第1章 污水的水量水质特性

第1章污水的水量水质特性MogensHenze著1.1污水水量污水流量具有不稳定和不均匀性，每年、每月、每日、每时都不相同。当筹建一座污水处理厂时，对现有污水量、未来污水量及其变化的掌握是相当重要的。以污水知识为基础，考虑将要处理的污水，可以进行污水处理厂的设计。与此相关，进行水量的测定是有用的，若没有这样的测定数据，就应该做一下估算。对未来污水水量，当然要考虑发展变化，例如，应该做一下分析预测。1.1.1污水水量的确定污水水量可用曲线法或图表法（计量）确定，图1.1给出了某处理厂的污水量变化情形，该曲线为生活污水量、工业废水量、公共设施污水量、入渗水量和渗漏水量的加和。没理由把各个具体排放者的污水量作为曲线，以表示到达处理厂的污水量。但在预测污水量及其变化时，建议通过分解各支流污水，来分析该曲线和汇水面积，这是因为分别预测各支流污水比较容易，这将在1.2节和1.5节中作简要论述。在处理厂取样和测定往往是困难的，必须注意回流水（如上清液）的流量，它们一般在格栅和沉砂池之前混入原污水之中，使原污水难以准确测定。图1.1所示的曲线，可用来查找所要查询的日期的最大小时流量（190m3/h）和平均小时流量。若能得到足够数量的日流量测定值，就可计算出构成处理厂设计组成部分的两个重要参数，也就是：Qh,max某日最大小时流量的平均值（m3/h）Qh,av多日平均小时流量（m3/h）最大小时流量Qh,max，可根据若干个最大小时流量计算出来。最大小时平均流量Qh,max，还可用作污水管道和塘的水力设计基础。平均小时水量Qh,av，或2第1章废水，水量与水质每日的水量Qd,av，用于运行费用的计算。1.1.2污水水量的统计分析通过数据的统计处理，可得到一个更详细的污水变化信息。水量的变化（24小时内的流量、最大小时流量、最大秒流量等）通常呈正态分布或对数正态分布。由于不规则数据的存在，污水数据组不可能是理想的，若不规则数据太多，就需要对数据进行特殊处理。在处理厂设计中，百分比图可以作为一个重要的工具。图1.2给出了一个这样的例子，60%时的数值通常作为平均负荷，而85%～90%时的数值作为最大负荷。按时间顺序排列收集到的数据，可直观显示出污水数据的若干种不规则类型，例如：跳跃，趋势（增加或减少），变化（例如，周变化或季变化）。图1.1Tuelsø污水处理厂进水情况（丹麦，1980年7月10日～11日）[1]1.1废水水量3图1.21984～1989年期间丹麦Lundtofte污水处理厂进水的百分比分布图(在此，60%的百分比数值确定为Qd,av，即30400m3/d，而85%的百分比数值确定为Qd,max，即42500m3/d，数据取自参考资料[24]。)在参考资料中[9]，描述了检验不规则性的简便方法。图1.3中所示的进入Søholt处理厂（丹麦）的进水数据是按时间顺序排列的，从图上看出，每天大于4mm的降雨量对进水产生了怎样的影响，同样可看出明显的周变化，每逢周六和周日时，进水量是低的。通过在对数坐标纸上绘制一组数据可以确定这些数据是按正态分布，还是按对数正态分布。用普通等分X轴坐标纸上绘图，正态分布的数据为一条直线，当在带有对数刻度X轴的对数坐标纸上绘图时，对数正态分布的数据为一条直线。通过绘图，可以找出平均值（平均数值）和分布范围。应注意，在对数正态分布中的平均值与50%的概率值是不相吻合的，必须依据表1.1的公式计算。4第1章废水，水量与水质图1.3Søholt污水处理厂进水（丹麦Silkeborg）在对数坐标纸上绘制数据线的平均值和分布范围的确定表1.1正态分布（在带标准X轴的对数坐标纸上成直线）对数正态分布（在带对数X轴的对数坐标纸上成直线）平均值X=f(50%)分布范围s=f(84%)-f(50%)或s=f(50%)-f(16%)logX=logf(50%)+1.1513s2s=log[f(84%)-f(50%)]或s=log[f(50%)]-log[f(16%)]图1.4为对数坐标纸上绘出的丹麦Sjælsø处理厂进水量数据图，显而易见，最大小时流量Qh,max和每日的进水量可假定为对数正态分布，而最大秒流量却不是规则的直线。图1.5绘出了在旱季若干天内，流到丹麦EjbyMølle处理厂的最大小时流量图。这些数据点在普通对数坐标纸上具有相当好的线性，可以把它们作为正态分布对待，最大小时平均流量Qh,max可按50%的概率读出：Qh,max=3175m3/h【例1.1】流入EjbyMølle处理厂的旱季最大小时流量分布范围是多少？旱季最大小时流量小于3650m3/h的天数占旱季天数的百分数是多少?s=f(84%)-f(50%)=3525-3175=350m3/h分布范围s，可确定为84%概率曲线值与50%概率的曲线值之差，见表1.1。借助于该曲线，可得出90%的天数，最大小时流量将小于或等于3650m3/h。1.1废水水量51.1.3污水水量的估算如果不能获得足够的污水流量测定数据，就必须进行估算和计算，为此目的，可以将污水分成具有代表性的几个组成部分：生活污水；工业和公共设施污水；入渗水。6第1章废水，水量与水质就生活污水而言，可按图1.6所示的方法计算，这种算法的基数是人口数及其每年所产生的污水量Qyr,pers。在表1.2中给出了Qyr,pers的数值概念，但所表示仅是粗略的近似平均值。根据年污水量，可进行其他计算或估算，见图1.6。【例1.2】Heraklion城位于希腊克里特岛的北部沿海地区，它拥有一个精美的博物馆，博物馆内藏有来自附近古城Knossos的物品，确实值得一游。不包括入渗和渗漏水量，计算克里特岛上Herakloin城的最大小时生活污水量，人口总数共计12万人。图1.5丹麦Odense，EjbyMølle污水处理厂(数据为无降雨日数个24小时周期,资料/20/)人均污水量（不包括工业污水）[2][3][4][5][6][7][8]表1.2国家年份m3/（人∙年）(不包括入渗水量)m3/（人∙年）(包括入渗水量)国家年份m3/（人∙年）(不包括入渗水量)m3/（人∙年）(包括入渗水量)阿尔巴尼亚197760瑞士197695阿尔及利亚197740西班牙196950澳大利亚198190西班牙197790奥地利196950瑞典197085比利时196930瑞曲197675巴西197590瑞典197885丹麦198255叙利亚1977351.1废水水量7埃及197755荷兰197035芬兰1973210荷兰197650法国197575突尼斯197730法国197635土耳其197750希腊197560英国196960意大利197085英国197670意大利197280美国1977140挪威197855西德197040瑞士1969100西德197655从表1.2查到，希腊每人每年污水量大约为60m3。Qyr,pers=60m3/(年∙人)N=120000人Qyr=Qyr,persN=60m3/(年∙人)120000人Qyr=7.2106m3/年Qd,av=Qyr/365=（7.2106m3/年）/365=19700m3/d小时系数th,d，按一般城镇确定为15h/d（见图1.6）。Qh,max=Qd,av/th,d=（19700m3/d）/（15h/d）=1315m3/h图1.6生活污水流量计算生活污水量:Qyr,pers=50～100m3/(人∙年)（见表1.2）Qyr旱季，年污水量（m3/年）Qyr,pers每人每年的污水量（m3/年）Qd,av旱季，一年内，污水平均日流8第1章废水，水量与水质th,d=14～18（大城镇）10～14（小城镇）fh,max=1.3～1.7（大城镇）1.7～2.4（小城镇）fh,min=0.2～0.4量（m3/d）Qh,av旱季，一年内，污水平均时流量（m3/h）Qh,max旱季，一年数天内，污水最大时流量（m3/h）Qs,max旱季，最大平均时流量内，污水平均秒流量（m3/s）Qh,min旱季，一年的数天期间，污水最小时流量（m3/h）N人数th,d时变化系数（h/d）fh,max最大时变化系数fh,min最小时变化系数对于工业和公共设施污水，可按图1.7所示步骤进行计算，在这里基本算法还是每年产生的污水，对于工业污水，常用生产单位产品产生的污水量和每年生产单位产品的数量来计算（例如酿酒厂，年产106百升啤酒，每百升产0.6m3污水，厂总污水产量为0.6×106m3/年）。表1.3给出了各种不同工业的污水产生概况，而表1.4给出的则为各种公共设施污水的基本数据。【例1.3】年洗12000t的洗衣房，计算最大时污水流量（每周5天工作日，每个工作日工作14小时）？从表1.3找出，洗衣房每洗1吨衣物产生20～60m3污水，在此，估算为每洗1吨产生50m3污水。Qyr=(12000t/年)(50m3/t)=600000m3/年每年的工作日数td,yr估算为：45周/年5天/周=225天/年Qd,av=Qyr/td,yr=(600000m3/年)/(225d/年)=2670m3/h1.1废水水量9时变化系数th,d估算为12h/d（14小时工作期间，每小时产生的污水不相同）Qh,max=Qd,av/th,d=(2670m3/d)/(12h/d)=220m3/h图1.7工业及公共设施污水量计算工业及公共设施污水量Qyr=可变性最大（见表1.3和表1.4）th,yr=100～365（典型值225～275）th,d=4～24（典型值6～8）fh,max=1～6（典型值3～4）fh,min=0.1～0.2Qyr旱季，年污水量（m3/年）Qd,av旱季，一年内污水平均日流量（m3/d）Qh,av旱季，一年内污水平均时流量（m3/h）Qh,max旱季，一年内数天，污水最大时流量（m3/h）Qs,max旱季，平均最大小时内平均秒流量（m3/s）Qs,av在一年期间平均小时内污水平均秒流量（m3/s）Qh,min旱季，在一年的数天期间，污水最小时流量（m3/h）td,yr日变系数（d/年）th,d时变化系数（h/d）fh,max最大时变化系数fh,min最小10第1章废水，水量与水质时变化系数工业污水种类、单位产量和浓度（1kgBOD7约相当于0.85kgBOD5）[12]表1.3工业/产品耗水量单位产品(原料)污水产量单位产品污染物产量污染物浓度(含量)备注奶品场市售牛奶乳酪合成产品0.7～0.2m3/t0.7～3.0m3/t0.7～2.5m3/t0.7～1.7m3/t0.7～2.0m3/t0.7～2.0m3/t0.4～1.8kgBOD7/t0.7～2.0kgBOD7/t0.7～2.0kgBOD7/t500～1500gBOD7/t1000～2000gBOD7/t1000～2000gBOD7/tt=吨牛奶注意：pH变化/排放屠宰场屠宰屠宰+肉制品肉制品3～8m3/tp3～12m3/tp1～15m3/tp7～16kgBOD7/tp10～25kgBOD7/tp6～15kgBOD7/tp500～2000gBOD7/tp10～20gTP/tp500～2000gBOD7/tp500～1000gBOD7/tptp=吨产品注意：强气味，浓毛，消毒剂耗水量变化大小取决于生产种类酿酒厂啤酒和软饮料3～7m3/m33～7m3/m3*4～15kgBOD7/m31000～3000gBOD7/m3m3*=产品注意：高pH续表1.3工业/产品耗水量单位产品(原料)污水产量单位产品污染物产量污染物浓度(含量)备注罐头厂土豆皮(干法去皮)土豆皮(湿法去皮)甜菜头胡萝卜豌豆蔬菜（混合生产）鱼2～4m3/t4～8m3/t5～10m3/t5～10m3/t15～30m3/t20～30m3/tf8～15m3/t4～8m3/t3～6kgBOD7/t5～15kgBOD7/t20～40kgBOD75～15kgBOD7/t15～30kgBOD7/t10～50kgBOD7/t1000～2000gBOD7/m32000～300