抽象的

城市污水处理厂进水浓度低的问题引起了业界的高度关注。研究证实，普遍存在的管网沉降衰减、非生活污水稀释及其对生活污水还原污染物的“氧化”氧化还原衰减是城市污水处理厂进水BOD浓度低的根本原因是沉降衰减、氧化还原衰减、非生活污水占用管网和污水处理厂容积造成的污水溢流排放。它们是城市生活污水集中收集率低的重要原因，是我国排水系统出现问题的主要原因。区别于欧美发达国家的最典型特征。生活污水中的有机氮、磷在污染物衰减过程中会释放到水中，导致管道泥呈现出高碳、低氮磷的特点，这也会直接影响污水处理厂的碳氮磷比。污水处理厂的进水。提出综合实施工程措施和技术手段，是现阶段快速实现污水处理厂进水BOD浓度和城镇生活污水集中收集率的重要举措。是恢复污水处理厂正常碳氮磷比例关系的重要工程。价值。

通讯作者

孙永利

博士，高级工程师。主要研究方向为城市水环境管理技术与政策。

原标题：关于城镇生活污水集中收集率和污水处理厂进水浓度的思考；作者：孙永利、吴凡松、李文秋、刘静、郑兴灿、李鹏峰、张伟、高晨晨；作者单位：中国市政工程华北设计研究院有限公司。发表于《给排水》2023年第1期。

经过多个五年计划的全面推广，我国城市污水处理设施得到快速普及，污水处理率大幅提高。但进入污水处理厂的水浓度低的问题仍然比较普遍，污水直接排放的问题仍然时有发生。 ，与国家绿色高质量发展战略定位存在较大差距。 2019年，住房城乡建设部、生态环境部、国家发展改革委联合印发《城镇污水处理提质增效三年行动计划（2019-2021年）》 》，提出“三基本消除”（直排口、空白区域、黑臭水体）和“两个提高”（城市生活污水收集效率、污水处理厂进水BOD）集中）工作要求，排水行业逐步实现从污水处理向污水收集转变，从水量处理管理向污染物处理转变； 2022年，住房和城乡建设部、生态环境部、国家发展改革委、工信部联合印发的《深入治理城市黑臭水体实施方案》水利部进一步明确城镇生活污水集中收集率力争达到进水BOD浓度高于100mg/L的污水处理规模70%和90%以上的目标要求，对排水行业效率提升提出了更高要求。系统查明污水处理厂进水浓度和排水系统效率低下的真正原因，合理选择工程措施和技术手段，快速实现提高进水浓度和污水收集转运效率的目标要求，成为污水处理厂进水浓度和排水系统效率低的原因。绿色高质量发展新时代背景下污水行业的重大需求和挑战。

01

排水管网建设运行现状及问题

1.1 引水系统已成为我国排水系统的主要形式

近年来，我国城市排水管网建设进度基本达到与污水处理能力增速持平的水平。据住建部《城市建设统计年鉴》，2021年城市污水管、雨水管长度分别为36.68万公里和33.48万公里，分别是16.44万公里和16.44万公里的2.23倍和2.31倍。 2012年14.49万公里，年增长率可达5% 10%，与年均污水处理规模约6%至8%的增速基本一致。 。此外，我国分流管网比例明显高于日本、美国、德国等发达国家大城市。特别是随着分流管网建设和雨污分流改造的不断推进，合流管长度占排水管总长度的比例也从2012年的近27%下降到不足2021年达到12%。合流制不再是我国城市排水管网的主要形式。 2012年至2018年，我国组合管网长度在10.3万至11.1万公里之间波动。但2019年提质增效工作推进以来，综合管网总长度呈现逐年减少的趋势。这一趋势已减少至2021年9.25万公里，充分体现了各地雨污分流改造工作的力度和成效，也说明了城市建成区尤其是城市建成区实施雨污分流改造工作的难度。老城区。图1为2012-2021年全市城市污水管、雨水管和合流管长度变化曲线。

图1 2012-2021年全国排水管网发展趋势

1.2 污水水质季节差异不显着

无论是合流管网还是分流污水管网，枯水期的核心功能都是居民生活污水污染物的收集和转移。因此，在没有雨水排放和混合的情况下，污水处理厂的进水应呈现出相对较高的浓度水平；由于降雨期间雨水排放稀释，合流管网服务区内污水处理厂进水浓度将明显低于枯季水平。为此，以全国2000多个城市污水处理厂7月（代表雨季水平）和12月（代表旱季水平）进水BOD浓度为例进行分析。结果显示，12月份进水BOD浓度大于150 mg/L的污水处理厂数量和规模分别占16.7%和22.7%，这意味着污水处理厂规模相对较高的比例旱季BOD浓度不高，大部分在非降雨期不表现出反应。部分城市浓度水平较高，近年来，部分城市在旱季出现浓度较低的趋势。这可能与枯水期河道排污口截污超量，大量低浓度非生活污水截入污水管网造成污水稀释有直接关系。相关的;而7月份水体BOD低于50 mg/L的污水处理厂数量和规模分别占16.8%和11.2%。雨季进水浓度降低问题并不显着，降雨对BOD的影响并不突出。上述数据分析结果表明，合流系统并不是我国污水处理厂进水浓度低的根本原因。大多数污水处理厂在雨季并没有表现出明显的降雨稀释问题，在旱季也没有表现出应有的高浓度。污水处理厂枯水期集中度提升必将成为未来提质增效工作的重要组成部分。

02

污水收集率低、浓度低的原因分析

2.1关于城镇生活污水集中收集率

城镇生活污水集中收集率是响应排水行业绿色高质量发展战略导向、实现排水行业从水量处理考核向污染物收集处理考核转变的重要指标。也是排水行业管理方式变革的一次探索。该指标于2019年通过《城镇污水处理提质增效三年行动计划（2019-2021年）》政策文件首次向社会公开。 2021年4月，住房城乡建设部、国家统计局印发的《市（县）和《村镇建设统计调查制度》正式向社会公布了本次城镇建设的定义和核算方法。指标，即报告期内向污水处理厂排水的城镇人口占城镇总用水人口的比例，计算公式为：

在：

其中，人均日生活污染物排放量是指每人每天排放的生活污水污染物量，以BOD计量，根据《室外排水设计规范》确定为45g/（人·d）（ GB50014-2006）。各地也可按照中国城镇给排水协会团体标准《城镇居民生活污水中污染物产生量的测定》（T/CUWA 10101-2021）进行测量，并可提出修改建议。

根据式（1）和式（3），城市生活污水集中收集率计算公式最终可表示为：

根据式（4），分母为居民日常生活中产生的、随污水排放并应由污水处理厂收集处理的污染物量，分子为污水处理厂接受的生活污水污染物总量。城市污水处理厂，即城市生活污水集中收集率，可以更直观地表示为污水处理厂收集的生活污水污染物量与应收集的生活污水污染物量的比值。生活污水污染物在管网系统中的沉积和反应衰减，以及非生活污水占用污水管道和污水处理厂造成的生活污水溢流排放，可能是污水进水浓度升高的原因处理厂和城市生活污水集中收集。利率低的直接原因。

2.2 管网沉积对浓度和收集率的影响

污水收集系统中污染物的沉降衰减，既影响污水处理厂进水浓度，也影响城市生活污水集中收集率。尤其是沉积物的厌氧水解和降雨入河的侵蚀，是许多城市生活污水长期集中收集率的原因。水平低的一个重要原因。

化粪池不一定是污染物衰减的主要因素。化粪池是城市排水系统不完善的重要产物。作为城市污水收集系统的重要源头“沉淀池”，正常运行的化粪池通常可去除60%～80%的SS和20%～30%的COD。但化粪池去除污染物的能力与运行维护状况，尤其是实际停留时间直接相关。根据规范，化粪池一般应每3至12个月清理一次。因此，刚投入运行或定期清理的化粪池必须在化粪池中实际停留时间较长，污染物的去除效率一般较高。但由于所有权和相关成本问题，我国大多数住宅区的化粪池通常只有在发生溢出或其他事故时才进行清理。导致很多化粪池长期积满泥沙，变得没有常规的污水排放通道，基本不具备沉淀去除污染物的效果。因此，化粪池污染物去除效率的评价一般应考虑化粪池的运行、维护和清洁情况。

低流量管网可能成为污染物沉积的重要场所。污水收集管网特别是合流管网也将成为生活污水污染物的重要“沉淀池”，其沉淀状况直接关系到管网的日常运行流量。 《室外排水设计标准》GB 50014要求污水管满流时的流速应为0.6 m/s，雨水管和合流管满流时的流速应为0.75 m/s。这不仅是工程设计的要求，也是管网日常运行的要求，确保颗粒物不积累。一些发达国家甚至要求污水管网日运行流量不得低于0.75m/s。然而，我国许多城市污水管道的流速仅为0.1～0.3m/s甚至更低水平，污水中的颗粒物携带可吸附污染物并沉积在管道内，使污水管道成为典型的“沉淀物”。坦克”。雨季前一些城市污水管道的沉淀深度甚至可达50%。其VSS/SS比值达到2 0%以上，是污水处理厂进水浓度低的重要原因；那么这些沉积物会在降雨期间被雨水冲刷进入污水处理厂或城市河湖，成为生活污水污染物的流失和城市生活污水的浓缩物。征收率低的一个重要原因。提高污水管网流量、避免管网沉淀是现阶段快速实现进入污水处理厂水浓度和城市生活集中收集率同步提高的最简单、最有效的措施。污水。

污水管内沉积可能是污水处理厂低碳、高氮磷的重要原因。生活污染物在污水管道中沉积过程中也会发生厌氧水解或微氧反应。有机氮和磷很容易被氨化或磷酸化，从沉积物转化为离子态并再次进入污水，从而使管道沉积物具有高碳和低氮磷的特点。笔者完成的北方某城市污水管网沉积物测试结果表明，COD/TN通常可以达到（30~50）：1，COD/TP可以达到（80~100）：1。根据排水系统污染物的物质平衡关系，沉积物中COD/TN和COD/TP比值的增加意味着污水处理厂进水通常会出现COD/TN和COD/TP比值低的问题，因此管道沉降和沉积物的生化反应可能是我国城镇污水处理厂普遍存在的低碳、高氮磷问题的重要原因。污水管网泥沙治理可以缓解污水处理厂碳源短缺的问题，减少碳源和除磷剂的用量。排水系统实现低碳运行的重要途径。

在提高管道水位和流量时，必须提前确定河流、湖泊水回流的风险。根据流量、流速与过水截面积的计算关系，在流量一定的情况下，过水截面积越小，流量越高。减小过水截面积，意味着需要降低管网的运行水位，即在一定处理水量下，增加流量时，运行水位必须降低。被减少。但大部分位于城市河湖周边或埋于地下水位以下的污水管网，会因各种原因与城市河流、湖泊或地下水形成通道，有的通道还涉及城市排水安全等问题。在这种情况下，降低管道水位必然会导致更多的河流、湖泊或地下水进入污水管网。例如，在长江经济区某污水处理厂集水井脱水运行试验中，发现大量河水通过沿江干管涌入，导致污水处理厂浓度持续升高。减少。一些城市降水量的经验表明，只有适当协调管网水位与城市河湖水位，适度降低城市河湖运行水位，才能减少城市降水量。真正提高管网流量。例如，南方城市的一些河流水位从2至3米降低到0.5米左右后，原来长期满流的污水管网很容易将运行水位降低到60左右设计丰满度的%；中央环保督察通报的长江经济区一污水处理厂前溢流口，因上游河流降水水位调控所致。水量从10万立方米/天以上急剧下降到6万立方米/天以下。大量工程经验表明，城市河湖降水水位对于恢复管网正常运行水位、减少河湖倒灌污水管网具有非常显着的作用。

2.3 非生活污水掺混对浓度和收集率的影响

氨氮是一种比较稳定的离子物质，在存在COD和BOD的污水管网中一般不会通过明显的硝化或其他反应而被消耗。此外，污水中含有的氨基酸等有机氮物质也会在管道输送过程中被氨化成氨氮并释放到水中，使得污水中的氨氮浓度通常可以维持在40mg/L甚至更高。随着环境监管力度的加大，进入渗流或排入污水管网的地表水、地下水、工业废水等通常具有氨氮浓度低的显着特征。也就是说，排入污水管网的非生活污水氨氮浓度将明显低于居民生活污水氨氮浓度。因此，氨氮可以作为非生活污水排放的重要评价和核算指标，也可以作为评价污水收集管网效率的重要因素。参考指标。南方地区枯水期污水处理厂氨氮浓度较低，实际上是上游氨氮浓度较低的非生活污水大量排放混合的直接结果。氨氮浓度较低的非生活污水排入污水管网，不仅会稀释生活污水，还会占用管网和污水处理厂的有效空间，造成污水溢流问题，导致氨氮浓度持续偏低。城镇生活污水集中收集率。是排水行业的一大痛点和难点，也是提高污水处理质量和效率的重点方向。通过氨氮或其他简单有效的指标快速识别非生活污水混入问题，并通过工程或技术手段将非生活污水清除出污水管网，是快速提高污水进水浓度的最佳途径。污水处理厂和城市生活污水集中收集率。采取有效措施。

非生活污水对污水污染物影响的另一个重要特征是氧化还原反应或生物合成反应引起的污染物衰减。 T.Hvitved-Jacobsen 等人。提出污水管网好氧状态下溶解COD的衰减率通常可达10~30 mg/(L·h)。 Kamma Raunkjær 等人。提出好氧状态下COD和溶解COD的衰减率为14%和25%。 Naoya Tanaka提出厌氧条件下可溶性COD衰减率一般为0~12 mg/(L·h)。上述关于有氧状态的研究结论大多是基于溶解氧的影响。事实上，我国混合污水管网既有高排放标准的工业废水、建筑降水或基坑排水、地表地下水，也有再生水补给型和水生植物生态型城市。河湖水不仅含有溶解氧，还含有多种化学氧化物，表现出相对较高的ORP。这些氧化性物质还会与污水中的还原性有机物发生反应，引起还原性有机物的还原，成为污水处理厂进水BOD浓度和城市生活污水浓度。征收率低的一个重要原因。

高排放标准的工业废水大多采用强化生物处理和高级氧化深度处理工艺。出水的特点是 DO 和 ORP 值相对较高。尤其是Fenton、催化氧化等强氧化工艺的出水ORP值可以达到1000mV甚至更高的水平，具有较高的“氧化性”。施工降水或基坑排水主要来源于地下水、浅层地下水和城市河湖水。通常具有一定的ORP值和NO3--N浓度。部分地区地表水和地下水NO3--N浓度甚至高达20毫克/升以上。污水处理厂的尾水通常具有较高的ORP值。尤其是疫情防控对污水处理厂尾水消毒要求不断提高，出水ORP值达到400mV以上的情况已十分常见。这些水进入污水管网后，必然会与生活污水中的有机物发生反硝化反应或氧化还原反应，从而对污染物进行衰减，导致生活污水污染物浓度的降低。

城市水体中的沉水植物在白天会通过光合作用持续缓慢地向水体释放“纯氧”，使沉水水植物周围区域水体的白天DO保持在10毫克的过饱和水平以上/L长时间存在，而ORP值大多可以达到300 mV以上的水平；夜间，由于沉水植物的呼吸作用，DO值可降至接近0 mg/L，ORP降至50 mV以下。因此，以沉水水生植物为主的城市河湖水如果泄漏或倒灌污水收集管网，也会导致生活污水污染物的衰减和流失。

当然，非生活污水不规律或间断排放也可能造成污水管网周期性溢流，极大影响污水处理厂进水集中度和城市生活污水集中收集率。实际工程证明，通过污水管网降水水平模式增加管网蓄水空间，可以有效应对排水量波动带来的周期性溢流问题，真正实现健康的排水系统和城市水环境系统。例如，某服务行业每天中午1点左右开始向管网排放3000吨。中央环保督察每天下午2点至5点期间，污水排放量达立方米，导致下游点溢流。对此，采取综合措施，对服务业用水进行调节、均匀排水，并由管网运维单位提前提高水位，增加溢流口。经过改造、扩容等综合措施，下游点周期性溢流问题已得到彻底解决。

03

结论和建议

(1)我国组合管网比例明显低于欧美等发达国家。但污水处理厂BOD浓度低的问题，特别是在枯水季节，问题更加突出。合管网并不是造成BOD浓度低的根本原因。 ，枯水期集中提质应作为下一步提质增效的重点方向。

（二）非降雨期污水收集管网污染物沉积和降雨期流量冲刷流失量大，是造成我国不少城市生活污水集中收集率低的重要原因。基于日常运行中增加流量的管道沉积控制应被视为当前步骤。主要研究方向。

（3）提高污水管网水位和流量，必须强化排水的系统性，重点解决水位对沿水体管网的影响、地下水位的影响等问题。深埋管网中的水。

（4）高排放标准的工业废水、建筑降水或基坑排水、地下水及城市河湖水等相对“清洁”的非生活污水回流或渗入污水管网，为进水浓度污水处理厂水，特别是NH3-N、磷酸盐等溶解性水质指标相对稳定是标准下降的主要原因；以非生活污水高DO、ORP为代表的强“氧化”，造成生活污水中还原性物质的衰减，导致污水处理厂BOD（COD）浓度升高，城市生活集中收集率下降。污水。水平普遍偏低的一个重要原因。污水收集管网中的非生活污水处理应是现阶段提高集中度和效率的重点。