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济南市城区综合给水与排水以及污染物排放定额研究

发布于：2023-01-10 09:36:10 来自：给排水工程/给排水资料库 [复制转发]

摘要：通过对济南市给排水管网、污水厂的调查和现场实测，提出了济南市城区综合给水排水定额、排污系数以及污染物排放定额等本地化数据。结果表明，居民生活用水定额为65～75L/（人·d），城区表观综合给水定额为260～270L/（人·d），表观综合排水量定额为280～330L/（人·d），表观综合污水排污系数为0.95～1.09，排污系数接近甚至大于1，推断主要原因是存在无法统计的自备井以及地下水入渗现象，表观污染物排放定额分别为85.1gCOD/（人·d）和11.1gNH ₃ -N/（人·d）。

张水燕，博士，正高级工程师，研究方向为环境监测和水污染控制。

综合生活用水量研究是管理部门衡量、考核用水情况及合理评价其用水水平的依据，也是提高水资源利用效率、缓解城市水资源供需矛盾、实现计划用水和节约用水的前提和基础。综合排水量研究是核实污水量及污水厂进水水质，确定污水处理厂规模是否满足城市需要的基础工作。目前流域水质不达标的一个重要原因是城市生活污水处理能力不足，不能满足日益增长的城市化进程带来的污染量增加的需要。

现行国家标准中的给排水定额是根据国内不同区域而制定的，面向区域面积大，包容性大，而针对具体地方往往有所不同，甚至差异很大。关于用水定额的研究多以具体类目为对象，而对综合用水的研究较少。因此针对济南实际情况进行调研总结，提出符合济南城市城区实际情况的给排水定额，对于当地给排水工程规划与设计是十分必要的。

通过对济南市给水量、污水处理厂处理量、直排污水量以及相关水质等数据的调查和现场实测，研究了济南市城区生活用水、综合给水定额和排污量等，提出了济南城区综合给水排水平衡关系，为城区污水处理设计提供了基础数据，同时也为其他地市给水排水平衡研究提供了借鉴。

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综合给水定额

济南市城区以集中供水和自备井供水两种方式供水，根据济南市自来水公司的供水数据，2007年—2017年日均供水量集中在（80～100）×10 ⁴ m ³ /d，供水量在2010年前比较平稳，维持在80×10 ⁴ m ³ /d左右；2013年—2017年供水量呈逐年递增的趋势，近5年年均增长率为2.18%。

济南市 2014年、2015年和2016年的城区常住人口分别为369.26、372.61和375.72万人。根据济南市人口和总供水量的变化，可以得出济南市2014年、2015年、2016年的日人均综合给水量分别为258.3、258.7和265.6L/（人·d），建议综合给水定额取260～270L/（人·d）。

分别采用综合给水定额法和供水增长率法进行 2020年总供水量预测。

① 综合给水定额法

济南市2014年、2015年和2016年的人口平均增长率分别为0.972%、0.907%、0.834%，近3年的人口平均增长率为0.904%。参照近3年人口平均增长率，到2020年，济南市城区的人口预计为389.49万人。按照综合给水定额可以得出2020年济南市日供水总量为（101.3～105.2）×10 ⁴ m ³ /d。

② 供水增长率法

根据济南近5年的总供水量增长率，可以得出济南市2020年的日供水总量为108.40×10 ⁴ m ³ /d。

通过上述预测，可以发现采用综合给水定额法预测的 2020年日供水总量与采用供水增长率法预测的结果基本一致。

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城区居民生活用水定额

居民生活用水定额是指单位时间内居民日常生活所需的饮用、洗涤、冲厕和洗澡等水量。居民生活用水在经济社会用水中占较大比例，对居民生活用水定额进行核算，可以进行较为科学的居民用水量预测、水平衡分析等，为城市用水规划提供科学依据。

居民生活用水量调查采用如下方式： ①以问卷调查形式对济南市民的用水量进行调研。通过对回收的有效调查问卷进行分析，得到居民日均用水量。②通过读取小区用水量最大季节实地水表数据，得到居民最高日用水量。此次调研采用问卷和入户实测两种形式，问卷范围为济南市市区，包括历下区、历城区、槐荫区、市中区、天桥区，发出问卷1500余份，收回有效问卷777份。其中历城区的份数最多，为296份，占总份数的38.09%；其次为历下区，为185份，占总份数的23.81%；市内五区中槐荫区回收的有效问卷份数最少，为72份，占总份数的9.26%。调查的主要方式：在人口密集区如泉城路、黑虎泉、泉城广场等进行现场问卷调查；向企事业单位集中发放问卷；在典型社区上门调查。入户实测的对象为海尔绿城全运村、姚家小区、领秀城等社区，随机抽取了72家自来水用户。

① 平均日生活用水量

通过现场问卷的方式对居民用水情况进行了调研，济南市居民家庭生活用水量分布情况如图 1所示。由图1可知，居民生活日平均用水量主要集中于30～75L/（人·d）之间，占总调查户数的52.4%。根据调查结果，济南市居民日均用水量为69.2 L/（人·d）。为了保证数据的客观性和准确性，去掉前后10%数据，可得济南市居民的日均用水量为64.8L/（人·d），去掉前后20%数据，可得济南市居民日均用水量为62.6L/（人·d）。综上所述，通过现场问卷的调查可得出居民日均生活用水量为63～70L/（人·d）。

图 1 家庭日平均用水量

为了保证数据的客观真实性，调研组于 2017年7月—8月（夏季）选取海尔绿城全运村、姚家小区、领秀城等社区住户作为调查对象，连续30d记录72个家庭的水表数据，第一天用水量记为Q01，以此类推至Q30，平均用水量如图2所示。由图2可知，实测的济南市居民日平均用水量为73L/（人·d）。这个数据与现场问卷的数据十分相近。综合上述分析，建议居民日均生活用水定额取65～75L/（人·d）。

图 2 济南市城区居民生活用水量实测数据

② 最高日用水量

实测的居民最高日用水量见图 3。由图3可知，济南居民最高日用水量为97.2～137.2L/（人·d），平均值为117L/（人·d）。建议济南市居民最高日用水定额取100～140L/（人·d）。

图 3 居民高峰用水量

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表观综合排水定额

以济南市城区表观综合排水量进行定额统计计算，得到的排水定额为表观综合排水定额。表观综合排水量包括排至污水厂的污水、河道直排污水以及入渗污水管网的地下水等。

以2016年8月—2017年7月的污水量数据为基础进行分析。济南市大型污水厂日均处理总量为86.183×10 ⁴ m ³ /d，小型污水厂日均处理总量为8.92×10 ⁴ m ³ /d，中水站日均处理总量为4.6×10 ⁴ m ³ /d。根据排查监测结果，目前的污水直排水量为（6.23～7.48）×10 ⁴ m ³ /d，平均值为6.86×10 ⁴ m ³ /d。由此可知，济南市非汛期污水总量为（102.66～123.24）× 10 ⁴ m ³ /d ，平均日污水总量为106.56× 10 ⁴ m ³ /d 。济南市区2016年的常住人口为375.72万人，2017年常住人口约为379.12万人，人口按两年平均值（377.42万人）计，可得平均综合排水量为282.34L/（人·d）［表观综合排水量为272.00～326.51L/（人·d）］，建议表观综合排水定额取280～330L/（人·d）。根据表观综合排水定额预测，2020年济南中心城区的总污水排放量为（109.1～128.5）× 10 ⁴ m ³ /d。2017年实际处理能力合计为106.4× 10 ⁴ m ³ /d ，因此不能满足实际最大排水量需求，亟需扩大污水处理能力。

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表观综合排污系数

表观综合排污系数是指表观综合排水量与给水量的比值。需指出的是，济南城区还存在部分雨污混流管网，雨季时部分雨水混入污水使表观综合排水量增加，因此为避免雨水量的影响，在数据统计时剔除了雨季时的数据。济南市城区表观排污系数变化情况如图 4所示。统计时间为济南市2015年1月—2016年5月（不含2015年6月—8月雨季的数据）。由图4可知，济南市城区表观综合排污系数为0.95～1.09。

图 4 济南市城区 2015年—2016年排污系数的变化

造成表观综合排污系数偏大且部分数据大于 1的原因，一个是自备水的水量统计不足，由于地下水开采的严格控制，该部分未统计在内的水量较少，而另一个原因可能是由于在污水输送的过程中，地下水的渗入导致污水量增加。中水站进水氨氮浓度从南向北逐渐降低（见图5），说明污水管网存在地下水入渗的可能性较大。

图 5 不同区域中水站进水氮氮指标分布

济南市区地形南高北低，南部区域地势坡度大，北部区域地势平坦，且地下水位较高，污水管网埋设较深。因此，北部区域污水管网中地下水渗入量要比南部区域大。生活污水中氨氮在污水管网中处于厌氧或缺氧环境，不会因硝化反应降低。推断市区中水站因地下水汇入量比例不同，导致氨氮浓度呈现南高北低的现象。因此，可以推断济南市排污系数接近甚至大于 1的主要原因是地下水渗入污水收集管道系统。

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表观污染物排放定额

以综合污水表现出来的实际污染物浓度进行定额统计计算，因此将污染物的排放定额称为 “表观污染物排放定额”。济南市2016年8月—2017年7月COD和氨氮排放量分别如表1、2所示。

表 1 济南市 2016年8月—2017年7月COD排放总量

表 2 济南市 2016年8月—2017年7月氨氮排放总量

由表1可知，2016年8月—2017年7月，济南的污水COD日平均排放量为321.06t/d，氨氮的日平均排放量为41.75t/d。济南市区2016年的常住人口375.72万人，2017年常住人口约为379.12万人（根据人口平均增长率为0.904%计算），研究时段内按两年度常住人口平均值377.42万人口计算，可以得出，济南市城区表观污染物排放定额分别为85.1gCOD/（人·d）和11.1gNH ₃ -N/（人·d）。根据预测，2020年济南中心市区的人口为389.49万人。由此可以得出，2020年济南的污水污染物COD和氨氮的排放量分别为331.5和43.2t/d。

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结论