一种城镇排水系统溢流污染处理方法

技术领域

本发明涉及一种城镇排水系统溢流污染处理方法，属于区域水环境污染治理技术领域。

背景技术

溢流污染是城市水环境普遍面临且无法避免的难题，对于合流制排水系统造成的溢流污染已达成共识，但对于分流制排水系统，由于管网错混接、管道破损、清污不分等导致的溢流污染往往被忽视。溢流污染排放往往在雨天产生，且当污水和雨水总量超过管网调蓄能力时才会溢流排出，因此溢流污染具有雨污混合性、溢流污染排放具有间歇性。

目前，对于合流制和分流制排水系统产生的溢流污染缺乏科学的量化体系，采用地表水环境质量标准量化溢流污染现象，则标准过高、难以反映污水混入的影响。采用污水厂排放标准则量化溢流污染现象，难以反映雨水占溢流污染大量占比的特点。

现有的量化标准使得溢流污染控制没有合理的处理依据，采用现有的量化标准，不仅难以量化排水系统溢流污染现状是否处于合理范围，更难以对雨污分流改造、管道清淤、截流设施等处理溢流污染工程的实施提供必要性量化数据支撑，因此对城镇排水系统溢流污染的治理带来困扰。

由于溢流污染的雨污混合性和不可避免性，溢流污染的浓度介于地表水和污水之间，但理论上的取值范围仍有待研究。针对上述问题，现有方法是污水全收集、无错混接情况下的最严格标准的量化，对于目前普遍存在错混接、污水难以全收集的城镇排水系统来说难以将此量化模型进行推广。

所以如何结合城市的污水收集率和管网错混接实际情况，制定符合目前排水管网实际情况的溢流污染处理方法，对溢流污染排放的合理范围进行界定，为溢流污染控制提供科学依据，是本领域技术人员急需要解决的技术问题。

发明内容

目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种城镇排水系统溢流污染处理方法，对组成溢流污染的雨水量和污水量分别进行计算，并采用可直接排放浓度进行加权平均得到雨污混合浓度作为溢流排放浓度限值，利用监测值和可收集到的资料进行综合计算，以此为依据构建量化模型判定溢流污染排放是否达标，以及从排水系统的源头-过程-末端角度提出溢流污染控制措施，量化工程实施对溢流污染削减改善效果，为城镇排水系统溢流污染的防治提供更加合理的依据。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种城镇排水系统溢流污染处理方法，包括以下步骤：

根据溢流污染浓度限值量化模型，计算溢流污染浓度限值C

获取产生溢流污染排水口处的溢流事件排放的溢流污染浓度C

将溢流污染浓度限值C

其中，所述溢流污染浓度限值量化模型，计算公式如下：

式中，Q

进一步的，Q

Q

其中，P为末端处服务人口数，A为末端处污水处理厂服务面积，S为源头处人均污水产生量。

进一步的，Q

Q

其中，α为过程处综合径流系数，R为过程处年均降雨量。

进一步的，C

C

其中，C

进一步的，C

C

其中，EMC

进一步的，S计算公式如下：

S＝D×6

其中，D为人均日生活用水量，δ为折污系数。

进一步的，EMC

其中，t为降雨事件历经的时间，C

进一步的，C

进一步的，R产生于国家气象中心中国地面累年值日值数据集的连续30年年降雨量平均值。

进一步的，所述溢流事件排放的溢流污染浓度C

式中，t为溢流事件历经的时间，c

有益效果：本发明提供的一种城镇排水系统溢流污染处理方法，旨在解决现有技术中由于缺乏考虑管网实际收集率以及对溢流污染排放浓度限值研究不足，导致溢流污染排放难以量化和缺乏控制依据的不足。所述方法适用于评价城镇排水系统中合流制截流溢流排水口、分流制截流溢流排水口产生的溢流污染，通过人均日生活用水量、降雨量、原生污水浓度等可收集数据的整合构建量化模型，提供一种考虑污水收集率的溢流污染排放理论浓度计算方法，计算理论上单位时间单位面积产生的污水量和雨水量，并引入管网实际污水收率的概念，分别根据雨水和污水的可排放浓度进行加权平均得到雨污混合液的理论浓度，以此为依据确定溢流污染排放浓度的合理范围，可用来量化溢流污染排放是否达标，为城镇排水系统溢流污染控制提供更加合理的依据。

附图说明

图1为本发明的分析方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合本发明实例中的附图，对本发明实例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

下面结合具体实施例对本发明作更进一步的说明。

一种城镇排水系统溢流污染处理方法，包括以下步骤：

步骤1、获取相关数据，以每个城镇污水厂收水范围为单元，按源头-过程-末端分别进行资料获取和实地调研监测，整合得到相关数据：

1.1、源头的相关数据包括：人均污水产生量S、污水收集率γ、原生污水浓度C

1.2、过程的相关数据包括：年均降雨量R、综合径流系数α、雨水径流中COD的EMC浓度EMC

1.3、末端的相关数据包括：污水处理厂服务面积A、服务人口数P、污水处理排放污染物标准C

步骤2、构建溢流污染浓度限值量化模型，C

其中，Q

Q

污水产生量代表污水厂服务范围单位面积人数与人均污水产生量乘积。

Q

Q

C

c

污水可排放浓度代表管网收集到的污水可排放浓度为城镇污水处理厂污染物排放标准限值，管网未收集的污水直接排放。

C

C

根据公式(2)-(5)溢流污染浓度限值量化模型C

步骤3、溢流污染量化，根据溢流污染浓度限值量化模型，计算溢流污染浓度限值C

进一步的，上述步骤1中的人均污水产生量S的计算公式如下：

S＝D×δ(7)

式中，D为人均日生活用水量，可参考《中国城市建设统计年鉴》中全国城市市政公用设施水平类别的人均日生活用水量指标(L)，δ为折污系数，取值0.8～0.9，可参考《排放源统计调查产排污核算方法》附表1《生活源产排污核算方法和系数手册》中的折污系数，指城镇综合生活污水量与城镇综合生活用水量的比值，当人均日生活用水量≤150升/人·天时，折污系数取0.8；人均日生活用水量≥250升/人·天时，取0.9；人均日生活用水量介于150升/人·天和250升/人·天间时，采用插值法确定。

表1地面种类及其径流系数取值

进一步的，上述步骤1中综合径流系数α的计算公式如下：

α＝∑

式中，L

进一步的，上述步骤1中雨水径流中COD的EMC浓度EMC

式中，t为降雨事件历经的时间，C

进一步的，上述步骤1中原生污水浓度C

进一步的，上述步骤1中年均降雨量R可参考国家气象中心中国地面累年值日值数据集(地面气候标准值年值数据集)的连续30年年降雨量平均值。

进一步的，上述步骤1中污水处理排放污染物标准C

进一步的，上述步骤3中溢流事件排放的溢流污染浓度C

式中，t为溢流事件历经的时间，c

实施例1：

本发明具体实施方式提供了一种城镇排水系统溢流污染处理方法，如附图1所示，是本发明方法的流程示意图，本实施例在A省B市某污水处理厂C的收水范围D内进行数据收集，通过人均日生活用水量、降雨量、原生污水浓度等可收集数据的整合，进行溢流污染排放浓度限值量化模型的构建与计算，以此为依据确定溢流污染排放浓度的合理范围，用来量化溢流污染排放是否达标，所述方法包括如下步骤：

步骤1、以城镇污水处理厂C的收水范围D为单元从源头、过程和末端获取数据，具体如下：

源头：人均污水产生量S、污水收集率γ、原生污水浓度C

过程：年均降雨量R、综合径流系数

末端：污水处理厂服务面积A、服务人口数P、污水处理排放污染物标准C

计算人均污水产生量S：

S＝D×δ＝296.5L/d×0.9＝266.85L/d

式中，D为人均日生活用水量，根据2020年《中国城市建设统计年鉴》，B市的人均日生活用水量为296.5L/d，δ为折污系数，取值0.8～0.9，根据《排放源统计调查产排污核算方法》，当人均日生活用水量≥250升/人·天时，取0.9。

污水收集率γ根据A省相关部门的城市生活污水集中收集率统计数据取88％，原生污水浓度C

年均降雨量R根据国家气象中心中国地面累年值日值数据集(地面气候标准值年值数据集)，B市1990～2020年的年降雨量平均值为1133mm。

收水范围D的建筑占比40％，路面占比35％，绿地占比25％，根据表1的地面种类及其径流系数取值，综合径流系数α的计算公式为，

α＝∑

式中，L

收水范围D内雨水径流中COD的EMC浓度参考文献取值100mg/L。

污水处理厂C的服务面积A为175km

污水处理排放污染物标准C1(以COD计)根据A省城镇污水厂排放标准取50mg/L。

步骤2、计算溢流污染浓度限值C

步骤3、溢流污染量化，计算溢流事件排放的溢流污染浓度C

式中，C

因此，该次溢流事件的溢流污染浓度C

若溢流事件的溢流污染浓度C

在实际溢流污染控制中，分别从源头、过程、末端对溢流污染进行控制，从源头对生活污水集中收集率进行提升，可由88％升高至93％，经监测相同排口类似降雨事件下溢流事件排放的溢流污染浓度C’

C’

相较于污水收集率控制前的溢流排放浓度95.2mg/L降低了5.8％有一定溢流污染控制效果，但溢流污染浓度仍未达标，需进一步采取措施进行控制。

从过程对径流量进行控制，采取海绵工程将路面面积占比降低至30％，绿地面积占比上升至30％，经监测相同排口类似降雨事件下溢流事件排放的溢流污染浓度C”

C”

相较于采取海绵工程之前的的溢流排放浓度95.2mg/L降低了5.1％，且溢流污染浓度能够达标，说明海绵工程可以实现溢流污染的有效削减。

从排水系统末端采取一体化设施对溢流污染量进行控制，经监测相同排口类似降雨事件下溢流事件排放的溢流污染浓度C

C

相较于采取海绵工程之前的的溢流排放浓度95.2mg/L降低了5.4％，且溢流污染浓度能够达标，说明一体化设施也可以实现溢流污染的有效削减。

上述实施例反应本发明的排水系统溢流污染量化方法可科学评估实际工程措施实施后溢流污染排放浓度削减情况。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。