第1章 污水的水量水质特性.docx
《第1章 污水的水量水质特性.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第1章 污水的水量水质特性.docx（32页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
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]
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。
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
=f（50%）
分布范围s=f（84%）-f（50%）
或s=f（50%）-f（16%）
log
=logf（50%）+1.1513s2
s=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。
1.1.3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。
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
1977
60
瑞士
1976
95
阿尔及利亚
1977
40
西班牙
1969
50
澳大利亚
1981
90
西班牙
1977
90
奥地利
1969
50
瑞典
1970
85
比利时
1969
30
瑞曲
1976
75
巴西
1975
90
瑞典
1978
85
丹麦
1982
55
叙利亚
1977
35
埃及
1977
55
荷兰
1970
35
芬兰
1973
210
荷兰
1976
50
法国
1975
75
突尼斯
1977
30
法国
1976
35
土耳其
1977
50
希腊
1975
60
英国
1969
60
意大利
1970
85
英国
1976
70
意大利
1972
80
美国
1977
140
挪威
1978
55
西德
1970
40
瑞士
1969
100
西德
1976
55
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=7.2106m3/年
Qd,av=Qyr/365=（7.2106m3/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）
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
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/h
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=0.1～0.2
Qyr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/t
0.7～3.0m3/t
0.7～2.5m3/t
0.7～1.7m3/t
0.7～2.0m3/t
0.7～2.0m3/t
0.4～1.8kgBOD7/t
0.7～2.0kgBOD7/t
0.7～2.0kgBOD7/t
500～1500gBOD7/t
1000～2000gBOD7/t
1000～2000gBOD7/t
t=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/tp
3～12m3/tp
1～15m3/tp
7～16kgBOD7/tp
10～25kgBOD7/tp
6～15kgBOD7/tp
500～2000gBOD7/tp
10～20gTP/tp
500～2000gBOD7/tp
500～1000gBOD7/tp
tp=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/m3
3～7m3/m3*
4～15kgBOD7/m3
1000～3000gBOD7/m3
m3*=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/t
4～8m3/t
5～10m3/t
5～10m3/t
15～30m3/t
20～30m3/tf
8～15m3/t
4～8m3/t
3～6kgBOD7/t
5～15kgBOD7/t
20～40kgBOD7
5～15kgBOD7/t
15～30kgBOD7/t
10～50kgBOD7/t
1000～2000gBOD7/m3
2000～3000gBOD7/m3
3000～5000gBOD7/m3
800～1500gBOD7/m3
1000～2000gBOD7/m3
5000～10000gBOD7/m2
t=吨原料
注意：
可漂浮（浮选）
tf=吨加工产品
t=吨原料
纺织工业
工业总体
棉
羊毛
合成纤维
100～250m3/t
100～250m3/t
100～250m3/t
50～100m3/t
100～250m3/t
50～100kgBOD7/m3
70～120kgBOD7/m3
15～30kgBOD7/m3
100～1000gBOD7/m3
200～600gBOD7/m3
500～1500gBOD7/m3
100～300gBOD7/m3
t=吨原料
注意：
高水温与pH，氯气，H2S气,危险化学品（过敏性反应）
制革厂
混合生产
皮革
毛皮
20～70m3/t
20～40m3/t
60～80m3/t
20～70m3/t
20～40m3/t
60～80m3/t
30～100kgBOD7/m3
1～4kgCr/t
0～100kgS2/t
10～20kgTN/t
1000～2000kgBOD7/m3
30～70gCr/m3
0～100gS2/t
200～400gTN/m3
t=吨原料
注意：
铬，pH变化，污泥和毛状物
洗衣房
湿洗
20～60m3/t
20～60m3/t
20～40kgBOD7/t
10～20kgTP/t
300～800kgBOD7/m3
10～50gTP/m3
t=吨洗涤物
使用逆流洗涤的洗衣房约降低70%的耗水量，但同样有污染物排放（kgBOD7/t）
注意：
高温
电镀工业
20～200L/m2
20～200L/m2
<1m3/h*
最大10m3/h
3～30ghm/m2
2～20gCN/m2
在厂内处理前:
约150ghm/m2
约100gCN/m2
在厂内处理后
1～10ghm/m2
0.1～0.5gCN/m2
m2=m2表面积
hm=重金属
*50%的电镀工业排放量小于1m3/h
注意：
溶剂、氰比物、高pH值，重金属，复合清洗物
电子电路工业
0.5～1.5m3/m2
0.5～1.5m3/m2
100～200gCu/m2
0～5gSn/m2
0～5gPb/m2
100～200gCu/m3
0～5gSn/m3
0～5gPb/m3
m2=m2绝缘板
图片洗印厂
0.5～1.5m3/m2
0.5～1.5m3/m2
100～200gBOD7/m2
400～700gBOD7/m3
50～100gEDTA/m3
m2=m2感光胶片
注意：
通过接触对皮肤有危险，过敏反应
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
印刷厂
30～40m3/d
30～40m3/d
约7kgZn/d
约0.04kgAg/d
约0.03kgCr/d
约0.01kgCd/d
170～230gZn/m3
1.0～1.3gAg/m3
0.8～1.0gCr/m3
0.2～0.3gCd/m3
损耗以生产中的调查为准。
该表所示为平均一台印刷机每天耗水30～40m3/d
注意：
溶剂，酸
车辆修理/冲洗
轿车
载重车
约400L/（Lt）
约200L/（Ht）
约1200L/（Ht）
注意：
溶剂
Lt=低压冲洗
Ht=高压冲洗
各种公共设施的污水量表1.4
类型
污水量（m3/年）
单位
资料来源
学校
8～10
学生
/10/，/2/
工作场所
15～20
雇员
/10/，/2/
营地
25～30
每天、每人
/2/
村舍，别墅
40～60
别墅
军事设施
50～60
永久居住者
/10/
军事设施
15～20
雇员
/10/
医院
150～250
床
/10/，/2/，/11/
疗养院、休养地
100～150
床
/10/
旅馆、宿舍
60～100
床
/10/，/2/
饭店等
100～150
雇员
/10/
游泳浴场
50～60
每天每个游客
/10/，/2/
【例1.4】计算一个平均700人的野营地，在5月15日到10月1日旺季期间的最大时流量。
从表1.4中查到Qyr,pers=25～30m3/（人∙年）。
取Qyr,pers为30m3/（人∙年）。
Qyr=NQyr,pers=（700人）×（30m3/（人∙年））=21000m3/年
日变系数td,yr等于野营地开放天数，即135天
Qd,av=Qyr/td,yr=（21000m3/年）/（135d/年）=156m3/d
时变化系数th,d较高，约为6h/d
Qh,max=Qd,av/th,d=（156m3/d）/（6h/d）=26m3/h
图1.8表示如何估算入渗水量，一般来说，入渗水量取决于污水系统的长度、总体状况和收集区域内的地下水位，入渗水量通常按面积估算，度量单位为L/（s∙ha）。
但也有一些计算公式按单位长度污水管的入渗水量计算[13]。
最简单但不太可靠的方法是设定入渗水量为污水总量的某个百分数（例如50%～100%）。
渗入水量也可能是负值（即渗出量），特别是在温暖而干燥的气候条件下，渗出量可达到排入污水管污水量的50%。
即使在丹麦，在污水管位于地下水位之上且维护不好的某些地方，渗出水量相当可观。
图1.8入渗水量的计算
入渗水量:
Qs,A=0.02～0.06L/（s∙ha）
td,yr=200～365
fd,max=2～3
fs,max=0.1～0.2
Qyr年入渗水量（m3/年）
Qd,av在入渗期内，每天的平均入渗水量（m3/d）
Qd,av,max年内入渗水量最高月，日平均入渗量（m3/d）
Qh,max年内入渗水量最高月，时平均入渗水量（m3/h）
Qs,A入渗期内每公顷每秒平均入渗水量（L/（s∙ha））
Qs,av入渗期平均秒入渗水量（L/s）
Qs,max年入渗最高月内，平均秒入渗水量（m3/s）
A汇水面积（ha）
td,yr日变化系数（d/年）
fd,max最高月的日变化系数
fs,max最高月的秒变化系数
【例1.5】计算收集区面积为20公顷的日最大渗入水量。
图1.8指出Qs,A=0.02～0.06L/（s∙ha），取为Qs,A=0.05L/（s∙ha）
Qd,av=Qs,A×3600s/h24t/dA=0.05L/（s∙ha）3600s/h24t/d20ha
=80400L/d=86.4m3/d
以图1.8为基准，最大日变化系数fd,max估算为2.5
Qd,max=Qd,maxfd,max=（86.4m3/d）2.5=216m3/d
Qs,max值可直接用Qd,max除以（24×3600），因此：
Qs,max=Qd,max/（24×3600）=（216m3/d）/（24×3600s/d）=0.0025m3/s
Qs,max=2.5L/s
通过计算生活污水、工业污水和入渗水的最大时流量，可得到Qh,max，该值可在以后的设计中采用。
Qh,max=Qh,max（生活）+Qh,max（工业）+Qh,max（入渗）（1.1）
1.1.4人口当量
有时污水量采用单位人口当量（PE）计算，对于水量来说，1PE=0.2m3/d。
单位人口当量PE与每人的真实污水量是无关的，见例1.6。
人口当量还有其它方式的定义（PEBOD、PESS、PEN等），因此，当指述PE数值时，应注意所采用的是什么基准。
1PEBOD为60gBOD/d，1个PE也相当125gCOD/d、13gN/d和2.5gP/d，其值因国而异。
【例1.6】一个1000人居住的集水区域，耗水量为150m3/d，到达处理厂的污水量为250m3/d。
在污水量基础上，找出入渗水量和人口当量数。
入渗水量约等污水量与耗水量之差：
Q（入渗水量）=250-150=100m3/d
人口当量为
PE=Q（污水量）/0.2=（250m3/d）/（0.2m3/（d∙PE））=1250PE
1.1.5污水量的预测
当扩建和重建污水处理厂时，需要预测未来10～20年的污水量。
在50年代和60年代，世界上许多地方的单位污水量的增长比较稳定，但从70年代开始出现了变化，单位污水量或者不变（家庭污水）或是实际下降（工业污水）。
水和污水服务的收费使工业耗水量和污染物排放量明显降低（许多地区按污染负荷付费），污水管道系统的更新也促使污水量减少。
污水量的预测分析应以汇水区域的人口增长和工业生产增加为依据，相关数值可在城镇发展规
升级会员 