【谷騰環保網訊】對(dui)QH2再生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)水(shui)(shui)廠旱(han)季(ji)(ji)（汛(xun)前(qian)(qian)4月(yue)(yue)、汛(xun)后11月(yue)(yue)）與(yu)雨(yu)季(ji)(ji)（主汛(xun)期(qi)7月(yue)(yue)）進(jin)(jin)水(shui)(shui)污(wu)(wu)(wu)染(ran)物負荷(he)(he)變(bian)化(hua)規律進(jin)(jin)行(xing)監測分(fen)析。結(jie)果表明(ming)：QH2進(jin)(jin)水(shui)(shui)污(wu)(wu)(wu)染(ran)物負荷(he)(he)受(shou)源頭用(yong)水(shui)(shui)特(te)性、管(guan)(guan)網運維狀(zhuang)態(tai)，以及水(shui)(shui)廠抽(chou)(chou)升(sheng)策略的綜合影響。旱(han)季(ji)(ji)QH2柵前(qian)(qian)液(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)(wei)與(yu)居民用(yong)水(shui)(shui)量均呈雙(shuang)峰分(fen)布，且峰值間(jian)隔時長(chang)接近。管(guan)(guan)網對(dui)上游來水(shui)(shui)的生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物緩沖、稀釋緩沖、容積(ji)緩沖效(xiao)應(ying)，隨旱(han)季(ji)(ji)低(di)液(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)(wei)抽(chou)(chou)升(sheng)與(yu)汛(xun)期(qi)大水(shui)(shui)量沖刷(shua)而發生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)變(bian)化(hua)。旱(han)季(ji)(ji)進(jin)(jin)水(shui)(shui)耗氧(yang)污(wu)(wu)(wu)染(ran)物負荷(he)(he)（OCPL）略高，汛(xun)前(qian)(qian)、汛(xun)后生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物池單位(wei)(wei)(wei)容積(ji)需(xu)氧(yang)量為(wei)22.36、21.41g/（m³·h）。且低(di)液(ye)(ye)(ye)位(wei)(wei)(wei)抽(chou)(chou)升(sheng)易導致管(guan)(guan)網沉積(ji)物中顆粒態(tai)COD、TP的混入。雖監測到污(wu)(wu)(wu)染(ran)物濃度(du)升(sheng)高的初雨(yu)效(xiao)應(ying)，但雨(yu)季(ji)(ji)進(jin)(jin)水(shui)(shui)OCPL略低(di)，主汛(xun)期(qi)生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物池單位(wei)(wei)(wei)容積(ji)需(xu)氧(yang)量為(wei)20.58g/（m³·h）。旱(han)季(ji)(ji)、雨(yu)季(ji)(ji)非(fei)降雨(yu)日，早(zao)間(jian)時段(duan)進(jin)(jin)水(shui)(shui)OCPL與(yu)需(xu)氧(yang)量約為(wei)其他時段(duan)的1/2。不考慮(lv)雨(yu)水(shui)(shui)稀釋作用(yong)，進(jin)(jin)水(shui)(shui)氨(an)氮濃度(du)全年保持穩定，Anammox對(dui)泥(ni)區回流液(ye)(ye)(ye)的處理，有效(xiao)降低(di)了生(sheng)(sheng)(sheng)(sheng)物系統氨(an)氮負荷(he)(he)。

排水(shui)(shui)戶(hu)用水(shui)(shui)特(te)性(xing)屬于源頭(tou)因素，由用戶(hu)類(lei)(lei)型(xing)、生(sheng)(sheng)產生(sheng)(sheng)活習慣等(deng)(deng)決定。市(shi)政(zheng)管(guan)網(wang)(wang)在(zai)排水(shui)(shui)戶(hu)與(yu)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)間起紐(niu)帶作用，排水(shui)(shui)體制類(lei)(lei)型(xing)、管(guan)網(wang)(wang)運(yun)維(wei)狀態(tai)，以(yi)及(ji)汛(xun)前(qian)(qian)汛(xun)后管(guan)網(wang)(wang)緩(huan)沖能(neng)力的(de)變化為(wei)(wei)進(jin)廠(chang)(chang)(chang)污(wu)染物(wu)負荷的(de)波動增加(jia)了諸多不確定性(xing)。而再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)進(jin)水(shui)(shui)泵抽升(sheng)策略是實(shi)現前(qian)(qian)端(duan)管(guan)網(wang)(wang)性(xing)能(neng)維(wei)持(chi)與(yu)后端(duan)生(sheng)(sheng)物(wu)處理系(xi)統穩定的(de)關鍵節點(dian)。本文以(yi)北京(jing)市(shi)50萬m³/d的(de)QH2再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)汛(xun)前(qian)(qian)、主汛(xun)期、汛(xun)后進(jin)水(shui)(shui)污(wu)染物(wu)負荷監測數據為(wei)(wei)基(ji)礎，綜合(he)分析水(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)服務區域內用水(shui)(shui)特(te)性(xing)、排水(shui)(shui)管(guan)網(wang)(wang)性(xing)能(neng)，以(yi)及(ji)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)抽升(sheng)策略等(deng)(deng)多因素的(de)影(ying)響，以(yi)期更(geng)加(jia)系(xi)統地呈現污(wu)水(shui)(shui)處理廠(chang)(chang)(chang)進(jin)水(shui)(shui)污(wu)染物(wu)變化規(gui)律，為(wei)(wei)再(zai)(zai)(zai)生(sheng)(sheng)水(shui)(shui)廠(chang)(chang)(chang)運(yun)行調控提供基(ji)礎支撐。

01材料與方法

北京市(shi)某(mou)排水(shui)(shui)流(liu)(liu)域(yu)QH1廠、QH2廠流(liu)(liu)域(yu)面積(ji)近150km²，用(yong)地性質主要(yao)為居住與商業，以合流(liu)(liu)制管網為基礎。QH1廠位于管網上游，超出其接收能力的(de)來水(shui)(shui)，經下開式聯(lian)通(tong)閘與排水(shui)(shui)干線(xian)（直(zhi)徑2.6m，長(chang)度約10km）向下游QH2廠輸運。聯(lian)通(tong)閘溢流(liu)(liu)輸運水(shui)(shui)量占QH2廠處理水(shui)(shui)量的(de)比例＞30%。

選取2021年汛前（4月(yue)(yue)19日(ri)至(zhi)(zhi)(zhi)21日(ri)）、汛中(zhong)（7月(yue)(yue)16日(ri)至(zhi)(zhi)(zhi)20日(ri)）、汛后（11月(yue)(yue)16日(ri)至(zhi)(zhi)(zhi)18日(ri)）三個典型(xing)時段(duan)，對(dui)QH2廠進水(shui)水(shui)量水(shui)質進行監測分析。自動(dong)采樣器(qi)型(xing)號為(wei)哈希AS950，取樣間隔1h。COD、氮、磷(lin)等污染物指標的測定(ding)均按(an)照國(guo)家環(huan)保總局發(fa)布的標準方法進行。樣品經0.45μm濾(lv)膜過濾(lv)后，測定(ding)溶解性COD（SCOD）與正磷(lin)酸鹽含量。

02結果與討論

2.1QH2進水流量、水質年度變化情況

如圖1所(suo)示，QH2廠進水(shui)水(shui)量(liang)與水(shui)質以主汛(xun)期為(wei)分(fen)水(shui)嶺，呈現明顯變化。汛(xun)前(qian)（1月(yue)(yue)至(zhi)(zhi)6月(yue)(yue)）與主汛(xun)期（7月(yue)(yue)至(zhi)(zhi)9月(yue)(yue)），日(ri)(ri)均(jun)處理水(shui)量(liang)分(fen)別為(wei)36.36萬(wan)m³、52.76萬(wan)m³，汛(xun)后（10月(yue)(yue)至(zhi)(zhi)12月(yue)(yue)）日(ri)(ri)均(jun)處理水(shui)量(liang)44.66萬(wan)m³，較主汛(xun)期下降15.35%。

汛前進水每日COD、TP含量大幅(fu)波動(dong)，差異系數(shu)分(fen)別(bie)為0.47、0.45，而主(zhu)汛期及汛后(hou)相對(dui)穩定，差異系數(shu)分(fen)別(bie)為0.27、0.20。分(fen)析原因：汛前污(wu)(wu)水在(zai)管(guan)道輸運過程中形成沉積(ji)層。例如，旱季QH1廠前南側排(pai)水干線局部積(ji)泥厚(hou)近1.0m，沉積(ji)比約30%，接近滿(man)管(guan)流。當管(guan)網下(xia)游污(wu)(wu)水處理廠低液位抽升時，對(dui)管(guan)網沉積(ji)物產生擾動(dong)，顆粒態(tai)COD、TP組分(fen)的混(hun)入導致進水COD、TP總量升高(gao)。

由(you)于雨(yu)水(shui)(shui)(shui)的(de)(de)稀釋作(zuo)用，主(zhu)汛(xun)(xun)(xun)期(qi)(qi)進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)氨氮(dan)(dan)較汛(xun)(xun)(xun)前(qian)(qian)與汛(xun)(xun)(xun)后明顯降低。若以主(zhu)汛(xun)(xun)(xun)期(qi)(qi)與汛(xun)(xun)(xun)前(qian)(qian)日均水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)比值(zhi)(zhi)為雨(yu)水(shui)(shui)(shui)稀釋倍數，扣(kou)除雨(yu)水(shui)(shui)(shui)稀釋作(zuo)用，則主(zhu)汛(xun)(xun)(xun)期(qi)(qi)進(jin)(jin)(jin)廠原(yuan)(yuan)污水(shui)(shui)(shui)氨氮(dan)(dan)均值(zhi)(zhi)為30.6mg/L，與汛(xun)(xun)(xun)前(qian)(qian)進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)氨氮(dan)(dan)均值(zhi)(zhi)32.3mg/L接近(jin)(jin)。而汛(xun)(xun)(xun)后氨氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)異常偏低，12月中旬(xun)才恢復到汛(xun)(xun)(xun)前(qian)(qian)水(shui)(shui)(shui)平，推(tui)測(ce)受汛(xun)(xun)(xun)期(qi)(qi)降雨(yu)影響，地下水(shui)(shui)(shui)位(wei)上升，施工(gong)降水(shui)(shui)(shui)排入管網導致進(jin)(jin)(jin)廠氨氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)降低。QH2廠進(jin)(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)氨氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)全年(nian)保持(chi)穩(wen)定(ding)的(de)(de)原(yuan)(yuan)因：Ⅰ氨氮(dan)(dan)來源穩(wen)定(ding)，城市污水(shui)(shui)(shui)中近(jin)(jin)80%的(de)(de)氮(dan)(dan)素(su)(su)源自尿(niao)液；Ⅱ存在(zai)(zai)形式單一，國內外(wai)分析數據(ju)表(biao)明尿(niao)液中85%~94%的(de)(de)氮(dan)(dan)素(su)(su)以NH4+形式存在(zai)(zai)。

2.2QH2進水流量日變化情況

市政管網來水(shui)(shui)水(shui)(shui)量水(shui)(shui)質波動(dong)情況受源頭用(yong)水(shui)(shui)特性(xing)的直接影響，主要取決于用(yong)戶類型，且(qie)呈(cheng)現明(ming)顯(xian)的日變化規律與季(ji)(ji)節(jie)性(xing)。QH2廠服(fu)務區域內主要為居住、商(shang)業用(yong)地。冬(dong)春時節(jie)（旱(han)季(ji)(ji)），居住區每日分別圍繞早7至9時與晚18至20時出現兩個用(yong)水(shui)(shui)量峰(feng)(feng)(feng)值，峰(feng)(feng)(feng)值間(jian)(jian)隔(ge)時間(jian)(jian)近(jin)11h。夜間(jian)(jian)1至5時為最小用(yong)水(shui)(shui)量時段。夏(xia)秋(qiu)季(ji)(ji)節(jie)，早、晚用(yong)水(shui)(shui)量高峰(feng)(feng)(feng)會(hui)分別提前與延后約(yue)1h，且(qie)晚間(jian)(jian)峰(feng)(feng)(feng)值流量更大。而商(shang)業辦公區在工作時段內用(yong)水(shui)(shui)量保持穩定(ding)，會(hui)適(shi)當提升兩峰(feng)(feng)(feng)值中間(jian)(jian)時段的用(yong)水(shui)(shui)量，但不(bu)會(hui)改(gai)變雙峰(feng)(feng)(feng)特征。

受(shou)水(shui)區域內用水(shui)量的峰(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)谷(gu)變(bian)化，導致排水(shui)管(guan)網(wang)充滿度(du)的規律(lv)性(xing)潮汐波動，并最(zui)終體現(xian)(xian)(xian)在水(shui)廠(chang)進水(shui)流量與(yu)(yu)(yu)柵(zha)(zha)(zha)(zha)前(qian)(qian)液(ye)(ye)位的變(bian)化上(shang)。如(ru)圖(tu)2所示，QH1廠(chang)柵(zha)(zha)(zha)(zha)前(qian)(qian)液(ye)(ye)位（12月8日至11日）每日下(xia)午(wu)14時(shi)(shi)(shi)、夜間(jian)24時(shi)(shi)(shi)出現(xian)(xian)(xian)兩(liang)個峰(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)值(zhi)，峰(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)值(zhi)間(jian)隔約10h，與(yu)(yu)(yu)旱(han)季每日用水(shui)量峰(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)值(zhi)間(jian)隔接(jie)近，但兩(liang)峰(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)的達(da)峰(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)時(shi)(shi)(shi)間(jian)較用水(shui)峰(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)分別(bie)延遲了(le)5~6h。且午(wu)間(jian)柵(zha)(zha)(zha)(zha)前(qian)(qian)液(ye)(ye)位升高(gao)后，維持在較高(gao)水(shui)平(ping)，未(wei)見退(tui)峰(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)現(xian)(xian)(xian)象，與(yu)(yu)(yu)程珣等監測規律(lv)相似。此外，每日早(zao)6時(shi)(shi)(shi)至9時(shi)(shi)(shi)，柵(zha)(zha)(zha)(zha)前(qian)(qian)液(ye)(ye)位出現(xian)(xian)(xian)谷(gu)值(zhi)。受(shou)上(shang)游管(guan)網(wang)來水(shui)變(bian)化與(yu)(yu)(yu)QH1廠(chang)抽升的影響(xiang)，QH2廠(chang)柵(zha)(zha)(zha)(zha)前(qian)(qian)液(ye)(ye)位每日下(xia)午(wu)17至18時(shi)(shi)(shi)與(yu)(yu)(yu)夜間(jian)2至4時(shi)(shi)(shi)分別(bie)出現(xian)(xian)(xian)一個小峰(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)與(yu)(yu)(yu)大峰(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)，峰(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)值(zhi)間(jian)隔同樣約10h，但是較上(shang)游QH1廠(chang)柵(zha)(zha)(zha)(zha)前(qian)(qian)液(ye)(ye)位的達(da)峰(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)時(shi)(shi)(shi)間(jian)延遲2~3h。QH1與(yu)(yu)(yu)QH2抽升水(shui)量的日變(bian)化規律(lv)接(jie)近，每天(tian)為低水(shui)量時(shi)(shi)(shi)段，午(wu)間(jian)兩(liang)廠(chang)水(shui)量提升后均維持在高(gao)位。

2.3QH2旱季進水水質變化情況

2.3.1旱季進水流量與柵前液位

旱(han)季，污水(shui)(shui)(shui)處理(li)廠(chang)(chang)進(jin)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)量(liang)水(shui)(shui)(shui)質主要由居民用水(shui)(shui)(shui)規律性變化決定，并受(shou)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)抽(chou)升(sheng)狀態的影響(xiang)。柵前(qian)(qian)液(ye)(ye)位(wei)與(yu)抽(chou)升(sheng)水(shui)(shui)(shui)量(liang)為兩(liang)關(guan)鍵控制參數。兩(liang)種(zhong)工(gong)況下(xia)(xia)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)會發生低(di)液(ye)(ye)位(wei)抽(chou)升(sheng)，Ⅰ預報降雨(yu)前(qian)(qian)執行低(di)液(ye)(ye)位(wei)抽(chou)升(sheng)為管(guan)網騰容(rong)；例如，4月(yue)15日(ri)(ri)(ri)凌晨、4月(yue)21日(ri)(ri)(ri)上(shang)午開始(shi)(shi)QH1與(yu)QH2提前(qian)(qian)開始(shi)(shi)低(di)液(ye)(ye)位(wei)抽(chou)升(sheng)，以應對(dui)4月(yue)15日(ri)(ri)(ri)下(xia)(xia)午與(yu)4月(yue)21日(ri)(ri)(ri)夜間的降雨(yu)，而流(liu)域降雨(yu)量(liang)均＜2mm，降雨(yu)量(liang)對(dui)水(shui)(shui)(shui)廠(chang)(chang)水(shui)(shui)(shui)量(liang)影響(xiang)有(you)限。QH1兩(liang)次低(di)液(ye)(ye)位(wei)抽(chou)升(sheng)導致通過干管(guan)聯通閘溢(yi)流(liu)進(jin)入(ru)下(xia)(xia)游(you)的水(shui)(shui)(shui)量(liang)明顯減少，且QH2最(zui)低(di)時均液(ye)(ye)位(wei)分別(bie)降至1.42m、1.25m，較平(ping)日(ri)(ri)(ri)最(zui)低(di)液(ye)(ye)位(wei)2.58m，降幅(fu)高達(da)46.97%、52.65%（見圖3a、3b）。Ⅱ流(liu)域總來水(shui)(shui)(shui)量(liang)穩中有(you)降，而上(shang)游(you)QH1廠(chang)(chang)抽(chou)升(sheng)量(liang)偏(pian)大(da)，導致下(xia)(xia)游(you)QH2廠(chang)(chang)偶發性低(di)液(ye)(ye)位(wei)抽(chou)升(sheng)。

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圖3旱季（4月(yue)）連續監測(ce)期(qi)間(jian)QH1、QH2進水流量與柵(zha)前液位變(bian)化情(qing)況(kuang)

2.3.2旱季進水主要水質指標

由圖1可知，汛(xun)(xun)(xun)(xun)后11月QH2進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)流(liu)(liu)量較(jiao)主汛(xun)(xun)(xun)(xun)期雖明(ming)顯(xian)(xian)回(hui)落，但較(jiao)汛(xun)(xun)(xun)(xun)前(qian)4月份仍偏高16.62%。受其影(ying)(ying)響(xiang)，11月16日(ri)6時(shi)至(zhi)(zhi)19日(ri)5時(shi)，進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)COD、氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)、總磷濃度(du)三日(ri)時(shi)均值分(fen)別(bie)為(wei)(wei)330.45、29.32、4.57mg/L，較(jiao)汛(xun)(xun)(xun)(xun)前(qian)4月19日(ri)6時(shi)至(zhi)(zhi)21日(ri)5時(shi)三日(ri)時(shi)均值，降(jiang)(jiang)幅(fu)分(fen)別(bie)為(wei)(wei)19.21%、19.72%、33.0%。4月21日(ri)雨前(qian)低(di)(di)(di)液(ye)位(wei)抽升(sheng)導致，進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)COD、TP劇烈波動(dong)(dong)（見(jian)圖4），當(dang)日(ri)COD、TP差異(yi)系數為(wei)(wei)0.41、0.43，分(fen)別(bie)為(wei)(wei)前(qian)兩日(ri)的(de)(de)(de)2.69、5.96倍。而溶解態(tai)(tai)組分(fen)SCOD與(yu)正磷酸鹽未(wei)(wei)見(jian)明(ming)顯(xian)(xian)波動(dong)(dong)，進(jin)(jin)一步證實(shi)低(di)(di)(di)液(ye)位(wei)抽升(sheng)期間進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)COD、TP的(de)(de)(de)升(sheng)高與(yu)波動(dong)(dong)，主要由管網沉積物中顆粒態(tai)(tai)組分(fen)的(de)(de)(de)混入導致。例(li)如，汛(xun)(xun)(xun)(xun)后11月某次(ci)低(di)(di)(di)液(ye)位(wei)抽升(sheng)期間，上游(you)排水(shui)(shui)(shui)干線的(de)(de)(de)積泥厚度(du)降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)量近14cm。進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)未(wei)(wei)受低(di)(di)(di)液(ye)位(wei)抽升(sheng)影(ying)(ying)響(xiang)，氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)濃度(du)相對平穩，三日(ri)變(bian)異(yi)系數均值僅為(wei)(wei)0.053。11月16日(ri)凌晨的(de)(de)(de)偶發性低(di)(di)(di)液(ye)位(wei)抽升(sheng)，同樣引發了進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)COD、TP的(de)(de)(de)波動(dong)(dong)，但由于汛(xun)(xun)(xun)(xun)期水(shui)(shui)(shui)力沖刷，管網沉積層厚度(du)降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)，顆粒態(tai)(tai)組分(fen)含(han)量變(bian)化(hua)對進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)COD、TP的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)較(jiao)汛(xun)(xun)(xun)(xun)前(qian)明(ming)顯(xian)(xian)減(jian)弱。受泥區回(hui)流(liu)(liu)液(ye)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang)，4月份三日(ri)進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)濃度(du)在早間低(di)(di)(di)水(shui)(shui)(shui)量時(shi)段(duan)未(wei)(wei)呈現(xian)規律(lv)性下降(jiang)(jiang)。而泥區回(hui)流(liu)(liu)液(ye)經Anammox系統處理(li)后，11月份三日(ri)早間時(shi)段(duan)進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)濃度(du)出現(xian)谷(gu)值，與(yu)上游(you)QH1進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)氨(an)(an)氮(dan)(dan)(dan)(dan)日(ri)變(bian)化(hua)規律(lv)相似。此外(wai)，進(jin)(jin)入冬季，氣溫逐漸降(jiang)(jiang)低(di)(di)(di)，伴隨居(ju)民(min)飲食結構的(de)(de)(de)調整，以(yi)及氮(dan)(dan)(dan)(dan)素在管網輸運過程中轉(zhuan)化(hua)效率(lv)的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)，進(jin)(jin)水(shui)(shui)(shui)有機氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)量與(yu)占(zhan)總氮(dan)(dan)(dan)(dan)比例(li)，分(fen)別(bie)提升(sheng)22%、7.50%。

圖(tu)4旱季(ji)（4月、11月）連續(xu)監測期間QH2進水水質變(bian)化情況

水(shui)廠進水(shui)水(shui)量水(shui)質由居(ju)民用水(shui)規律決定，并(bing)受低液位抽升、汛期大水(shui)量沖(chong)擊(ji)過程中“管(guan)網(wang)緩(huan)沖(chong)容(rong)量”變化的(de)影響。管(guan)網(wang)緩(huan)沖(chong)容(rong)量可(ke)體現(xian)在三方面(mian)：

①生物(wu)(wu)緩(huan)沖，汛(xun)前管道附著生物(wu)(wu)膜、底部(bu)沉積物(wu)(wu)中含有豐富的微(wei)(wei)生物(wu)(wu)，其菌(jun)群(qun)結構(gou)較源頭人類腸道菌(jun)群(qun)與(yu)下游(you)污(wu)水(shui)處理廠活性污(wu)泥菌(jun)群(qun)結構(gou)均有所不同(tong)，且微(wei)(wei)生物(wu)(wu)多樣性與(yu)豐度(du)呈現時空差(cha)異與(yu)季節性變化。污(wu)水(shui)在管道輸運(yun)過(guo)程中，微(wei)(wei)生物(wu)(wu)對有機物(wu)(wu)及營養(yang)鹽的利用與(yu)轉化，對水(shui)質起到一定的穩定作用。而經過(guo)汛(xun)期大水(shui)量沖刷后，管道內(nei)生物(wu)(wu)量降低，厭氧環境被破壞，生物(wu)(wu)緩(huan)沖作用減弱；

②稀(xi)(xi)釋緩(huan)沖(chong)(chong)，旱(han)季管網充滿度潮(chao)汐波動，下(xia)(xia)游管網蓄水量(liang)對(dui)(dui)上(shang)游來水的稀(xi)(xi)釋緩(huan)沖(chong)(chong)作(zuo)用(yong)相對(dui)(dui)穩定。但是汛后管網淤堵情況緩(huan)解，下(xia)(xia)游對(dui)(dui)上(shang)游的頂(ding)托(tuo)效應減(jian)弱，整體充滿度降低，管網存蓄水量(liang)減(jian)少(shao)，稀(xi)(xi)釋緩(huan)沖(chong)(chong)作(zuo)用(yong)減(jian)弱；

③容(rong)積(ji)(ji)緩沖：汛前(qian)管(guan)道(dao)底部沉(chen)積(ji)(ji)物多(duo)、局部管(guan)阻明顯、充滿度高，管(guan)網容(rong)積(ji)(ji)緩沖容(rong)量被壓縮。汛后管(guan)道(dao)底部沉(chen)積(ji)(ji)物較汛前(qian)減(jian)少、管(guan)路(lu)相對通暢，容(rong)積(ji)(ji)緩沖容(rong)量得(de)到一(yi)定程度釋放(fang)。但對于充滿度控制合理的管(guan)網系(xi)統，容(rong)積(ji)(ji)緩沖只(zhi)在(zai)汛期大水(shui)量沖擊負(fu)荷(he)下發揮作用。

2.3.3Anammox對泥區回流氨氮的去除

剩余污泥中蛋白質含量(liang)較(jiao)高，占(zhan)有(you)機物(wu)總(zong)量(liang)的(de)(de)近75%以上(shang)，其在厭(yan)氧(yang)消(xiao)化過程中會產生(sheng)大量(liang)的(de)(de)氨氮(dan)(dan)。如圖5所(suo)示，板框(kuang)濾液(ye)氨氮(dan)(dan)日均(jun)(jun)濃度1852mg/L，濾液(ye)量(liang)626m³/d，Anammox系統投運前，泥區板框(kuang)濾液(ye)均(jun)(jun)回(hui)流(liu)至水(shui)區前端，回(hui)流(liu)氨氮(dan)(dan)量(liang)折算生(sheng)物(wu)池容積負(fu)荷為(wei)0.12g/（m³·h），占(zhan)旱(han)季（4月(yue)份(fen)）全天(tian)及早(zao)間時段管(guan)網來水(shui)氨氮(dan)(dan)負(fu)荷的(de)(de)比例(li)分(fen)別為(wei)9.16%、13.72%。6月(yue)份(fen)Anammox系統投運后，平均(jun)(jun)82.33%的(de)(de)氨氮(dan)(dan)經短程硝化-厭(yan)氧(yang)氨氧(yang)化反(fan)應去除(chu)，有(you)效(xiao)緩解了泥區回(hui)流(liu)氨氮(dan)(dan)對生(sheng)物(wu)系統的(de)(de)沖擊，尤其對早(zao)間時段氨氮(dan)(dan)負(fu)荷的(de)(de)穩定效(xiao)果顯著。

2.4QH2雨季進水水質變化情況

2.4.1雨季進水流量與柵前液位

雨(yu)季降水頻發，水廠低(di)液(ye)位(wei)抽升為管(guan)網騰容頻次也顯著增加。7月16日(ri)6時至(zhi)21日(ri)4時，對QH2廠開展主汛期進水水量水質(zhi)連續監測。如(ru)圖6所示，7月15日(ri)8時至(zhi)16日(ri)19時。35h內柵前液(ye)位(wei)經歷了高低(di)液(ye)位(wei)6~10倍的劇(ju)烈(lie)波動，上游管(guan)網水力(li)沖擊(ji)顯著增加。降雨(yu)于7月17日(ri)21時陸續展開，至(zhi)19日(ri)早6時結束，流域平均降雨(yu)量100.9mm。

 即7月(yue)(yue)17日(ri)22時(shi)(shi)(shi)，抽(chou)升量(liang)(liang)高(gao)于平(ping)日(ri)，且穩(wen)中有(you)升，柵前液位(wei)(wei)開始(shi)(shi)上漲，表(biao)明降雨(yu)匯流傳輸(shu)至(zhi)水廠(chang)端部(bu)，管(guan)網容(rong)積(ji)緩(huan)沖(chong)開始(shi)(shi)發(fa)揮作用。直至(zhi)18日(ri)5時(shi)(shi)(shi)，抽(chou)升量(liang)(liang)與柵前液位(wei)(wei)達(da)到臨界值。18日(ri)6時(shi)(shi)(shi)，抽(chou)升量(liang)(liang)雖(sui)繼續提升，但柵前液位(wei)(wei)由4.09m迅(xun)速(su)升至(zhi)8.69m，管(guan)網容(rong)積(ji)緩(huan)沖(chong)容(rong)量(liang)(liang)全(quan)部(bu)釋放(fang)。7月(yue)(yue)17日(ri)22時(shi)(shi)(shi)至(zhi)18日(ri)5時(shi)(shi)(shi)，時(shi)(shi)(shi)均(jun)抽(chou)升量(liang)(liang)2.63萬(wan)(wan)m³/h，較非降雨(yu)日(ri)該時(shi)(shi)(shi)段抽(chou)升量(liang)(liang)1.8萬(wan)(wan)~2.0萬(wan)(wan)m³/h，8h累計(ji)多抽(chou)升4.52萬(wan)(wan)~6.62萬(wan)(wan)m³。該數(shu)值可近似等同于QH2廠(chang)上游(you)管(guan)網汛期容(rong)積(ji)緩(huan)沖(chong)容(rong)量(liang)(liang)。

2.4.2雨季進水主要水質指標

受(shou)低液位(wei)抽升與(yu)(yu)管網緩沖容量(liang)(liang)降低的(de)(de)影響，前兩(liang)日(ri)進(jin)水(shui)(shui)(shui)COD、TP波動明顯。進(jin)水(shui)(shui)(shui)氨(an)氮變化規律與(yu)(yu)旱季11月份相似，早間低水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)時(shi)段濃度(du)(du)低，其他時(shi)段濃度(du)(du)較高(gao)（見圖7）。7月17日(ri)1時(shi)至(zhi)5時(shi)，進(jin)水(shui)(shui)(shui)COD、TP快速升高(gao)，呈現明顯的(de)(de)初雨(yu)效應，COD、TP時(shi)均(jun)濃度(du)(du)分別為前一(yi)天(tian)均(jun)值的(de)(de)2.32、1.52倍。因此，初期雨(yu)水(shui)(shui)(shui)應作為合流制管網汛期調(diao)蓄與(yu)(yu)溢流污染(ran)控制的(de)(de)重點。監(jian)測后三(san)(san)日(ri)（7月18日(ri)8時(shi)至(zhi)21日(ri)4時(shi)），在2.7萬~3.8萬m³/h大水(shui)(shui)(shui)量(liang)(liang)抽升的(de)(de)同時(shi)，柵前液位(wei)仍(reng)維(wei)持在＞7.5m的(de)(de)高(gao)位(wei)。雨(yu)水(shui)(shui)(shui)對進(jin)水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)質的(de)(de)稀(xi)釋作用凸(tu)顯，污染(ran)物濃度(du)(du)維(wei)持在較低水(shui)(shui)(shui)平。以COD為例，后三(san)(san)日(ri)均(jun)值195mg/L，最(zui)低值僅為113mg/L。

圖7雨季（7月）連續監測(ce)期間QH2進水水質變化情況

2.5QH2進水污染物負荷與生物池需氧量

如圖(tu)8a所(suo)示，三次連續取樣(yang)監測過程中，受(shou)進水(shui)流(liu)量與(yu)(yu)(yu)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)濃度變化的(de)(de)(de)影響，生(sheng)物(wu)池主要耗(hao)氧(yang)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)指標COD與(yu)(yu)(yu)氨(an)氮(dan)的(de)(de)(de)24h時(shi)(shi)均容(rong)積負荷(he)(he)(he)呈(cheng)現(xian)波(bo)動。但(dan)日(ri)均值相對穩定(ding)，汛(xun)(xun)前(qian)（4月(yue)19日(ri)至(zhi)(zhi)21日(ri)）、汛(xun)(xun)中（7月(yue)16日(ri)至(zhi)(zhi)20日(ri)）、汛(xun)(xun)后(hou)（11月(yue)16日(ri)至(zhi)(zhi)18日(ri)），COD容(rong)積負荷(he)(he)(he)分(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)15.81、14.96、15.12g/（m³·h），氨(an)氮(dan)容(rong)積負荷(he)(he)(he)分(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)1.43、1.22、1.38g/（m³·h）。若以1mg氨(an)氮(dan)轉化成硝氮(dan)需(xu)要消耗(hao)4.57mgO2計(ji)算(suan)，即耗(hao)氧(yang)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)總(zong)負荷(he)(he)(he)=COD+4.57NH3-N。則汛(xun)(xun)前(qian)、主汛(xun)(xun)期(qi)、汛(xun)(xun)后(hou)，生(sheng)物(wu)池單位(wei)容(rong)積需(xu)氧(yang)量分(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)22.36、20.58、21.41g/（m³·h），基(ji)本保持不變，差異(yi)系數僅(jin)為(wei)0.042。汛(xun)(xun)前(qian)、汛(xun)(xun)后(hou)雖(sui)然水(shui)量小，但(dan)是耗(hao)氧(yang)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)負荷(he)(he)(he)與(yu)(yu)(yu)需(xu)氧(yang)量均略高于汛(xun)(xun)期(qi)，與(yu)(yu)(yu)劉茜等的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)析(xi)結(jie)果類似。參(can)照(zhao)《室外排水(shui)設計(ji)標準(zhun)》（GB50014-2021），曝氣(qi)(qi)器氧(yang)利用率取30%，核算(suan)供氣(qi)(qi)量為(wei)120萬m³/d，則汛(xun)(xun)前(qian)、主汛(xun)(xun)期(qi)、汛(xun)(xun)后(hou)生(sheng)物(wu)池氣(qi)(qi)水(shui)比(bi)分(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)3.3、2.2、2.7，年均氣(qi)(qi)水(shui)比(bi)約為(wei)2.8。與(yu)(yu)(yu)此(ci)同時(shi)(shi)，不考慮受(shou)低(di)液位(wei)抽升(sheng)與(yu)(yu)(yu)降雨影響天數，每天早(zao)間(jian)時(shi)(shi)段，通(tong)常6:00至(zhi)(zhi)10:00，QH2廠進水(shui)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)濃度與(yu)(yu)(yu)水(shui)量均處于低(di)值。早(zao)間(jian)時(shi)(shi)段與(yu)(yu)(yu)其(qi)他時(shi)(shi)段，生(sheng)物(wu)池耗(hao)氧(yang)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)負荷(he)(he)(he)分(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)11.64、22.96g/（m³·h），其(qi)他時(shi)(shi)段的(de)(de)(de)需(xu)氧(yang)量約為(wei)早(zao)間(jian)時(shi)(shi)段的(de)(de)(de)2倍（見(jian)圖(tu)8b）。因此(ci)，每天應聚焦耗(hao)氧(yang)污(wu)(wu)染(ran)(ran)物(wu)負荷(he)(he)(he)高、低(di)兩時(shi)(shi)段，通(tong)過鼓風機供氣(qi)(qi)量的(de)(de)(de)及時(shi)(shi)調(diao)節(jie)實(shi)現(xian)其(qi)低(di)碳運行。

圖8進水耗氧(yang)污染物(wu)負荷與生(sheng)物(wu)池需氧(yang)量

2.6討論

水(shui)(shui)廠執行低(di)液位抽升期(qi)間，進(jin)水(shui)(shui)顆粒(li)態COD的(de)升高(gao)會增加(jia)需氧(yang)量(liang)(liang)，不能僅(jin)根據水(shui)(shui)量(liang)(liang)降低(di)，減少供氣量(liang)(liang)。秋末至(zhi)早(zao)春低(di)溫(wen)期(qi)，居(ju)民高(gao)蛋白高(gao)熱量(liang)(liang)食品的(de)攝(she)入量(liang)(liang)增加(jia)。例如，2018年至(zhi)2020年，北京(jing)市生豬出(chu)欄量(liang)(liang)最(zui)多的(de)時段均發生在第一(yi)季(ji)度或第四季(ji)度，大北農(nong)企(qi)業數據同(tong)樣(yang)顯示，2021年其第四季(ji)度月均生豬銷量(liang)(liang)45.3萬頭(tou)，較前三(san)季(ji)度高(gao)出(chu)38%。期(qi)間，大量(liang)(liang)的(de)有(you)機份隨(sui)(sui)排水(shui)(shui)進(jin)入管網(wang)(wang)，其中的(de)顆粒(li)物(wu)(wu)沉積下來(lai)。而春季(ji)溫(wen)度逐漸回升，管網(wang)(wang)微生物(wu)(wu)代(dai)謝作用增強，顆粒(li)態有(you)機物(wu)(wu)的(de)厭氧(yang)轉化效率提高(gao)。導(dao)致旱(han)季(ji)4月份前后(hou)，水(shui)(shui)廠進(jin)水(shui)(shui)COD與氨氮負荷偏高(gao)，并會伴隨(sui)(sui)管網(wang)(wang)水(shui)(shui)力(li)條件的(de)變化出(chu)現短時耗氧(yang)污染物(wu)(wu)沖擊負荷，對水(shui)(shui)廠生物(wu)(wu)系統硝(xiao)化段的(de)調控產(chan)生影響。

此外汛(xun)期(qi)DO監(jian)測發(fa)現，由于降雨的(de)(de)混入(ru)以及管道湍流的(de)(de)加劇，進水DO較非降雨日，有不同(tong)程度(du)的(de)(de)升高，這與WALSH等研究結果一(yi)致。而該(gai)情況可能(neng)會產(chan)生(sheng)(sheng)兩方(fang)面(mian)的(de)(de)消極影響，Ⅰ管網厭氧(yang)環境(jing)受到沖擊(ji)，加之沉(chen)積(ji)物(wu)(wu)減少，大分子(zi)有機物(wu)(wu)通過(guo)水解(jie)產(chan)酸過(guo)程向VFAs的(de)(de)轉化效率降低，水廠生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)池活性污泥可利(li)用的(de)(de)優(you)質(zhi)碳源(yuan)減少；Ⅱ直接(jie)對(dui)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)池前端預(yu)缺(que)氧(yang)段(duan)的(de)(de)缺(que)氧(yang)環境(jing)產(chan)生(sheng)(sheng)沖擊(ji)，QH2廠汛(xun)期(qi)缺(que)氧(yang)段(duan)ORP漲幅(fu)≥50mV。受Ⅰ、Ⅱ共同(tong)作用，生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)池預(yu)缺(que)氧(yang)段(duan)聚磷菌(jun)與聚糖(tang)菌(jun)對(dui)碳源(yuan)的(de)(de)競(jing)爭趨緊(jin)，并(bing)且汛(xun)期(qi)高水溫對(dui)聚糖(tang)菌(jun)有利(li)。QH2廠旱季生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)除(chu)磷現象，在汛(xun)期(qi)消失，化學除(chu)磷系(xi)統面(mian)臨較大壓(ya)力，藥(yao)量調控需更及時。

03結論

（1）QH2進水污染物負荷(he)受(shou)(shou)上游排水戶用水規(gui)律、中間管(guan)網(wang)運維狀態、末端水廠抽(chou)升(sheng)策略以及廠內回流的綜(zong)合(he)影(ying)響。其中居民用水規(gui)律相對穩定，而管(guan)網(wang)的生物緩(huan)沖(chong)(chong)、容(rong)積緩(huan)沖(chong)(chong)、稀(xi)釋緩(huan)沖(chong)(chong)容(rong)量(liang)易受(shou)(shou)水廠低液位抽(chou)升(sheng)與汛期(qi)大水量(liang)沖(chong)(chong)擊的影(ying)響。

（2）旱季（汛(xun)前(qian)4月、汛(xun)后11月）與(yu)雨(yu)季（主汛(xun)期7月）非(fei)降雨(yu)日，QH2柵前(qian)液位(wei)與(yu)居民用水量均呈雙峰分(fen)布，且峰值間(jian)(jian)(jian)隔(ge)時長接近，約為10h。每天早間(jian)(jian)(jian)為低水量時段，午(wu)間(jian)(jian)(jian)進水量提升(sheng)后維持在高(gao)位(wei)。

（3）旱季(ji)水(shui)(shui)廠低液位抽升(sheng)易對(dui)管網沉積物產生擾動，并(bing)導致進(jin)水(shui)(shui)顆(ke)粒(li)態COD與(yu)TP組份(fen)的升(sheng)高。雨季(ji)降水(shui)(shui)對(dui)污(wu)染物稀釋(shi)作用凸顯(xian)，且降雨初期污(wu)染物濃度明顯(xian)升(sheng)高。而由于來源與(yu)存(cun)在(zai)形式較為單(dan)一，進(jin)水(shui)(shui)氨氮(dan)(dan)濃度全(quan)年平(ping)穩。泥區回流液中82.33%的氨氮(dan)(dan)在(zai)Anammox系統中被去除(chu)。旱季(ji)低溫(wen)時節(jie)居民飲食習慣的改變，會加劇有機份(fen)在(zai)管網內的沉積，并(bing)在(zai)春季(ji)，引發進(jin)水(shui)(shui)耗氧污(wu)染物負荷的升(sheng)高。

（4）QH2廠全年(nian)進水耗(hao)氧(yang)(yang)污染物負(fu)荷保持穩定，汛前(qian)、主汛期、汛后，單位生(sheng)物池(chi)容積(ji)需(xu)氧(yang)(yang)量(liang)(liang)分別為22.36、20.58、21.41g/（m³·h），差異(yi)系數僅為0.042。而每(mei)天(tian)早間時段(duan)的進水耗(hao)氧(yang)(yang)污染物負(fu)荷與(yu)需(xu)氧(yang)(yang)量(liang)(liang)為其他時段(duan)的1/2。

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