污水厂设计进水浓度确定方法

由于缺乏水质监测数据和有效的数据处理方法，加之污水水质受多种因素的影响，致使目前已建的部分城镇污水处理厂实际进水水质与设计水质存在较大差异，严重影响了城镇污水处理厂的运行和管理。当无调查资料时，规范建议按下列标准采用：生活污水的五日生化需氧量可按每人每天25～50g 计算。生活污水的五日生化需氧量、悬浮固体、总氮和总磷的范围分别为25～50g/(人·d)、40～65g/(人·d)、5～11g/(人·d) 和0.7～1.4g/(人·d) 。规范并未给出生活污水COD产量，在实际设计过程中，通常根据各地实际情况进行确定。方法在确定污水厂进水水质时，由于规范给出的范围值较广，通常结合临近地区污水处理厂设计。

6 设计进水水质的确定

6.1 设计进水水质及其保证概率

由于污水水质指标实测数据基本遵从正态分布并更加符合对数正态分布规律，故可以按照正态分布或对数正态分布计算不同保证概率下的标准差倍数，再计算出相应的设计进水水质指标。

采用正态分布与采用对数正态分布在不同保证概率下的设计进水水质指标，相差并不太大。由于实测数据更加符合对数正态分布规律，故建议采用后者。当标准差倍数为1时，84.14% 的保证概率可能偏小(大约每6 d 进水超过设计水质指标1 d)，不利于城市污水处理厂的安全运行，并可能造成有时出水超标；标准差倍数为2 时，97.73% 的保证概率可能又偏大(大约每44 d 进水超过设计水质指标1 d)，会增加不必要的城市污水处理厂投资; 标准差倍数为1～2 时的保证概率适中，比较适合城市污水处理厂的实际情况。

6.2 设计进水水质的季节性调整

在确定了进水水质设计值的情况下，由于拟采用MBR工艺，而膜系统因受膜通量的限制对于流量的冲击负荷承受能力较差，而在江南水乡地区，夏季与冬季的水量水质差异较大；因此，需对所确定的水质再进行一定的季节性调整，确定好合理的指标浓度与进水流量，并以此为依据进行反应池的工艺设计，同时要校核夏季温度高、浓度低、流量大和冬季温度低、浓度高、流量小的工况是否满足处理要求，然后取冬、夏季校核值以及未作季节性调整设计值中最不利情况作为设计值，才能充分保证出水达到处理要求。

7 结语

在污水处理厂的设计过程中，设计进水水质往往决定着城市污水处理厂的工艺流程的选择和工程的投资、运行费用等。