污水管网中污水COD浓度模型的建立及应用研究

张耀坤

林同棪国际工程咨询（中国）有限公司广州分公司510320

摘要：我国珠三角地区通常采用污水厂处理污水来治理河涌污染。但对污水收集不足及进水COD浓度相对较低等原因导致污水处理无法完全发挥作用，使得河涌整治的效果低于预期。污水管网系统对于污水处理至关重要，污水管网不能正常工作，则污水厂的耗能和减排能力将会大大降低。本文通过建立污水管网中化学需氧量（COD）模型为污水处理起到一定的指导作用。

关键词：污水管网；污水处理厂；化学需氧量COD

1污水管网的概述

城市的建设需要一个良好的生活环境，因此对城市污水的处理是十分必要的。对城市污水进行综合治理，需要利用污水管网进行收集。污水的防治和处理是城市建设过程中的一项重要任务。近年来，我国经济发展迅速，城市化进程的速度越来越快，但污水管网的建设和管理水平逐渐落后，呈现进展较慢的现状，导致我国的污水管网建设工作相对发达国家更为落后。由于发展的不平衡，也使污水管网在建成初期及后期的管理理念不先进的问题更加尖锐。在污水管网建设过程中，最主要的问题就是污水管网与排污厂的设备不能完全匹配，这导致的直接后果是污废水无法分流。由于生活污水与工业污水不分流，而二者在污染物浓度，类型、成分等方面差别巨大，若无法分流，则污水处理厂只能用同样的解决方案处理不同的水质问题，不能对症下药，导致不能有效地治理水污染。

为了道路建设的美观及管道不易被破坏，污水管道通常埋于地下，而这样的设计增加了污水管网的管理和维护难度。如果缺乏科学系统的建设及规划，更加剧了污水管网的维护成本。在其建设过程中，由于施工管理水平低，多头建设，施工图纸保存不完善等诸多因素，导致已建设完成的污水管网缺乏有效监管。当污水管网长时间使用后，对现状情况无法明确探知，进而增加其管理和维护的难度。因此，若解决这些问题，就需加大对污水管网的管理力度，投入人力、物力，同时科学系统的规划，收集建设单位的竣工材料，进行现场勘探，了解管网的各类参数及信息，多管齐下，以期更加方便快捷地对管网进行管理。

2数学模型

2.1模型分析

针对排水管网中常用的混凝土排水管道，建立排水管道污水化学需氧量（COD）浓度模型，利用VisualBasic和Excel软件，并运用有限差分法对模型进行求解。以珠三角地区某城镇污水管网为例，结合节点混合模型，模拟城镇生活污水在排水管网的传送过程中化学需氧量的浓度变化。经现场试验验证，模型可较好地模拟污水在单管排水管道输送过程中的化学需氧量浓度变化，模拟值与实测值的最大相对误差为百分之二点五。结果表明，模型的各参数计算及取值较为合理，能准确地反映出实际污水处理厂进水化学需氧量浓度。运用此模型有助于预测和判断排水管网各节点的污水化学需氧量浓度，尤其是对污水处理厂的进水排水管道化学需氧量浓度进行检测，有利于对城镇排水管网进行管理。在对我国排水管道进行研究时，许多学者在关于管道排水方面作出了很大的努力，也为此找寻了许多方法，比如一些专家对管道做了一系列的研究和探讨，研究成果主要是重力流排水管道的生物过程以及根据水质的转化模型作出了相关的定义，并将研究的模型进行实践应用。就目前中国的现状来看，对于排水管网综合性的研究相对较少。根据现阶段的发展现状，排水管网还是利用了传统的混凝土材料，建立有助于排水管网的化学模型，针对珠三角等一线城市的污水管道内生活污水进行化学需氧量浓度的预测。

污水在管道的运输过程中，影响其污染程度的因素很多，若数学模型中的参数变量包含所有影响因素，则模拟过程较复杂，难以真正实践，无法运用到实际工作中[1]。因此，将建立的整个模型按河流考虑，进行水质检测模拟，污水的流动状态与河流的流动状态基本相同。

2.2污水处理厂进水排水管道化学需氧量浓度模拟

以珠三角地区某城镇为例，对该镇的生活污水化学需氧量（COD）进行检测，以获得该镇生活污水化学需氧量（COD）浓度值。在进行此类检测时，污水样本要以人口居住面积大，人口数量多的地段作为选择的基础[2][3]。本文选择了餐饮业较发达的地段，对商业区和中小型小区进行调查和研究，对排水管道的化学需氧量运用微波消解法进行测定。根据检测结果，得出结论：生活污水样品总数共有37个，其中生活污水化学需氧量（COD）值低于每升二百毫克的水样个数有15个，占整体的40.5%；其中生活污水排水管道化学需氧量（COD）值高于每升二百毫克的水样个数有22个，占样品总数的59.5%。根据以上样品检测，得出其中生活污水排水管道化学需氧量值平均是204.27mg/L。由于所调查的水样是经过化粪池的出水，所以采集样品污水中化学需氧量值相对较低，在一定程度上来讲是已经过稀释过了的。

图1单管排水管段排水管道化学需氧量（COD）浓度值检测结果

结语：

为了整治河流污染，我国已在各地建设污水处理厂，以减少水体污染物排放，保护河流水环境。但是，目前很多地方只关注污水处理厂的建设和运营，不重视污水管网的建设和管理。污水管网作为污水处理厂收集污水的唯一渠道，直接影响污水处理厂对污染物的减排效果。通过对珠三角地区某城镇的污水排放问题进行分析，发现污水处理厂进水COD浓度低的现象严重影响了污染物减排的效果，同时污水处理厂收集的污水进水水质差等问题严重影响了污水处理厂的运行。这些问题最终是由于污水管网系统管理不善造成的。因此，若想真正做到河流无污染以及节能减排，就要通过建立完整的污水处理模型对污水管网中的污水进行分析模拟。

参考文献：

[1]彭永臻，马斌.低C/N比条件下高效生物脱氮策略分析[J].环境科学学报，2009，29（2）：225-230.

[2]王西俜，李旭东，王廷放，等.利用下水管网系统净化城市污水的模拟试验[J].应用与环境生物学报，1999，5

[3]彭泽洲，杨天行，梁秀娟，等.水环境数学模型及其应用[M].北京：化学工业出版社，2007.

[4]苏伟健.城镇污水COD浓度及其在排水管网中变化规律研究[D].广州：广东工业大学环境科学与工程学院，2010.

[5]郑国辉，罗建中，邱鸿荣.城镇污水管网建设管理对COD减排的影响研究[J].给水排水，2010，36（Z1）：29-31.