浅谈下水道污水处理研究与展望

摘要: 下水道不同于污水处理厂的一个显著特点是流态的不同，且下水道内的流态瞬息万变，流态与下水道中的生物膜结构及反应特性之间必然存在着一定的映射关系，通过对开展下水道流态特征研究，探寻流态与生物反应动力学之间的耦合关系，探讨时至今日仍未形成系统的理论与技术。针对下水道处理污水需要开展的工作进行研究和展望，并提出观点得出结论。

关键词: 污水处理; 研究；展望

中图分类号：U664文献标识码： A

引言：

下水道是一个复杂而庞大的系统，其与污水处理厂体系具有一定的相似性，而又有其特点。目前，对于下水道的研究越来越多，这些研究很多都参照了对污水处理厂的研究方法和思路，往往忽视了下水道系统的特殊性，而将下水道内污水与微生物之间的生化效应与污水处理厂统一考量的相关研究尚未开展。量化下水道对污水水质的转化作用，将下水道和污水处理厂综合考量、统一设计，优化检查井间距大小及污水处理厂运行模式是未来污水处理工程的发展趋势。下面，根据本人多年的实际经验，对下水道污水处理的进展和研究提出一些自己的观点，供大家探讨：

一、排污管道概述

1、排污管道在城市建设中的重要性

排水管道作为城市排水系统的重要组成部分，担负着城市污、废水的收集与输送功能，在很长一段时期内，人们对于排水管道作用与功能的认识也仅限于此。城市排水管道是一个巨大的空间系统，污水在管道内的水力停留时间一般都在数小时左右，根据城市规模、管网长度不同而有所区别。排水管道的建设均考虑了连接各管段以及连通管道空间与大气环境的检查井的设置，并且在部分地形高差起伏较大的地方还设置有跌水井。

2、排水管道的研究角度

从理论上讲，在排水管道输送污水的过程中，满足基质降解的有几个重要条件: ①存在好氧、厌氧的交替环境; ②存在降解各种污染物的微生物; ③具备基质降解所需的水力停留时间。国外学者早在20 世纪80 年代初就开始关注排水管道在输送污水过程中对污水的净化作用，但受到检测手段以及计算机发展水平的限制，也仅仅是对排水管道处理污水的表观现象进行了描述与浅析。在国内，由于污水处理厂进水COD 浓度偏低，普遍存在碳源不足的问题，极大地影响了后续生物脱氮除磷过程，因此，也有部分学者开始从排水管道对污水处理效能的角度进行探索。

3、排污管道的研究热点

随着排水科学的发展以及各种检测手段和计算机模拟技术的提升，近年来对排水管道的研究已逐步成为热点，研究主要集中在以下几方面: ①排水管道处理污水的效能研究与排水管道处理污水的动力学模型开发; ②排水管道内有毒有害气体的产生及控制; ③产酸对排水管道的腐蚀效应。排水管道与污水厂的最大不同在于排水管道特殊的流态，以及由多点进水方式而引起的流态复杂的时变性，但目前结合流态与生物反应动力学的研究鲜见报道。

二、下水道内污水处理研究进展

1、下水道污水处理效能研究

污水在管道输送中水质和水量都会发生明显的变化，进而影响下游污水处理厂的进水水质，特别是对于下水道较长的系统。国外很早之前就对这一现象有了相关观察和研究，以BOD5作为考察指标，研究了重力下水道内BOD5的沿程变化过程。国内学者从20 世纪90 年代中期也开始开展这方面的研究。采用下水道活性污泥模拟系统对不同浓度污水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B 标准出水水质所需管道长度进行了研究，得到了不同流速和停留时间下所需下水道的长度，从而在管道长度和处理效能上建立了相应联系。还有一些学者通过在管道前端设置高负荷生物接触氧化渠以及在沿途污水泵站中注入空气的方式进行了管式活性污泥法的模拟试验，认为只要使管道内保持一定的溶解氧及足够的停留时间，城市污水可在管道内得到较好的降解。由于受到检测技术等原因的制约，并注重于结果的研究，未对下水道内发生的生物、化学反应机理进行剖析。

2、下水道内污水水质转化模型

下水道内环境复杂多变，既含有具有复杂微生物结构的生物膜，又有悬浮或沉淀在底部的活性污泥，部分学者也试图利用既有模型，或者通过对既有模型的修正来建立下水道污水处理的动力学模型。有些学者发现下水道内有机物的转化与污水中的生物量、管壁生物膜和管中沉淀物有关，易生物降解有机物的去除、转化与溶解氧浓度密切相关，提出将水解过程分三个阶段即可利用活性污泥模型模拟下水道好氧条件下的污水水质转化规律。而这些模型的建立都是基于下水道是一个稳态系统的假设，但实际上下水道内水量水质瞬息万变，特别是由于水量变化带来的水力条件的改变是影响下水道污水处理过程的重要因素之一。到目前为止，针对下水道水力条件变化与生物膜结构变化、生物反应动力学等之间的映射关系的研究还鲜见报道。

三、预防

1预防措施

市政排水施工中，对于硫化氢气体预先检测和工程控制是最重要的措施，它首先是对施工场所进行有毒有害气体的检测，运用专业的气体检测设备对现场的氧气含量、硫化氢气体含量、一氧化碳气体含量以及可燃性气体含量进行量化检测（作者采用便携式一体化气体检测仪）；随后是解决硫化氢的在作业环境中集聚与停留的问题，其主要作法是，提供充分的局部排风和全面排风。

2防护措施：

市政排水施工过程中，经常有新旧管道的对接、井下作业等，这些都是硫化氢中毒事故的高发区，对于此类施工，应特别注意对硫化氢气体的防护，以免造成人员伤亡，具体防护措施如下：

（1）作业前提前做好通风、降水工作，打开上下游井盖进行自然通风，通过调水降低作业点水位，尽量避免潜水作业；

（2）对作业现场进行气体检测，有毒有害、易燃易爆气体超标时采取机械通风措施，气体超标禁止作业；

（3）作业人员持证上岗，下井前进行身体检查，体检合格后方可作业；

（4）下井作业人员使用供压缩空气的隔绝式防护装具和悬托式安全带以及合格的安全绳、安全帽；

（5）潜水作业时使用有线通讯设备保持地面与井下的联系；

（6）作业现场有所专职安全员自始至终进行监护，井上监护人员保证不少于2人；

（7）进入井内人员，上下使用安全梯子，作业时间不超过1小时；

（8）井下照明使用防暴型照明设备，电压不大于12v；施工现场用电按照三相五线制和一机一闸一漏保进行设置，用电设备断电后方可移动；

（9）进入作业现场人员禁止吸烟，井下禁止使用电气焊；

（10）作业现场设置围档和护栏，并备有专用抢险车辆；非作业人员严禁进入作业现场。

3培训与宣传

为避免硫化氢气体中毒事件的发生，各建设单位、监理单位和施工单位应加强硫化氢气体危害的宣传教育工作，使工程项目各级参建人员从思想认识上加强对此类危害的意识，使硫化氢气体的防护形成常态。

而对于非排水专业来讲，也应组织开展硫化氢中毒的教育培训工作，使劳动者产生预防硫化氢气体的意识，从而形成对工作环境的一个基本判断，这一点对于从事石油化工、食品生产等行业的劳动者尤为重要。

结束语：

下水道在水污染控制系统中一直扮演着污水收集及输送的角色，并且对下水道的相关研究也处于“黑箱”状态。随着人们环保意识的增强以及科学研究手段和测试技术的发展，对下水道的研究逐渐成为水污染控制领域的热点之一。

参考文献:

[1] 江峰,李适宇.城市下水道污水水质模型的开发与应用[J]. 环境科学研究. 2010(01)

[2] 朱学兵.城市排水管道水质数学模型及模拟[D]. 西安建筑科技大学 2004

[3] 田文龙.利用下水道管渠处理城市污水技术模拟研究[D]. 重庆大学 2004