（环境工程专业论文）城镇污水cod浓度及其在排水管网中变化规律研究.pdf

l i i ii i ii ii i iii i i ii iiil 、t17 4 5 7 6 2 ad i s s e r t a t i o ns u b m i t t e dt og u a n g d o n gu n i v e r s i t yo f t e c h n o l o g yf o rt h ed e g r e eo f m a s t e ro f e n g i n e e r i n gs c i e n c e r e s e a r c ho nc o dc o n c e n t r a t i o no fc i t ys e w a g ea n di t s c h a n g e i nd r a i n a g es y s t e m s m a s t e rc a n d i d a t e ：s uw e i j i a n s u p e r v i s o r ：p r o f l u oj i a n z h o n g m a y ，2 0 1 0 f a c u l t yo fe n v i r o n m e n t a ls c i e n c ea n de n g i n e e r i n g g u a n g d o n gu n i v e r s i t yo ft e c h n o l o g y g u a n g z h o u ，g u a n g d o n g ，pr c h i n a ，5 10 0 0 6 摘要 摘要 由于珠江三角洲地区特殊的地理位置及发达的水系分布，使该地区的一些市政排 水管网相当复杂，污水厂进水c o d 浓度严重偏低，对污水处理厂污染物削减效率和运 行效率影响较大。研究城镇污水c o d 浓度及其在污水管网中的变化规律，提高污水处 理厂进水c o d 浓度，对于水系发达的珠江三角洲地区的节能减排和污水处理厂建设意 义尤为重要。 本文调查研究城镇污水处理厂的进水浓度偏低的原因，考察城镇污水c o d 浓度在 管网中的变化规律，根据相关因素建立水质变化规律数学模型，提出提高污水厂进水 c o d 浓度的有效措施，并在实际中得到应用，取得显著的整改效果。 具体研究方法是通过调查分析佛山市禅城区和南海区桂城街道给水排水现状，对 该区域内的源头生活污水、污水管网和污水泵站中污水c o d 浓度进行了监测，并采用 数学统计的方法分析源头城镇污水c o d 浓度现状，研究了城镇污水c o d 浓度在输送 过程中的变化特点和变化原因；总结了珠三角感潮河流影响地区污水处理厂进水c o d 浓度偏低的原因，建立数学模型，用于预测感潮河流影响地区合流制污水管道中污水 的c o d 浓度，并利用层次分析法对完善调研区域污水管网、提高污水厂c o d 浓度的 措施进行决策并最后在技术和管理层面上提出完善污水管网、提高污水处理厂进水 c o d 浓度的建议。 本文得到了以下结论： 1 城镇污水排放c o d 浓度符合南方居民生活用水习惯的实际情况。在调研区域， 城镇生活污水c o d 浓度平均值为2 2 7 m g l ，基本符合典型生活污水的水质，属于浓度 较低的生活污水。综合商业区污水、医疗废水、学校污水、洗车污水和工业废水的c o d 平均值分别为4 4 7 m g l 、4 9 4 m g l 、1 2 5 m g l 、2 1 4 m g l 和8 3 2 m g l 。 2 排水管网对污水收集和运输是影响污水c o d 浓度的关键。在集污明渠污水、 污水主管污水和污水泵站中污水c o d 浓度平均值为1 6 6 m g l 、1 3 8 m g l 和8 2 m g l 。 分流制管道中污水的有机物浓度明显高于合流制管道中污水。在调研区域，合流制管 道中，污水的c o d 浓度会随着河水水位的升高而显著地降低；分流制管道中，管道中 污水有机物浓度基本不受河水的影响，但晴天时分流制污水管中污水c o d 明显高于雨 天，分流制管网中存在比较严重的雨污混接情况。生活污水从居民点进入污水管输送 广东工业大学硕士学位论丈 至污水泵站，其c o d 浓度在不断地呈现下降趋势，c o d 浓度由2 4 0 m g l 降至9 0 m g l ， 降幅达到6 2 5 。污水厂进水c o d 浓度偏低的问题主要出在污水输送的过程之中。， 3 珠三角地区污水厂进水c o d 浓度偏低的原因主要有：居民生活习惯的影响； 内河涌水进入污水管网；雨污分流区域的雨污混接；化粪池设置级数过多；污水输送 过程中有机物的降解；合流制排水管网受到雨水的影响：地下水的渗入。 4 根据城镇污水c o d 浓度、污水c o d 浓度在输送过程中的变化规律和影响污水 厂进水c o d 浓度的原因，建立了城镇污水管网污水水质模型，在禅城区镇安污水处理 厂一期污水管网中进行了检验，模型的预测值与实际值接近，相对误差为1 0 1 。 5 利用层次分析法得到禅城区和桂城街道提高污水处理厂进水c o d 浓度的整改 措施。根据措施进行整改后，禅城区和桂城街道污水处理厂进水c o d 浓度和c o d 削 减量均有了较大的提高，取得了很好的环境效益。总结提高污水厂进水c o d 浓度的建 议主要有：杜绝外来水源进入污水管网；污水管网建设前必须对收集区域进行详细的 调查，并根据实际情况进行设计；完善管网工程的监理和验收体制；建立排水许可证 制度；加强对排水档案的管理，建立排水管网信息o i s 管理系统；雨水管排入水体出 口建立截污设施防止初期雨水的污染；逐步降低化粪池的设置标准；提倡节约用水。 关键词：城镇污水；c o d ；排水管网；污水输送；城镇污水处理厂 a b s t r a ( 玎 a bs t r a c t b e c a u s eo ft h eu n i q u eg e o g r a p h i c a ll o c a t i o na n dw e l l - d e v e l o p e dw a t e rd i s t r i b u t i o ni n t h ep e a r lr i v e rd e l t ar e g i o n , an u m b e ro fc i t ys e w a g en e t w o r k sw e r ev e r yc o m p l e xa n d c o dc o n c e n t r a t i o no ft h ei n f h e n ti ns e w a g et r e a t m e n tp l a n t sw a sq u i t el o w , h a v i n gg r e a t s i d ee f f e c t so np o l l u t a n t sr e m o v a le f f i c i e n c ya n do p e r a t i n ge f f i c i e n c yo fc i t ys e w a g e t r e a t m e n tp l a n t s s t u d y i n gc o dc o n c e n t r a t i o no fc i t ys e w a g e ，i t sc h a n g ei nd r a i n a g es y s t e m a n dr a i s i n gc o dc o n c e n t r a t i o no ft h ei n f l u e n ti n s e w a g et r e a t m e n tp l a n t h a dg r e a t i m p o r t a n c et oe n e r g yc o n s e r v a t i o na n dp o l l u t a n t sr e d u c t i o ni nt h ep e a r lr i v e rd e l t ar e g i o n a n ds e w a g et r e a t m e n tp l a n t sc o n s t r u c t i o n t h ep a p e rh a dr e s e a r c ho nr e ；l q o l 毽f o rl o wc o dc o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n ti nc i t y s e w a g et r e a t m e n tp l a n t sa n dt h ec h a n g eo fc o d c o n c e n t r a t i o no fc i t ys e w a g e m a t h e m a t i c a l m o d e lu s i n gf o ri d r e d i c t i n gc o dc o n c e n t r a t i o no fw a s t e w a t e ri nc o m b i n e ds e w a g es y s t e m w a se s t a b l i s h e da n dp r o p o s a l so fe l e v a t i n gc o dc o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n ti n s e w a g e t r e a t m e n tp l a n t sw e r ep r e s e n t e d , w h i c hw a su s e di np r a c t i c e ，a c h i e v i n gg o o de f f e c t s r e s e a r c hm e t h o d s w e r ea sf o l l o w s c o n d i t i o n so fw a t e rs u p p l ya n dd r a i n a g es y s t e m si n c h a n c h c n ga n dg u i c h e n gd i s t r i c to ff o s h a nc i t yw e r ep r e s e n t e da n dc o d c o n s e r v a t i o no f o r i g i n a ls e w a g e ，w a s t e w a t e ri ns e w a g ep i p e l i n e sa n dp u m p i n gs t a t i o n sw e r em o n i t o r e d c o dc o n s e r v a t i o no f o r i g i n a lc i t yw a s t e w a t e rw a sa n a l y z e db ys t a t i s t i c s ，c o dc o n c e n t r a t i o n c h a n g ed u r i n gw a s t e w a t e rt r a n s p o r t a t i o nw e r es t u d i e do na n dr e a s o n sf o r l o wc o d c o n c e n t r a t i o no fi n f h e n ti ns e w a g et r e a t m e n tp l a n tw e r ec o n c l u d e d am a t h e m a t i c a lm o d e l u s i n gf o rp r e d i c t i n gc o dc o n c e n t r a t i o no fw a s t e w a t e ri nc o m b i n e ds e w a g es y s t e mi nt i d a l r i v e ra f f e c t i n ga r e a $ w a se s t a b l i s h e d a n a l y t i c a lh i e r a r c h yp r o c e s sw a su s e df o rm a k i n g d e c i s i o n so nm e a s u r e sa b o u ti n c r e a s i n gc o dc o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n ta n dd r a i n a g es y s t e m o p t i m i z a t i o ni nc h a n c h e n ga n dg u i c h e n gd i s t r i c t a tl a s t ，o nt e c h n i c a la n dm a n a g e m e n t l e v e l ，s u g g e s t i o n sa b o u td r a i n a g es y s t e mo p t i m i z a t i o na n di n c r e a s i n gc o d c o n c e n t r a t i o no f i n f l u e n ti ns e w a g et r e a t m e n tp l a n tw e r ep u tu p c o n c l u s i o n so ft h ep a p e rw e r ea sf o l l o w s 1 t h ec o dc o n s e r v a t i o no fc i t ys e w a g ew a sh i g h , 触i i l gw i t hl i v i n gc u s t o mo fs o u t h c h i n a t h ea v e r a g ec o dc o n c e n t r a t i o no fd o m e s t i cw a s t e w a t e rw a s2 2 7 m g l ，w h i c h b a s i c a l l yf i t t e dw i t ht h a to ft h et y p i c a ld o m e s t i cs e w a g ea n db e l o n g e dt ol o wc o n c e n t r a t i o n s e w a g ew a s t e w a t e r t h ea v e r a g ec o dc o n c e n t r a t i o no fw a s t e w a t e ri nc o m m e r c i a la r e a , 广东工业大学硕士学位论文 s c h o o l s ，h o s p i t a l ，c a r sw a s h i n gs h o p sa n di n d u s t r i a la r e aw e r e4 4 7 m g l ，12 5 m g l ，4 9 4 m g l ， 214 m g la n d8 3 2 m g lr e s p e c t i v e l y 2 c o l l e c t i o na n dt r a n s p o r t a t i o no fs e w a g eh a dak e yi n f l u e n c eo nc o dc o n c e n t r a t i o n o ft h es e w a g e t h ea v e r a g ec o dc o n c e n t r a t i o no fw a s t e w a t e ri ns u r f a c ec h a n n e ls e w a g e p i p e l i n e sa n dp u m p i n gs t a t i o n sw e r e16 6 m g l ，13 8 m g la n d8 2 m g l ，r e s p e c t i v e l y t h e c o dc o n c e n t r a t i o no ft h es e w a g ei ns e p a r a t es e w a g es y s t e m sw a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a n t h a ti nc o m b i n e ds e w a g es y s t e m s c o dc o n c e n t r a t i o ni nc o m b i n e ds e w a g es y s t e m s d e c r e a s e da st h er i v e rl e v e li n c r e a s e d ，a p p e a r i n gs i g n i f i c a n tn e g a t i v ec o r r e l a t i o n h o w e v e r , i n s e p a r a t es e w a g es y s t e m s ，i ta p p e a r e dt h a tt h er i v e r l e v e lh a dn oe f f e c t so nc o d c o n c e n t r a t i o no ft h es e w a g e w h a t sm o r e ，i ns e p a r a t es y s t e m , c o dc o n c e n t r a t i o no ft h e s e w a g ei ns u n n yd a y sw a ss i g n i f i c a n t l yh i g h e rt h a nt h a ti nr a i n yd a y s ，w h i c hs h o w e dt h a ti n s e p a r a t es e w a g es y s t e m s ，m u c ho fr a i n w a t e rf l o w e di n t ow a s t e w a t e rp i p e st h r o u g hh y b r i d j u n c t i o np i p e s ，d i l u t i n gc o d c o n c e n t r a t i o no ft h es e w a g e c o dc o n c e n t r a t i o no ft h es e w a g e k e p td e c r e a s i n gt h r o u g ht h ew h o l et r a n s p o r t a t i o nb yw a s t e r w a t e rp i p e s ，f r o ml i v i n ga r e at o w a s t e w a t e r p u m p i n g s t a t i o n s w h e nt h e s e w a g e r e a c h e d p u m p i n gs t a t i o n s ，c o d c o n c e n t r a t i o nd e c r e a s e df r o m2 4 0 m g lt o9 0 m g l ，w i t ht h ed e c r e a s eo f6 2 5 i tp r o v e d t h a t , t h ep r o b l e mo f l o wc o dc o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n ti ns e w a g et r e a t m e n tp l a n t sm u s tb e f o c u s e do nt h et r a n s p o r t a t i o no ft h es e w a g e 3 r e a s o n sf o rl o wc o dc o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n ti ns e w a g et r e a t m e n tp l a n t si np e a r l r i v e rd e l t ai n c l u d e dl i v i n gh a b i t so ft h ec i t yr e s i d e n t s ，r i v e rw a t e rf l o w i n gi n t ot h e d r a i n a g e s y s t e m , h y b r i dj u n c t i o ni ns e p a r a t es y s t e m , l o n gh y d r a u l i cr e s i d e n c et i m ei ns e p t i ct a n k s 9 o r g a n i cm a t t e rd e g r a d a t i o ni nt r a n s p o r t a t i o no fs e w a g e ，e f f e c t so ft h er a i n w a t e ro nc o n b i m e d s e w a g es y s t e mi nr a i n yd a y sa n di n f i l t r a t i o no f t h eg r o u n d w a t e r 4 a c c o r d i n gt oc o d c o n c e n t r a t i o no fc i t ys e w a g e ，t h ec h a n g eo fc o dc o n c e n t r a t i o n d u r i n gt r a n s p o r t a t i o na n dr e a s o n sf o rl o wc o d c o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n ti ns e w a g et r e a t m e n t p l a n t s ，m a t h e m a t i c a lm o d e lu s i n gf o rp r e d i c t i n gc o d c o n c e n t r a t i o no f s e w a g ei nc o m b i n e d s e w a g es y s t e mw a se s t a b l i s h e da n dc h e c k e di nz h e n a ns e w a g et r e a t m e n tp l a n t s t h em o d e l p r e d i c t e dv a l u ew a sc l o s e dt ot h ea c t u a lm o n i t o r i n gv a l u e ，w i t ht h er e l a t i v ee r r o ro f10 1 5 m e a s u r e sa b o u tr a i s i n gc o dc o n c e n t r a t i o no fi n f l u e n ti ns e w a g et r e a t m e n tp l a n t si n t h ec h a n g c h e n ga n dg u i c h e n gd i s t r i c tw e r ew o r k e do u tb ya n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s t h r o u g ht a k i n gs h o r t - t e r mm e a s u r e s ，c o dc o n c e n t r a t i o na n dc o dr e m o v a lq u a n t i t y i n c r e a s e d ，a c h i e v i n gg o o de n v i r o n m e n t a lp r o f i t p r o p o s a l so fe l e v a t i n gc o dc o n c e n t r a t i o n o fi n f l u e n t i ns e w a g et r e a t m e n tp l a n t si n c l u d e dp r e v e n t i n ge x t e r n a lw a t e rf l o w i n gi n t o i v a b s t r a c t d r a i n a g es y s t e m , h a v i n gad e t a i l e di n v e s t i g a t i o no ft h er e g i o nb e f o r ed r a i n a g es y s t e m c o n s t r u c t i o n , d e s i g n i n gb a s e do nt h ep r a c t i c a ls i t u a t i o n , i m p r o v i n ga c c e p t a n c ec h e c ka n d s u p e r v i s i o ns y s t e mo fd r a i n a g es y s t e m , s p e e d i n gu pt h ep o l l u t a n t si n t e r c e p t i o na n dr e f i n i n g d r a i n a g es y s t e m , e s t a b l i s h i n gw a s t e w a t e rd i s c h a r g i n gl i c e n s i n gs y s t e m , s t r e n g t h e n i n gt h e m a n a g e m e n to ft h ed r a i n a g ed o c u m e n t , e s t a b l i s h i n gt h eg i sd r a i n a g en e t w o r ki n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m , a d d i n gs e w a g ei n t e r c e p t i o nf a c i l i t i e st ot h eo u t l e to fr a i nw a t e rp i p e ， p r e v e n t i n gt h ei n i t i a lr a i n w a t e rp o l l u t i o n , g r a d u a l l yr e d u c i n gt h es t a n d a r ds e to fs e p t i ct a n k s a n dp r o m o t i n gw a t e rc o n s e r v a t i o n k e y w o r d s ：c i t ys e w a g e ：c o d ：d r a i n a g es y s t e m s ：s e w a g et r a n s p o r t a t i o n ：c i t ys e w a g e t r e a t m e n tp l a n t s v 目录 目录 摘要i a b s 。1 1 己a c 。i l i i 目录v i i c o n t e n t s 第一章绪论：l 1 1 概述1 1 2 课题研究背景和意义1 1 3 研究内容和方法3 1 4 排水系统的体制类型3 1 4 1 合流带0 4 1 4 2 分流制5 1 5 国内外对排水系统的研究现状7 1 5 1 排水系统的体制选择研究7 1 5 2 老城区排水管网改造问题。9 1 5 3 雨天溢流的污染问题1 0 1 5 4 截流倍数的选择。1 2 1 5 5 污水水质在排水系统中变化的研究现状1 3 第二章调研城区的基本状况。1 5 2 1 气象气候及水文条件1 6 2 2 经济现状与人口状况16 2 3 给水状况。l7 2 4 排水状况l8 2 4 1 禅城区排水状况l8 2 4 2 桂城街道排水状况19 2 4 3 调研区域内污水处理厂进水水质情况2 0 第三章城镇污水c o d 浓度特征研究2 2 v 广东工业大学硕士学位论文 3 1 采样点的分布2 2 3 2 采样时间与频次2 3 3 3 水样的采集方法2 4 3 4 监测方法2 4 3 5 城镇源头污水c o d 浓度调查结果及分析2 4 3 5 1 居民生活污水监测结果及分析2 4 3 5 2 综合商业区和酒店餐饮污水监测结果及分析2 8 3 5 3 学校污水监测结果与分析2 9 3 5 4 医疗废水监测结果及分析2 9 3 5 5 洗车废水监测结果及分析2 9 3 5 6 工业废水监测结果及分析3 0 3 6 本章小结3 0 第四章城镇污水c o d 浓度在输送过程中的变化研究3 2 4 1 集污明渠污水c o d 浓度监测结果及分析3 2 4 2 污水主管的采样监测结果及分析。3 3 4 2 1 污水主管中污水采样监测结果3 3 4 2 2 不同时段污水主管中污水c o d 浓度的比较。3 3 4 2 3 合流制污水管与分流制污水管中污水c o d 浓度对比3 4 4 2 4 内河涌水位对不同排水体制污水管中污水c o d 浓度的影响3 5 4 2 5 雨天对混接分流制污水管中污水c o d 浓度的影响一3 7 4 3 污水泵站污水监测结果及分析3 8 4 3 1 污水泵站污水采样监测结果3 8 4 3 2 不同时段污水泵站中污水c o d 浓度的比较3 9 4 4 源头居民生活污水、污水主管污水和泵站污水c o d 浓度比较4 0 4 5 本章小结4 0 第五章污水厂进水c o d 浓度偏低原因分析4 2 5 1 佛山市居民生活习惯的影响一4 2 5 2 内河涌水进入污水管的影响4 3 5 3 雨污分流区域的雨污混接问题4 4 v i i i 目录 5 4 化粪池设置级数过多： 5 5 污水中有机物在输送过程的降解。 5 6 合流制排水系统受雨水的影响 5 7 地下水的渗入 第六章城镇污水管网污水水质的预测模型 6 1 模型建立的步骤 6 2 问题的分析和表述。 6 3 污水水质模型的建立过程 6 3 1 源头生活污水的水质 6 3 2 污染物在输送过程中的降解： 6 3 - 3 外来水源的稀释 6 3 4 雨水的影响 6 3 5 污水水质模型 6 4 污水水质模型的验证。 第七章提高污水厂进水c o d 浓度的决策 7 1 层次分析法的简介 7 1 1 基本概念 7 1 2 基本原理5 9 7 1 3 特点5 9 7 1 4 具体步骤6 0 7 2 调查区域管网优化措施的决策6 3 7 2 1 问题分析6 3 7 2 2 目标层的打分6 5 7 2 3 判断矩阵的建立和检验6 6 7 2 4 方案层对目标层的最大特征向量6 7 7 2 5 层次总排序6 7 7 3 整改结果6 7 第八章提高污水厂进水c o d 浓度的建议6 9 i x 广东工业大学硕士学位论文 8 1 杜绝外来水源进入污水管网稀释污水c o d 浓度6 9 8 2 污水管网建设前必须对收集区域进行详细的调查6 9 8 3 根据污水厂收集区域的实际情况合理进行设计。7 0 8 4 完善管网工程的监理和验收体制，防止施工质量问题的出现7 l 8 5 加快河涌沿岸截污和完善现有污水管网的建设。7 2 8 6 建立排水许可制度，统一管理7 2 8 7 加强排水档案管理，建立排水管网信息g i s 管理系统。7 2 8 8 雨水管排入水体出口建截污设施防止初期雨水的污染7 3 8 9 逐步降低市政化粪池的设置标准7 4 8 1 0 提倡节约用水，提高用水效率7 4 结论7 6 参考文献7 9 攻读学位期间发表的学术论文8 3 独创性声明8 4 致谢8 5 附录8 6 x c o n t e n ts a b s t r a c ti nc h i n e s e l a b s t r a c ti ne n g l i s h ”i i i c o n t e i l t si nc h i n e s e v i i c o n t e n t si i le n g l i s h ”x i c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n l 1 1s l l m m 棚了1 1 2b a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo f t h er e s e a r c h 1 1 3 ( b n e i l t sa n dn 圮t h o d so f t h er e s e a r c h 3 1 4t h ep r e s e n td r a i n a g es y s t e m ? 3 1 4 1c o m b i n e ds e w a g es y s t e m 4 1 4 2s e p a r a t e ds y s t e m 5 1 5r e s e a r c ho nd r a i n a g es y s t e mi nc h i n aa n d t h eo t h e rc o u n t r i e s ”7 1 5 1c h o i c eo f d r a i n a g es y s t e m “7 1 5 2m o d i f i c a t i o no f d r a i n a g es y s t e m si no l dc i t i e s ”9 1 5 3i n i t i a lm i i l w a t c rp o l l u t i o ni nr a i n yd a y s ”1 0 1 5 4c h o i c eo f i n t e r c e p t i