基于城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行情況的城鎮(zhèn)生活污水污染核算方法——以滇池流域城鎮(zhèn)生活污水污染核算為實(shí)例

丁宏翔，羅延齡

(昆明市環(huán)境監(jiān)測中心，昆明 650228)

1 引言

生活污水不僅來源于人們?nèi)粘５钠鹁语嬍钞a(chǎn)生的家庭污水，也來自于人群在社會生活中產(chǎn)生的污水，諸如學(xué)校、醫(yī)院、賓館、商場、影劇院、飲食店、體育館、辦公場所等人類活動(dòng)場所也是排放生活污水的源頭。在環(huán)境統(tǒng)計(jì)、總量減排核算和污染源普查動(dòng)態(tài)更新調(diào)查中，城鎮(zhèn)生活污水污染物產(chǎn)生量按照城鎮(zhèn)常住人口與人均產(chǎn)污強(qiáng)度計(jì)算，城鎮(zhèn)居民人均產(chǎn)污強(qiáng)度包括污染源普查核算的城鎮(zhèn)居民生活排污系數(shù)和服務(wù)業(yè)污水污染物排放人均核算系數(shù)，其數(shù)值由污染源普查數(shù)據(jù)計(jì)算得出，并作適當(dāng)調(diào)整［1］。

伴隨城市化進(jìn)程，城鎮(zhèn)居民產(chǎn)排污情況也相應(yīng)逐年改變，應(yīng)對核算參數(shù)與方法進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。城鎮(zhèn)污水處理廠主要處理城市污水，包含城市地區(qū)范圍內(nèi)的生活污水、工業(yè)廢水和外來污水，如果能對城市污水組成進(jìn)行梳理，就能辨析出城鎮(zhèn)生活污水的污染負(fù)荷，較真實(shí)的反映現(xiàn)實(shí)情況。本文通過調(diào)查城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行情況，結(jié)合城市供排水平衡，提出城鎮(zhèn)生活污水污染物產(chǎn)排情況核算的方法，并以此方法核算了2010年滇池流域城鎮(zhèn)居民生活主要污染物產(chǎn)生與排放總量。

2 思路與方法

2.1 思路

為簡化調(diào)查方法，《生活污染源動(dòng)態(tài)更新調(diào)查技術(shù)規(guī)定》［2］，生活污水污染物產(chǎn)生量按照城鎮(zhèn)常住人口與人均產(chǎn)污強(qiáng)度相乘計(jì)算，生活污水污染物排放量則是生活污水污染物產(chǎn)生量扣減經(jīng)集中污水處理廠處理生活污水去除污染物的量?？梢钥闯?，在進(jìn)行核算時(shí)，確定準(zhǔn)確的人均產(chǎn)污強(qiáng)度最為關(guān)鍵，因?yàn)槌擎?zhèn)常住人口和污水處理廠去除量均為調(diào)查所得數(shù)據(jù)。城鎮(zhèn)居民人均產(chǎn)污強(qiáng)度由污染源普查得到的城鎮(zhèn)居民生活污染物產(chǎn)生量除以普查人口數(shù)得出，由于城市的發(fā)展和居民生活方式的變化，在新的統(tǒng)計(jì)年度，人均產(chǎn)污強(qiáng)度也應(yīng)該做出適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。然而，生活源產(chǎn)排污系數(shù)的確定需要選取城市具有代表性的城鎮(zhèn)居民生活區(qū)、住宿業(yè)、餐飲業(yè)、洗浴業(yè)、美容美發(fā)業(yè)、洗染業(yè)、洗車業(yè)、醫(yī)院等為研究對象，并對研究對象的廢水排放量、污染物濃度進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)測，同時(shí)利用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法，最終才能確定生活源廢水排放系數(shù)以及污染物的產(chǎn)排污系數(shù)［3］。整個(gè)研究工作過程時(shí)長且量大，因此探索一個(gè)可行而又較簡便的核算方法就顯得很有必要。

常規(guī)環(huán)境統(tǒng)計(jì)不進(jìn)行生活污染源的重點(diǎn)調(diào)查，而是以城市為調(diào)查單位進(jìn)行核算，把城市視為一個(gè)統(tǒng)一的污染單元，把城鎮(zhèn)污水處理廠當(dāng)作一個(gè)統(tǒng)一的處理單元，來進(jìn)行產(chǎn)排污核算。城鎮(zhèn)污水處理廠處理的污水包括城市地區(qū)范圍內(nèi)的生活污水、工業(yè)廢水和外來污水 (主要包含雨季城市地表徑流和滲入污水管網(wǎng)的地下水)，每年的調(diào)查統(tǒng)計(jì)中，城鎮(zhèn)污水處理廠作為重點(diǎn)調(diào)查污染源，均有詳細(xì)的處理水量、進(jìn)出水質(zhì)等數(shù)據(jù)，如果能對城市污水組成進(jìn)行梳理，把工業(yè)廢水和外來污水的水量和污染物量進(jìn)行剔出，就能辨析與計(jì)算出城鎮(zhèn)生活污水的產(chǎn)生量、去除量、排放量，較真實(shí)地反映實(shí)際情況。

2.2 方法

根據(jù)核算思路擬定計(jì)算公式(1)、(2)、(3)、(4)。

式中，E產(chǎn)為城鎮(zhèn)居民生活污水中污染物產(chǎn)生量;Cc為城鎮(zhèn)居民生活污水中污染物濃度;Q為城鎮(zhèn)居民生活污水排放總量，數(shù)據(jù)來源于城市供排水平衡分析。Cc由式 (2)計(jì)算得出。

式中，CW生為城鎮(zhèn)污水處理廠處理的居民生活污水中污染物量;QW生為城鎮(zhèn)污水處理廠處理的居民生活污水量;CW總為城鎮(zhèn)污水處理廠處理污水中污染物總量;CW工為城鎮(zhèn)污水處理廠處理的工業(yè)廢水中污染物量;CW外為城鎮(zhèn)污水處理廠處理的外來污水中污染物量;QW總為城鎮(zhèn)污水處理廠處理污水總量;QW工為城鎮(zhèn)污水處理廠處理的工業(yè)廢水量;QW外為城鎮(zhèn)污水處理廠處理的外來污水量。CW總、CW工、QW總、QW工均可從環(huán)境統(tǒng)計(jì)或污普動(dòng)態(tài)更新調(diào)查軟件中獲取數(shù)據(jù)，QW外數(shù)據(jù)來源于城市供排水平衡分析，CW外為外來污水污染物平均濃度與QW外的乘積。

式中，RW生為城鎮(zhèn)污水處理廠去除的城鎮(zhèn)居民生活污水中污染物量;RW總為城鎮(zhèn)污水處理廠去除的污水污染物總量;RW工為城鎮(zhèn)污水處理廠去除的工業(yè)廢水污染物量;RW外為城鎮(zhèn)污水處理廠去除的外來污水污染物量。RW總、RW工均可從環(huán)境統(tǒng)計(jì)或污普動(dòng)態(tài)更新調(diào)查軟件中獲取數(shù)據(jù)，RW外為外來污水水量乘以外來污水濃度與污水處理廠出水濃度差的乘積。

式中，E排為城鎮(zhèn)居民生活污水中污染物排放量。

3 滇池流域城鎮(zhèn)生活污水污染核算實(shí)例

滇池流域是國家重點(diǎn)治理的流域之一，其地理范圍位于昆明市五華區(qū)、盤龍區(qū)、官渡區(qū)、西山區(qū)、呈貢縣、晉寧縣4區(qū)2縣之內(nèi)，根據(jù)2010年污染源普查動(dòng)態(tài)更新調(diào)查《生活污染源動(dòng)態(tài)更新調(diào)查技術(shù)規(guī)定》，生活源的基本調(diào)查單位為地(市、州、盟)，其所屬的區(qū)、縣城以及鎮(zhèn)區(qū)數(shù)據(jù)包含在所在地 (市、州、盟)數(shù)據(jù)中，因此從調(diào)查軟件中不能直接得出滇池流域的生活源排放數(shù)據(jù)，本文根據(jù)上文中提出的基于城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行情況和城市供排水平衡分析的城鎮(zhèn)生活污水污染核算方法對2010年流域生活污水污染產(chǎn)生與排放情況進(jìn)行核算。

3.1 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物處理情況

3.1.1 城鎮(zhèn)污水處理廠處理污水污染物總量

滇池流域2010年納入核算的有9座集中式污水處理廠，2010年進(jìn)入到城鎮(zhèn)污水處理廠的污染物總量數(shù)據(jù)見表1。

表1 2010年滇池流域污水處理廠處理污水主要污染物情況Tab.1 Major pollutants treatment efficiency by WWTP in Dianchi Lake basin in 2010

3.1.2 城鎮(zhèn)污水處理廠處理工業(yè)廢水污染物的量

2010年進(jìn)入到城鎮(zhèn)污水處理廠的工業(yè)廢水污 染物總量數(shù)據(jù)見表2。

表2 2010年滇池流域污水處理廠處理工業(yè)廢水主要污染物情況Tab.2 Industrial wastewater pollutants treatment efficiency by WWTP in Dianchi Lake basin in 2010

3.1.3 城鎮(zhèn)污水處理廠處理外來污水污染物的量

污染源普查動(dòng)態(tài)更新調(diào)查的污水處理廠基本情況表 (J501表)、污水處理廠調(diào)查信息匯總表(H401表)中，污水處理廠污水實(shí)際處理量含有生活污水處理量、工業(yè)廢水處理量兩個(gè)分項(xiàng)，因?yàn)闊o法核算外來污水量，污水處理廠在實(shí)際上填報(bào)時(shí)均把污水實(shí)際處理量減去工業(yè)廢水處理量即得到生活污水處理量。雖然從2008年起昆明市開展了大量的排水管網(wǎng)和雨污分流工程建設(shè)，但至2010年底尚未完善，仍然有部分外來污水進(jìn)入污水處理廠。缺失外來污水的相關(guān)核算，必然引起最終核算結(jié)果的失真。

因2010年西南大旱，昆明旱季降水極少，得以把旱季處理污水視作純污水，把雨季多出旱季的日均處理水量視為外來污水量通過地表徑流最終進(jìn)入污水處理廠的量值。據(jù)測算，2010年進(jìn)入到城鎮(zhèn)污水處理廠的外來污水污染物總量數(shù)據(jù)見表3。

表3 2010年滇池流域污水處理廠處理外來污水污染物情況Tab.3 Outside wastewater pollutants treatment efficiency by WWTP in Dianchi Lake basin in 2010

3.2 滇池流域城鎮(zhèn)生活污水污染物產(chǎn)生量與排放量

3.2.1 滇池流域生活污水污染物濃度測算

根據(jù)核算結(jié)果，從滇池流域污水處理廠處理污水總量中，扣減工業(yè)廢水、外來污水污染物量，計(jì)算出污水處理廠處理的生活污水污染物量，再根據(jù)公式 (2)計(jì)算出生活污水濃度，計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 2010年滇池流域污水處理廠處理生活污水污染物情況Tab.4 Domestic pollutants treatment efficiency by WWTP in Dianchi Lake basin in 2010

3.2.2 滇池流域生活污水污染物產(chǎn)生量、去除量、排放量

根據(jù)《昆明主城供排水平衡分析報(bào)告》［5］，2010年滇池流域城鎮(zhèn)生活污水產(chǎn)生量為32599.63萬t。根據(jù)公式 (1)計(jì)算，2010年滇池流域城鎮(zhèn)生活污水污染物產(chǎn)生量為:化學(xué)需氧量119067.63t、氨氮 9712.69t、總磷 2265.82t、總氮12166.57t。根據(jù)公式 (3)計(jì)算，2010年滇池流域污水處理廠去除生活污水污染物量為:化學(xué)需氧量 69120.81t、氨氮 5494.43t、總磷 1342.62t、總氮5295.40t。根據(jù)公式 (4)計(jì)算，2010年滇池流域生活污水污染物排放量為:化學(xué)需氧量49946.83t、氨 氮 4218.26t、總 磷 923.20t、總 氮6871.17t。

4 分析與討論

4.1 人均測算產(chǎn)污強(qiáng)度與普查結(jié)果值的差異

根據(jù)上文的核算結(jié)果，按照2010年滇池流域人口總數(shù)319.93萬人，測算滇池流域城鎮(zhèn)生活污水人均產(chǎn)污強(qiáng)度，結(jié)果見表5。

表5 測算人均產(chǎn)污強(qiáng)度與普查結(jié)果的對比Tab.5 Comparison between calculated per capita emission intensity and the census results (g/d)

與第一次全國污染源普查結(jié)果進(jìn)行對比，化學(xué)需氧量、氨氮、總氮的計(jì)算值與調(diào)查結(jié)果的相對誤差小于±20%，考慮到普查數(shù)據(jù)也是統(tǒng)計(jì)計(jì)算的結(jié)果，核算方法得出的計(jì)算值應(yīng)是可接受的結(jié)果。總磷計(jì)算值與調(diào)查結(jié)果的相對誤差為60.66% ，可能是因?yàn)橛?jì)算總磷的數(shù)據(jù)存在偏差所致，需要進(jìn)一步的校核參與計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4.2 差異分析

本文提出一種基于城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行情況的城鎮(zhèn)生活污水污染的核算方法，進(jìn)行了實(shí)例演算，通過測算人均產(chǎn)污強(qiáng)度，與第一次全國污染源普查結(jié)果進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)間存在一定偏差。經(jīng)分析，存在差異的原因可能為:在第一次全國污染源普查中，城鎮(zhèn)居民生活污染源分為城鎮(zhèn)居民生活源、住宿餐飲業(yè)、居民服務(wù)和其他服務(wù)業(yè)、醫(yī)院四部分進(jìn)行調(diào)查，居民生活源按照人均排污系數(shù)測算，其余3類源按照產(chǎn)排污系數(shù)進(jìn)行測算，產(chǎn)排污系數(shù)取值為全國統(tǒng)一，或者是按地區(qū)分類采用，這就與滇池流域?qū)嶋H情況存在一定差異;本文的核算方法，存在污水處理廠處理外來污水污染物沒有調(diào)查數(shù)據(jù)，需要計(jì)算的難點(diǎn)，并且生活污染物產(chǎn)生量的計(jì)算也取決于污水處理廠進(jìn)水污染物量值的核定結(jié)果，如果污水處理廠進(jìn)水污染物的調(diào)查結(jié)果偏離真實(shí)情況，必然造成核算結(jié)果的失真，這些都表現(xiàn)在總磷計(jì)算值與調(diào)查結(jié)果相對誤差較大的現(xiàn)象上;由于城市發(fā)展、第三產(chǎn)業(yè)增長和居民生活方式的變化，人均綜合產(chǎn)污強(qiáng)度會出現(xiàn)變化，這也導(dǎo)致本文測算的2010年數(shù)據(jù)與2007年普查數(shù)據(jù)之間會有所差異。

4.3 小結(jié)

作為一種簡化的核算方法，本文提出的方法在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的情況下應(yīng)可以用于對環(huán)境統(tǒng)計(jì)、污染源普查動(dòng)態(tài)更新調(diào)查數(shù)據(jù)的調(diào)整，也可以用于對調(diào)查數(shù)據(jù)真實(shí)性的檢驗(yàn)與校核，還可以用于污染物產(chǎn)排核算研究與總量減排核定計(jì)算之中。

在第一次全國污染源普查中，城市居民生活污染經(jīng)過細(xì)分為城鎮(zhèn)居民生活源、住宿餐飲業(yè)、居民服務(wù)和其他服務(wù)業(yè)、醫(yī)院4大部分的全面普查，得到了可信真實(shí)的城鎮(zhèn)居民人均產(chǎn)污強(qiáng)度，為核算城鎮(zhèn)生活污水污染物產(chǎn)生與排放情況奠定了基礎(chǔ)，但伴隨城市化進(jìn)程，城鎮(zhèn)居民排污情況也相應(yīng)有所變化，進(jìn)行大規(guī)模重點(diǎn)污染源調(diào)查對城鎮(zhèn)居民人均產(chǎn)污強(qiáng)度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，耗時(shí)費(fèi)力，經(jīng)過“十一五”主要污染物總量減排工作的強(qiáng)力推進(jìn)，城市集中式污水處理廠陸續(xù)建成，納污管網(wǎng)有序建設(shè)，雨污分流逐步實(shí)施，以及總量減排核算工作對污水處理廠數(shù)據(jù)質(zhì)量的嚴(yán)格要求，這些逐漸完備的基礎(chǔ)條件為根據(jù)城鎮(zhèn)污水處理廠運(yùn)行情況核算城鎮(zhèn)生活污水污染產(chǎn)排情況提供了有效保障，根據(jù)本文提出方法的核算結(jié)果將會更接近統(tǒng)計(jì)值。

［1］環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所.2010年污染源普查動(dòng)態(tài)更新調(diào)查生活源產(chǎn)排污系數(shù)及使用說明［Z］.北京:環(huán)境保護(hù)部，2010.

［2］環(huán)境保護(hù)部.2010年污染源普查動(dòng)態(tài)更新調(diào)查生活污染源動(dòng)態(tài)更新調(diào)查技術(shù)規(guī)定［Z］.北京:環(huán)境保護(hù)部，2010.

［3］胡 爽.重慶市生活污染源產(chǎn)排污系數(shù)研究［D］.重慶:重慶大學(xué)，2008.

［4］黎 巍，何 佳，徐曉梅，等.滇池流域城市降雨徑流污染負(fù)荷定量化研究［J］.環(huán)境監(jiān)測管理與技術(shù)，2011，23(5):37-42.

［5］昆明市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.昆明主城供排水平衡分析報(bào)告［R］.昆明:昆明滇池投資有限公司，2010.