如下圖所示, 一般來(lái)說(shuō), 國(guó)內(nèi)的綜合用水量以及外來(lái)水量的平均值(即使在新建城區(qū))，均高于西歐地區(qū)，說(shuō)明國(guó)內(nèi)污水低濃度不僅僅是由于污水管道外來(lái)水侵入造成的，，用水效率應(yīng)該也是不可忽視的因素。

　　污水管網(wǎng)系統(tǒng)質(zhì)量流和平衡概念模型

　　報(bào)告人提出，應(yīng)在整個(gè)流域的水環(huán)境范圍中綜合考量管網(wǎng)系統(tǒng)的更新改造，除了管道中的 COD,管網(wǎng)溢流量是另一個(gè)重要參數(shù)。

　　污水管網(wǎng)水力和污染物質(zhì)量流與平衡簡(jiǎn)化模型

　　模型描述了五個(gè)不同的的場(chǎng)景，展示外來(lái)水入侵和含外來(lái)水混合污水的處理(污水處理廠的處理能力)、用水效率和污水收集率對(duì)管網(wǎng)里污水濃度和污染物溢流的影響。五個(gè)場(chǎng)景中，三個(gè)德國(guó)案例，兩個(gè)中國(guó)案例為長(zhǎng)三角和珠三角兩個(gè)污水收集率均為85%的城市。對(duì)五個(gè)場(chǎng)景模型計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)下表。

　　五種不同場(chǎng)景下模型參數(shù)、輸入數(shù)據(jù)和計(jì)算污水COD濃度及溢流負(fù)荷

　　如表格中數(shù)據(jù)顯示，德國(guó)前兩個(gè)場(chǎng)景綜合用水量基本相當(dāng)，污水收集率≈100%，主要差別在于外來(lái)水量，外來(lái)水量小的分流制地區(qū)COD濃度為808mg/L，外來(lái)水量大的合流制系統(tǒng)COD濃度均為506mg/L。表明當(dāng)管網(wǎng)在用水效率很高的情況下，外來(lái)水往往是決定性因素。德國(guó)第二和第三合流制系統(tǒng)場(chǎng)景數(shù)據(jù)可以看出，在截流數(shù)分別為1.9及1的情況下，COD濃度是相同的。但是當(dāng)截流數(shù)從 1.9減少到 1 時(shí)，COD 溢流負(fù)荷從幾乎沒(méi)有高達(dá)輸入量的 48%,顯示污水處理廠量對(duì)溢流排放量的顯著影響 。

　　從中國(guó)兩個(gè)城市數(shù)據(jù)上看，珠三角地區(qū)的報(bào)告COD濃度為164mg/L，低于長(zhǎng)三角地區(qū)的272 mg/L，而數(shù)據(jù)顯示珠三角城市溢流到水環(huán)境中COD負(fù)荷卻少于長(zhǎng)三角地區(qū)城市。因此報(bào)告人指出，從整個(gè)流域范圍考慮管網(wǎng)改造問(wèn)題時(shí)，我們不能僅僅將管網(wǎng)中的COD濃度看做是唯一的指標(biāo)，也要同時(shí)考慮流入水環(huán)境溢流負(fù)荷。

　　基于計(jì)算結(jié)果，報(bào)告人做了六點(diǎn)總結(jié)：

　　1、     德國(guó)北部分流制和其他地區(qū)合流制系統(tǒng)例子比較可以看出，外來(lái)水量的變化導(dǎo)致了cod濃度的變化，因此說(shuō)明, 外來(lái)水入侵經(jīng)常是污水管網(wǎng)污水濃度的決定因素, 國(guó)內(nèi)相當(dāng)部分污水管網(wǎng)系統(tǒng)"即使在旱季也充滿外來(lái)水, 減少外流水是目前國(guó)內(nèi)管網(wǎng)改造緊迫任務(wù)。

　　2、     德國(guó)合流制系統(tǒng)例子和長(zhǎng)、珠三角城市例子說(shuō)明, 偏小污水處理廠處理負(fù)荷將導(dǎo)致溢流排放增加。

　　3、     德國(guó)北部和新加坡、北京例子說(shuō)明, 用水效率是影響管網(wǎng)污水濃度的另一個(gè)重要因素, 尤其是外來(lái)水入侵得到有效控制的情況下。

　　4、     收集率和污染物對(duì)水環(huán)境排放負(fù)荷存在明顯關(guān)系, 低收集率意味著高溢出率。

　　5、     以低成本實(shí)現(xiàn)水環(huán)境中污染負(fù)荷排放量最大程度削減應(yīng)成為城市水環(huán)境和流域治理的整體評(píng)估指標(biāo)。

　　6、     各地情況不同, 四個(gè)因素的改進(jìn)對(duì)污水管網(wǎng)和污水處理提質(zhì)增效產(chǎn)生的影響不同，要因地制宜采取行動(dòng)。

　　污水處理廠如何應(yīng)對(duì)外來(lái)水？

　　下圖顯示了蘇黎世Werdhölzli污水處理廠雨季一周（2018年8月25至31日）運(yùn)行情況，水力負(fù)荷變化幾乎10倍 (從0.5 m³/s (43 200 m³/d)提升至6.5 m³/s(561 600 m³/d，雨季最大的水力負(fù)荷)。

　　在峰值流量期，活性污泥SRT約14 d，HRT僅2.8 h，出水氨氮始終低于2 mg/L, 硝酸鹽氮低于12 mg/L，且管網(wǎng)無(wú)溢流發(fā)生。國(guó)內(nèi)不少城鎮(zhèn)污水處理廠活性污泥工藝SRT 和HRT設(shè)計(jì)偏于保守，基于設(shè)計(jì)安全系數(shù)，現(xiàn)有相當(dāng)部分生化處理單元應(yīng)能夠接受并處理外來(lái)水和雨季進(jìn)水額外負(fù)荷，面臨主要挑戰(zhàn)是那些以水力負(fù)荷為設(shè)計(jì)依據(jù)的單元(主要是物理和化學(xué)處理單元)。為此，需要對(duì)現(xiàn)有污水處理廠的相關(guān)單元、設(shè)施和設(shè)備能力和運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估和分析，確定有必要進(jìn)行升級(jí)改造的單元。與此同時(shí)，應(yīng)充分利用調(diào)蓄池和污水管網(wǎng)系統(tǒng)(管網(wǎng)、及泵站等）的潛在存儲(chǔ)容積、錯(cuò)峰及流量控制，緩解峰值流量沖擊從而減少CSO (和SSO) 溢流排放

　　瑞士蘇黎世Werdhölzli污水處理廠雨季（2018年8月25至8月31日）進(jìn)水流量、出水氨氮即硝態(tài)氮及調(diào)蓄池水位在線測(cè)量數(shù)據(jù)

　　使用四個(gè)因素可以快速幫助找出可能的改進(jìn)方法并幫助比較不同的選擇. 報(bào)告人舉例，假設(shè)綜合用水量(Q)為260 L/(人·天)，管內(nèi)污水COD為150 mg/L，計(jì)算出CODMAX約為460 mg/L，稀釋倍數(shù)(DF)約為3，當(dāng)污水廠處理設(shè)計(jì)的截流系數(shù)為1.2Q, 溢流污染物量就達(dá)到了1.8Q 。 顯然這是不合適的,或許有多個(gè)方案可以解決以上現(xiàn)狀，如：進(jìn)行修復(fù)下水道增加COD濃度、增加現(xiàn)有污水處理廠容量、提高下水道收集率、水利用效率等等，需要對(duì)這些方案導(dǎo)致的結(jié)果、需要的投資、項(xiàng)目的執(zhí)行時(shí)間等等諸多因素進(jìn)行多方面的比較與考量。如果調(diào)整污水廠的處理量，大的處理量帶來(lái)的是低溢流量，同時(shí)擴(kuò)大處理量需要投資，以及可能造成較多的外來(lái)水侵入。而如果提高管內(nèi)污水COD濃度, 帶來(lái)的是可以降低污水廠成本以及控制外來(lái)水,但需要進(jìn)行下水道修復(fù)投資。因此報(bào)告人提出，在規(guī)劃過(guò)程中能不能找出一個(gè)COD閾值，體現(xiàn)綜合協(xié)調(diào)各方面的考量？同時(shí)他也指出，在當(dāng)前污水處理廠或者水體治理項(xiàng)目投資規(guī)模都在幾十億甚至上百億的情況下，一份精心制定、考慮成本效益的中長(zhǎng)期規(guī)劃是必不可少的。

　　最后，報(bào)告人總結(jié)以下四點(diǎn)：



 

1、外來(lái)水、污水廠處理量、用水效率和污水收集率, 決定著污水的濃度和溢流量。

　　2. 通過(guò)四個(gè)因素敏感度分析, 進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)多方案比較, 識(shí)別較易實(shí)現(xiàn)且經(jīng)濟(jì)有效的方向、目標(biāo)和行動(dòng)的優(yōu)先次序, 制訂切合當(dāng)?shù)貤l件下最具成本效益的規(guī)劃。

　　3. 考慮到管道污水濃度增加時(shí)，還應(yīng)注意溢流負(fù)荷. 流域管理的目標(biāo)是以最低成本實(shí)現(xiàn)最少排放。

　　4、積極、謹(jǐn)慎地重新評(píng)估下水道和污水處理廠的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及與含外來(lái)水污水處理有關(guān)相關(guān)政策、排放標(biāo)等政策法規(guī)和相應(yīng)的收費(fèi)原則。

　　論壇現(xiàn)場(chǎng)，曹業(yè)始還為與會(huì)者帶來(lái)了一個(gè)練習(xí)題（如下圖）。