改造国内污水管网系统需要综合考虑

改造国内污水管网系统需要综合考虑

污水管网外来水入侵、管网污水收集率、市政用水量和污水处理厂处理量是影响

城市污水系统和城市水环境质量的四个主要因素。污水系统改造不仅提升污染物

收集率和污水管网中污染物（如COD）浓度，同时直接影响到对受纳水体的污染

物排放溢流负荷。使用简化的城市污水系统模型和国内外实际数据，定量表征和

讨论了四个因素对污水管网污水COD浓度和排放到受纳水体的溢流污染物负荷

的影响，并就污水稀释倍数、污水处理厂处理量、污染物去除效率、排放标准和

溢流排放负荷之间的多重对应关系进行了分析和讨论，根据国内现状，提出改造

和升级污水管网及污水处理厂需要考虑的三点建议。

研究背景与目标

近年来，不少城市通过改造升级污水管网和污水处理厂，提高了管网中COD

浓度，基本消除城市河流的黑臭现象，城市水环境质量保护取得了重大进展。

然而，由于城市建设的快速发展和部分基础设施建设的相对滞后，一些城市

仍存在污水管网COD浓度偏低、雨后河流"返黑返臭”等现象,需要进一步采

用系统、综合的方法，将市政用水、污水管网、污水处理厂和受纳水体作为

一个系统加以研究和优化，从而解决遗留的问题。污水系统在城市水环境保

护中发挥着关键作用，在规划污水系统提质增效时，城市水环境质量改善为

最终目标，在考虑提高污水管网污染物（COD）浓度和污水处理厂效率时，应

同时关注污染物溢流排放负荷对受纳水体水质的影响。研究表明，污水管网

外来水入侵、管网污水收集率、市政用水量（用水效率）和污水处理厂处理量

四介因素在很大程度上决定了污水系统性能和效率。从某种意义上来说，研

究污水系统的改进和优化就是探索和发现四个因素的因地制宜的最佳组合。

本文应用已睑证的简化污水系统模型和质量平衡原理，结合国内外实际数据

进行了相关计算，定量表征了在不同的条件下四个因素对管网污染物浓度和

水环境排放负荷之间的关系，讨论了管网外来水、污水管网污水收集率、综

合用水量、污水处理厂处理量与去除效率和污水污染物浓度（COD）与溢流

排放负荷之间的多重对应关系。根据国内各地不同情况，提出改造和升级污

水系统的策略。本文内容有助于在定量了解现存污水管网和污水处理厂的能

力的基础上，制定因地制宜、具有成本效益的改善城市污水系统效能和城市

水环境的系统规划。

2研究方法

2.1污水系统模型、参数与计算

图1为本研究中采用已被验证的基于质量平衡原理的市政污水系统概念模型，系

统包括市政供水、污水系统收集和运输、污水处理厂、溢流排放和受纳水体。

外来水溢流

SQM

污水主管网

SCWCx+SQH=SQolT+SQso受纳水体

scwc-X收集污1污水厂排放

SCWC（l-X）未收集污水

SCWC

图1市政污水系统水力和污染物质量流与平衡简化模型

为便于与国际国内数据对比，以个人日消耗利排放量作为相关模型参数质量和转

化单位。模型参数包括：人均日综合用水量（SpecificComprehensiveWater

Consumption,SCWC）,L/（人・d）;X:管网污水收集率%;人均日外来水量（SQI/I）,

L/（人d）;SQOUT,人均日污水处理厂处理量L/（人・d）;SQSO,人均日溢流污水量

L/（人・d）,本文中既包括合流制系统和分流制系统的溢流（CombinedSewer

Overflow,CSO或SeparateSewerOverflow,SSO）,也包括污水管网的泄漏量。除了

第3.4节图7~图9外，本文选用COD为指标污染物。假设条件：服务区内很少

的制造业（污水几乎都是市政污水）。COD在线降解可忽略不计，污水流动横截面

充分混合，外来水污染可忽略不计（COD~OmgCOD/L）,计算结果为在稳态条件

下获得。

表1汇总了本文中使用的术语及其定义和计算公式。PLCOD［120g/（人⑹］是

污水系统产生的人均日COD负荷（系统总污染物负荷）。为便于与现有文献进行比

较，假设在污水全收集条件下，人均日综合用水星即人均日排污水量和管网收集

量［L/（人・d）］o本文中外来水为除污水管网收集的原污水之外三种外来水：入

渗水、入流水（即业内常说的〃清水〃）和雨水。稀释倍数（DF）是表示外来水侵入程

度的重要参数，根据表1中的定义，当SQI/I可以忽略不计时OL/（人・d）］,DF=l。

污水处理厂处理量比（TR）定义为污水处理厂处理量与污水管网服务区用水量的

比（污清比，SQOUT/SCWC）oCODMSW为污水处理厂进口COD浓度，可从当

地污水处理厂的监测记录中读取或通过计算（见表1）,SQout可以从污水处理厂

处理量和服务区人口数算得。溢流排放到受纳水体的污染物负荷包括:CSO（或

SSO）、未收集的原污水和污水处理厂出水。文中在不同的部分使用了不同的溢

出负荷项。3.4节关于负荷比结果与讨论同时适用于COD、氮和磷。如表1所介

绍，四个因素和相关参数均可以从当地水机构收集或通过简单计算获得。

表1模型参数及文中使用的术语和符号

符号定义&«1未鼻~计算公式

人均H岸合用水&•假也〃行求全收・条件F・H人均H算后水

地水务公

SCW(7[L«(A*dr*]Miscwo3M

X/X与***・/*■

人均H外东京fit(SpmficExtranrai^InfillmlionandInflowWatrr)«

%/11.•(人・47]

行表系使内人，/人漫和■水[J)南axjm,。借口计算aw；。*一"

05/[3人07]人均H花东乾及「（即0&TeIWzExcnt'n斗・水/苗水公司

STWC・X+“-SQr

人均Hanis东&(CSO或SSU)11t

NTWC・X•

gUM)“人人均HCi力⑶REV(人・d)g

后本就灵厂速口H帕木仰M中金鸟”力米度（450tzi-＜））1.\-l00S.<120•IO*)/H-WC

H*ttnrid4tt«.<i»«io*.x)/(scwv.y+

后水处J!厂速0，杵水管网中ilCE*a力漆瓶”

C«M\ux・W

、X-100%,(I3O»IO,)/(SI'WC«I)F)

・X+R1MseWC・X)

(IMutxml)F)(—J

SQPAaw、・X》

花木tH!厂险及行宗*。方未曾黑・务内用木&（行来管同依《的内111

-IX-100H.

★Sb第比倒（花清比id

SQ1vl/srwv

-IX-iooK.

内水KH厂就局后水■。河尔管内里（眼含）河求&比例

ttltSQ,“<OSQs)-TR/lJF.

51/(57+秘,)

后求处Jf厂置首比HONK3X-I00%.

(0一・(”j4120。册)

\X-I8*K伺求处J1「处及&/力求Kit）•忖小处I!

台求处片厂界债负甘比花木It及厂傅放归Q相后水甘闷我■河S,色首比

厂后❷除本•其

IB谶污木E象，依青。行木竹川0・后0，。自比SQ.ycSQ.7+SQ.,)

费第尔体撬,口忖求4战必改列交纳米体的S黄M

方水ttn厂界收佻自比+8bli归点eiR比

£力放负信比Rft放触得“污水皆料《心（,（力置背比MCIJU-JX-IOOH,

（有水处及厂林收黄的十&湾污水敏苗）/120

本文采用国内和部分欧洲国家实际参数值和相关计算公式（见表1）进行计算，引

用了这些参数值和计算值结果定量表征入侵外来水（SQI/I）、污水收集率（X）、

人均日综合用水量（SCWC）和污水处理厂处理是比四个因素对污水管网COD浓度

和溢流负荷的影响，并根据质量流和平衡原理，探索污水管网污水收集率，稀

释倍数、污水处理厂处理量、去除效率和溢流及处理厂排放负荷之间固有存在的

市政用水、污水收集和运输、污水处理厂的性能和受纳水体水质多重对应关系。

模型边界可以是城市污水系统或一个污水处理厂服务的区域。

2.2局限性

对于那些服务区域内旅游业发达，有食品、啤酒或屠宰业或工业园区，或污染明

显的径流，这些行业或径流排放的污染物负荷构成正常个人日排放负荷（PL）外的

附加项，为了避免低估外来水量，应用模型时需要修订个人日排放负荷，例如，

增加PLCOD[>120g/（人・d）]；同时,他们的用水也应计为用水量的组成部分，其

余仍可用文献和本文中所介绍的方法计算。另一种方法是在在模型中将上文提到

的附加活动视为一个单独的组成部分加入，特别是当工业园区位于污水处理厂服

务区内时。为了减少由于COD参与污水管网运输过程中的反应造成的计算误差，

也可以用磷作为污染物指标。

3结果和讨论

本部分定量表征和论述四个因素和污水系统运行效率之间各自对应影响关系，

这里污水系统运行效率的主要指标是排放到受纳水体的污染物负荷和污水管道

中的污染物浓度（主要是COD）。由于不同因素间相互关联，在讨论一个因素的

影响时将涉及其他因素和条件。利用本文介绍的相关内容，有兴趣的读者可以从

一些易获得的数据和信息开始，定量估算和解析当地污水系统的现状，然后进一

步辨识改善污水系统效率的最大影响因素和估计达到污水系统改造目标需要满

足的条件。

3.1外来水入侵

污水管网中外来水（SQI/I）在稀释污染物浓度的同时，也提高了管网污水输送和污

水处理厂处理量及向受纳水体排放污染物负荷，降低r污水系统效率，增加「运

营成本和受纳水体水质恶化的风险。外来水入侵不仅发生在中国，而是一个世界

性问题。外来水量与市政（综合）用水量一起决定了污水管网中COD和浓度（见表1,

以COD为例）。可靠的外来水入侵估算是污水系统改造和规划不可或缺的参数。

图2显示了外来水、用水量和COD浓度之间关系。其中第二（右）Y轴的颜色对

应于图中不同COD浓度的等值线。欧洲一些国家的污水管网外来水在50~180

L/（人,d）[SCWC在140~200L/（人・d）,见3.3节]，对应于污水管网COD浓度5

00-700mg/Lo国内污水管网外来水估算在140~300L/（人・d）,加之较高的SCWC

（见3.3节），相当部分污水管网COD浓度在200~400mg/L,甚至更低。与欧洲

一些国家相比，由于有待改进污水管网质量与管理水平，国内污水管网系统较高

的外来水是管网污水（COD）低浓度的主要因素之一，也是导致污水处理厂较低的

运营效率的主要原因。当然国内也有一些质量优良、管理良好污水管网系统（如

北京），其外来水较少，加之较低的人均综合用水量，污水COD浓度约在550

mg/Lo

以SCWC作为基准稀释倍数（DilutionFactor,DF）常用于表征管网中外来水的侵入

和对污水的稀释程度（见表1）。比较不同估算外来水量方法，水量平衡法和浓度

（水质稀释）法相对简单和直接，但浓度法较可靠，特别考虑到目前国内污水处理

厂处理能力限制（见3.4节），相当部分污水处理厂处理的污水只是污水管网中污

水的一部分。图3是由基于浓度法计算（见表1）制成，其中第二（右）Y轴颜色对

应图中不同的稀释倍数等值线。一般水务机构和公司都有污水处理厂进水COD

浓度和SCWC数据，可由此二数据从图3直接或由内插或外延读得对应的污水稀

释倍数，然后通过简单的计算得知外来水（SQI/I）（见表1）。应该注意的是，取决于

SCWC,相同的稀释倍数并不总是意味着相同数量的外来水侵入。欧洲一些国家

的污水稀释倍数在1.5-3,国内大部分污水管网污水稀释倍数也在类似范围内。

然而，由于欧洲一些国家的用水量较少，国内的污水管网外来水入侵绝对量高于

一些欧洲国家（见3.3节）。

48oo

00

(T7oo

p50(

.一

Yn

)s

E

二6oo

00)

询

电

谈

聊

5oo

WC

50I

比O

U

如4ooW

馥00

H11C

於3OO

Y50

200

段。100150200250300350400

人均日外水入侵量/1/（人d）］

图2外来水量、综合用水量和污水管网COD浓度的美系

[假设PLCOD=120g/(Ad),污水全收集(X=100%)]

8oo8

7oo7

(

_♦6oo6

♦

£

)

、5oo5

一

谈

C

I4oo4

O

O

M

庭3oo3

颤

2OO2

1001

100150200250300350400

人均日综合用水量/[L/(人d)]

图3综合用水量、污水管网COD浓度及污水稀释倍数关系

[假设PLCOD=120g/(A-d),污水全收集(X=100%)]

除污水管网中污水COD浓度之外，污染物溢流负荷与外来水(QI/I)有密切的关系。

图4显示在PLCOD=120gCOD/tA-d),污水全收英(X=100%)和污水处理厂处理量

比(TR)SQOUT/SCWC(污清比)=1,SCWC介于150~350L/(人・d)情况下,外来水(QI/I)

变化与污水管网中污水COD浓度和COD溢流负荷比之间的关系：当SQI/I增加时,

COD浓度减少，COD溢流负荷率却增加，当SQI/I小于100L/(人・d)时，趋势尤

其明显。在一定SQI/I条件下，由于SQOUT/SCWC没变，SCWC越小，污水管网中

的混合污水量减少，管网中COD浓度增加，溢出量没有变化，COD溢出负荷比却

增加了。

图4显示在SQOUT/SCWC（污清比）为1条件下，为了控制或减少溢流负荷比，

必须降低SQI/I。以溢流负荷比＜30%作为控制目标，当SCWC分别为350、250、

200、150L/（人・d）时，各自SI/I须满足＜150、100＞80、70L/（人・d）。在一定的SC

WC和SQOUT/SCWC条件下，外来水增加，例如由于管网严重泄漏或雨季雨水侵

入，污染物的溢流排放负荷可增加•倍，后者往往是夏季河流发黑发臭的原因。

因此，合理的污水处理厂处理量常是控制污染物溢流负荷的要素。

图2、图3和图4可用于分析和初步估算现有污水系统的性能、效率和以及达到

一定污水管网中污水COD浓度须满足的相关参数值。北京城区污水管网中COD

平均值约550mg/L,SCWC180L/（人・d）,由图3可读到SQI/I约40L/（人d）,溢

流负荷比约15%。长三角几个城市污水管网中COD平均值在320mg/L水平,SC

WC约230L/（人・d）,由图2可读到SQI/I约140L/（A-d）,由图4可估溢流负荷

比约35%o部分珠三笫城市污水管网COD在200mg/L水平，SCWC约310L/

（A-d）,由图2可读SQI/I约为290L/（人・d）,由图4可估溢流负荷比约45%。当

然，经过近年来污水系统的提质增效，珠三角地区不少污水处理厂提高了污水处

理量，溢流排放负荷已有效大下降。对于报道全国4303座污水处理厂中占50%

以上、进水年平均浓度COD4150mg/L,假设污水管网系统覆盖率70%,从图4

和图5可以得出，这些污水管网的SQI/I在300-400L/（人・d）。如污水管网中污

水BOD浓度欲达到100mg/L（对应COD约250mgCOD/L,假设1mgBOD5=2.

5mgCOD/L）的目标，则外来水侵入须减少到约150L/（人・d）的水平。水务机构

可以使用上图和介绍对当地污水管网外水入侵等情况量化分析，作为下一步计

划和行动的依据之一。

(

L

.

V

S

/

假

定

a

o

u

w

史

-s

t!:

外来水Sg/[L/（人d）“]

图4外来水(SQI/I)对污水管网中污水COD浓度和COD溢流负荷比的影响SQI/I:0-400

L/（人d）,SCWC:150~350L/（人d）,PLCOD=120gCOD/（人d）,污水全收集（X=100%）,

污水处理厂处理量比SQOUT/SCWC=1]

浓度

sQ0LV—

〃(A

浓

度

coDsQ1oo•d人)d]

4L/(

浓

度

6oocoDsQ3oo人d]

1L/(

浓

度

GcoDsQ5oL。H

〃^(A

浓

j度d

sQ2oo人]

m.5ooL/(

)/l

后

答

o

o

w

更

e

震

颤

5060708090100

管网污水收集率/%

6.png

图5污水收集率对管网中COD浓度的影响[SQI/I:0-300L/（Ad）,PLCOD=120mg

COD/（Ad）,SCWC=250L/（人d）,污水处理厂处理量比SQOUT/SCWC=1]

总体而言，修复污水管网减少外来水入侵仍然是当前国内改善城市水环境质量

的关键步骤和紧迫任务，尤其对南方一些城市而言。国内外的实践表明，这是一

项高投资、长周期工作，非一蹴而就，需要进行详尽规划。作为一种事前估计方

法，可将现有污水处理厂进水中COD值(CODMSW)与管网理论最大CODMAX(S

QI/l=0L/(人・d))进行比较(见图6),估计修复现有污水管网可能带来的COD浓度

增加幅度，3.3节将对此给予进一步说明。

3.2污水管网收集率

污水管网收集率为管网收集污水占市政产生污水的比例，与污水管网覆盖率直接

相关。管网污水收集率的大小影响污水处理厂进水COD浓度和溢流排放至受纳

水体的污染物负荷。图5显示了在SCWC为250L/（人・d）、PLCOD120gCOD/（人・d）

和SQI/I从可忽略OoL/（A-d）］增加到300L/（人・d）时，污水收集率从50%至

100%时，污水处理厂进水中的COD浓度的变化。当SQI/I可以忽略不计［s。

L/（人・d）］,COD浓度达到最大值（CODMAX）480mg/L,与收集率无关。在固定

的SQI/I情况下，管网COD浓度随着管网污水收集率下降而降低，收集率每降低

10%,COD下降约30mg/Lo在固定的收集率情况下，COD浓度随着SQI/I下降

而降增加。当SQI/I从200L/（人-d）增加到100L/（人・d）时，COD浓度可增加约

图显示，如果要达到最近住建部等四部委要求到年污水集中

100mg/Lo52025

收集率达70%和污水处理厂进水BOD浓度不低于100mg/L（相对•的COD估算

为250mg/L,按照1mgBOD/L=2.5mgCOD/L计算）的城市生活污水处理厂达

90%以上，假设SCWC250L/（人・d）,外来水SQI/I必须控制在160L/（人・d）水平。

在许多情况下，管网污水收集率的高低在控制受纳水体水质方面发挥着主导作用。

举例来说，假设管网收集到污水都在污水处理厂得到处理（管网系统溢流排放可

忽略）、且污水处理厂去除率保持80%的高水平，当管网污水收集率分别为70%

和60%（未收集率30%和40%）时，未收集污水加上污水处理厂尾水排放到受纳水

体负荷可达总污水污染物负荷的36%和48%。考虑目前国内污水系统和污水处理

厂低SQOUT/SCWC（污清比）的情况，污染物排放到受纳水体负荷率将更高。在

这种情况下，进一步提高污水处理厂的去除效率或者单纯依赖提高排放标准对改

善受纳水体水质的影响可能有限，3.4节中将进一步加以讨论。

当前国内许多城市污水主干管网覆盖率达到90%,接近欧盟、日本和美国等国家

的水平。但由于城市的快速发展，支管与主干管网的联接不够完善。此外，一些

城市污水管网建设落后于污水处理厂。如前所述，管网低污水收集率不仅降低管

网中污水COD浓度，更严重的问题是直排污水可成为水环境恶化重要因素。为此,

各城市应遵循最近国家相关管理机构要求，将进一步提高污水管网覆盖率、消除

管网空白区和消除污水直排，把提升管网污水收集率放在优先考虑位置，避免盲

目提高污水处理厂出水标准。

33市政综合用水量

市政综合用水量与市政污水产生量之间的耦合关系是显而易见的：原污水（即不

含外来水的污水）是供水被利用后直接产生的水（也称用过水,usedwater）。在相

同的外来水条件下，用水量越少（用水效率越高），污水管网里（混合）污水量越少，

污染物浓度越高。西、北欧一些国家的SCWC介于140~200L/（人・d）,国内2020

年数据介于140~310L/（人句［18］,比欧洲一些国家值高。除了高外来水量（SQI/I）,

较高的用水量（SCWC）是国内市政污水污染物（COD以及氮和瞬）浓度较低的另一

重要因素（见表1、图6、图3）。

图6给出了在SQI/I从微不足道到350L/（人・d）条件下，人均日综合用水量（SCWQ

对管网污水COD浓度的影响。随着SCWC增加，管网COD浓度显著降低。当

SCWC<200L/（人・d）时，尤其敏感。最上线代表在外来水可忽略条件下（SQI/20）

污水管网中COD在不同用水量（SCWC）可能达到的最高浓度（CODMAX）。读者可

以根据当地SCWC值，从图6中读取对应的管网CODMAX,并与现有的污水处

理厂进水中COD浓度比较，进而评估通过污水管网修复提高现有污水处理厂进

水COD浓度潜在的空间。对于对那些外来水已得到很好控制（SQI/l<100L/（人・d））

的污水管网，如北京和新加坡（COD>500mg/L）[2],进一步增加污水处理厂进

水COD浓度的努力方向可能在于提高用水效率（减少SCWC）;对于那些COD浓度

低的污水管网（<250mg/L）,如在温热多雨珠三角地区，在SCWC2300L/（人・d）条件

下，即使外来水入侵减少到100L/（人0）,管网污水COD最高浓度也只可以达到

300mg/L的水平（见表1、图2、图6）。所以，污水管网修复和提高用水效率（降低

用水量）应同时进行。

1000r-

(浓度［（人）］

一CODmaxSQ“0L/d

口COD浓度［SQ“50L/（人・d）］

冲800COD浓度［SQ“100L/（人d）］

后COD浓度［SQ/OOL/（人d）］

超

系COD浓度［SQ“300L/（人d）］

600

C

I

O

O

W400

史

•£

1:200

蒯

Q____________I___________I____________l____________I___________l____________I____________l____________L

150200250300350

个人综合用水量/［L/（人・d）“］

7.png

图6人日综合用水量（SCWC）对污水管网COD浓度的影响[外来水（SQI/I）：s0~350

L/（人0）之间，假设PLCOD=120gCOD/（人d）,污水全收集（X=100%）]

3.4污水处理厂处理量

城市污水管网排放到受纳水体的污染物负荷可分为两部分：污水处理厂排放和

管网的溢流排放（见图1）。两部分过量排放量都会导致受纳水质恶化。在一定混

合污水稀释倍数和管网污水接近全收集情况下，污水处理厂处理量比（TR）,

SQOUT/SCWC（污清比）直接影响管网溢流排放负荷大小。一般来说，当

SQOUT/SCWC（见表1）较高时，溢流排放负荷较少，反之管网溢流负荷较大。图7

展示了在污水全收集、SQOUT/SCWC为1,SCWC分别为200、250、300L/（人・d）

和污水稀释倍数在厂2变化时，污水处理厂进水COD浓度、管网溢流COD负荷

对污水管网收集COD负荷比之间的关系。污水COD浓度随着稀释倍数的增加而

减少，但与SCWC无关，溢流负荷比随着稀释倍数的增加而增加。当稀释倍数为

1.2,COD溢流负荷比约20%;稀释倍数为1.4时，负荷比约35%;稀释倍数为1.8

时，负荷比约43%。以上三种污水稀释倍数在某种程度上对应长三角部分城市污

水几乎全收集且泄漏得到合理控制的分流式管网系统旱季、年均和雨季平均值。

时于那些污水高度稀释如在旱季已经满管流的污水管网，溢流负荷比将更高。

7O06o

(一一COD浓度［SCWC250L/（人d）］

=一

"6O0

£5o

/O0

旭5

4o%

理

、

O0由

a4

o胆

oO03o

w3用

式

更O02o

短

公2

宣O0§

蒯11O0

C3

0

图7污水稀释倍数、管网COD浓度和COD溢出负荷之间的关系［污水处理厂处理量比

SQOUT/SCWC=L稀释倍数(DF):1~2,SCWC:200-300L/(人d),

PLCOD=120CODg/（人d）,污水全收集（X=100%）］

36S

s

5

酬z5

Ws

乂

联4

世

如s

冬

熊

轻

、2

酮3

学

附

a塌

wS2短

史L5

J

O.

I1.522.53

污水稀释倍数

9.png

图8污水处理厂处理能力与污水稀释倍数及溢流负荷率的关系

需要注意的是，污水管网中较高污染物浓度并不总是意味着较少量污染物溢流

排放负荷，在很大程度上后者取决于污水处理厂SQOUT/SCWC比。两个拥有相同

的SCWC和SQI/I的市政污水管网，管网中污水量和COD浓度相同，污水处理厂处

理量比较大的管网的溢流负荷低于污水处理厂处理量比较小管网溢流负荷（见

1.1节）。一个SCWC=230L/（人・d）、Sl/I=160L/（人・d）（稀释倍数1.7）的污水管网,污

水COD约340mg/L,而另一个管网SCWC和SQI/I都为300L/（人①（稀释倍数2）,

污水COD浓度约200mg/L。但在各污水处理厂SQOUT/SCWC分别1.2和1.7（污

水处理厂处理量/污水量比0.7和0.9）情况下，各自污染物溢出负荷比分别为33%

和15%（见表l）o一般来说，污水处理厂较高SQOUT/SCWC和较大处理量/管网污

水量比有利于减少溢流排放负荷。所以，当努力增加污水管网污水COD时,应

该同时考虑到管网的溢出负荷。

图8、图9由污水量平衡原理计算所得，结果与诃论同时适用于COD、氮和璘。

图8显示了污水稀释倍数（DF）和污水处理厂TR（SQOUT/SCWC,污清比）与污染物

溢流（不包括污水处理厂排放）负荷比的关系，其中第二（右）Y轴的颜色对应于图

中不同污染物溢流负荷比的等值线。当SQOUT/SCWC等于或高于稀释倍数（DF）

时，几乎没有溢流。欧洲一些国家包括德国、奥地利、瑞士和北欧许多污水处理

厂污水设计处理量上限23QS,aM（QS,aM:市政用水量），管网污水年均稀释倍数仍

在1.5-3,虽然上述大部分国家的50%以上的污水管网已经是分流系统，但污水

处理厂的高处理能力有效减少溢流排放。如苏黎世WerdhIzli和维也纳

MWWTP污水处理厂，均连接合流制污水管网，各自年均污染物溢流排放负荷仅

为管网收集负荷的3%和7%。从图8可见，对应稀释倍数从1.5、2和3,以30%

作为溢流负荷控制目标，污水处理厂SQOUT/SCWC（清污比）应不小于1.1、1.4、

1.7；以20%作为控制目标SQOUT/SCWC应不小于1.3.1.7,2.2。读者可以艰据

当地管网污水稀释倍数和污水处理厂SQOUT/SCWC估算溢流污染物负荷，也可

以根据允许溢流污染物负荷思考现有污水处理厂处理能力SQOUT/SCWC是否合

适。

图9进一步展示在稀释倍数（DF）为2,污水处理厂SQOUT/SCWC比在1~2,污染

物去除率分别为75%和93%条件下，五种负荷对污水管网全收集负荷的比率。五

种负荷分别是：①污水处理厂去除75%污染物后排放负荷；②污水处理厂去除

93%污染物后的排放负荷；③污水管网溢流负荷；④污水处理厂在75%污染物

去除率时排放负荷加污水管网溢流负荷；⑤污水处理厂在93%污染物去除率时

的排放负荷加污水管网溢流负荷。假设进水中的总氮（TN）约为40mg/L,75%去除

率对应出水总氮约10mgN/L,93%的去除率对应出水总氮约3mg/L（脱氮技术极

限值）。为了区分处理后和管网溢出的两部分污水负荷，图9用污水处理厂处理

量/管网污水量（SCWCDF）比（TR/DF,表1）代替稀释倍数和SQOUT/SCWC比用来：

当TR/DF21时，管网店的污水全部进入污水处理厂处理；TR/DF<1时，管网污水

溢流发生（见图9）。

%

、

式

5海

起

造

联

吴

烬

凿

更

，

塌

E窥

审

污水厂处理量/管网污水量

一污水管网溢流排放负荷比,％一—污水厂排放负荷比（93%去除率）,％

一总排放负荷比（93%去除率）,％—▲—污水厂排放负荷比（75%去除率）％

总排放负荷比（75%去除率）,％

lO.png

图9污水处理厂处理量/污水量比对受纳水体排放负荷的影响［污水处理厂处理量比

（SQOUT/SCWC）:1-2,污水稀释倍数2污水处理厂污染物去除效率分别为75%和93%1

图9表明：①在图9的条件下，当TR/DF从0.5的增加到1（对应污水处理厂处

理量为50%到100%管网内污水），污水处理厂排放负荷比增加，溢流负荷比减少,

总负荷比减少。在一定TR/DF条件下，污水处理厂的污染物去除效率对管网溢流

负荷比没有影响；②溢流和污水处理厂排放对总排放负荷的相对贡献随TR/DF

变化。当TR/DF为0.5,溢流负荷比50%,污水处理厂排放负荷比在污水处理厂

污染物75%和9