污水厂运行大数据看雨污分流工作

我国各地市的排水体系受到历史建设等原因，以雨污合流的排水体系为主，近年来城镇化速度加快，城镇硬化地面增加，气候条件发生改变降雨量增加等原因，污水厂雨季进水中雨水所占比例呈现上升趋势，针对污水厂不处理污水，污水进水浓度低的现状，国家住建部，生态环境部等五部委联合发文《住房城乡建设部等5部门关于加强城市生活污水管网建设和运行维护的通知》建城〔2024〕18号，对城镇雨污合流的情况要求各地市加快污水管网和雨污分流的整改力度，这对污水厂的稳定运行是良好的政策信号，污水厂在雨季承接大量雨水甚至溢流的情况会逐步得到改善，各地市将展开雨污分流工作的进展，那么污水厂应该如何了解雨污分流工作呢？

从污水厂运行大数据来说明分析雨污分流工作开展情况。城镇雨污分流涉及到的管线众多，不可能一次性完成全部雨污合流制管网的改造，这就需要城镇建设部门逐年逐步的分批分计划的进行雨污管网的改造。对于分阶段进行的雨污管网的改造工作，污水厂如何进行判断？各地市的改造发展情况各不相同，偶然因素和变化因素也很多，统一的判断标准很难适用于所有地市，这就需要通过更为全面的角度来分析雨污分流工作的进展情况。

近年来大数据的应用使人们获得了很多复杂事件的内在规律，应用大数据的模式我们可以看到很多头绪繁多和层面复杂的问题核心，对于城镇雨污分流改造这种复杂的改造事件，也可以引入大数据的模式进行一些基本的分析和判断。

对于污水厂来说，雨水混流进入污水处理系统的直接表现是污水厂进水水质的下降，进水水量上升（未满负荷），通过分析污水厂进水水质水量的变化，可以对雨污分流改造工作做出一些基本的认知。选择哪些水质进行雨污分流改造工作的分析因子，这需要结合污水处理的工艺实际进行确定。进水水量可以作为雨污分流改造的主要分析因子，是检测进水中雨水量的变化，这个无需进行讨论。

进水水质包含项目众多，主要有COD、BOD、氨氮、TN、TP、SS等，实际运行中各地市污水厂的BOD的实际检测能力较弱，统计回来的数据准确性较差，数据离散程度高，连续性不够，因此各污水厂出具的BOD数据不具有分析价值，因此不对BOD值进行分析。氨氮和TN数据、TP作为污水中的营养污染因子，它们的变化趋势基本一致，不做单独分析，同时这些数据受做法的偶然误差影响较大，可靠性不强。COD作为各地市污水厂常规检测项目，数据全面，连续性强，可以作为雨污分流改造项目对进水水质影响的主要分析因子。通过收集整理100多座污水厂的进水水量和水质数据进行分析，并将统计数据根据需求分别绘制成曲线图，在数据曲线图上可以看到大数据下显示的内在规律。首先来看污水厂进水水量平均值的变化情况，如下图所示：

从累计处理水量的变化图来看，有明显的雨季（夏秋季）的月份持续较高，非雨季（冬春季）低的处理量变化情况，由于高水量运行阶段出现在6~9月份，一方面有雨季降雨的因素，一方面也有居民生活排水季节性增加的因素在内，为了进一步分析三年来的雨污分流工作是否有所改善雨水汇入的情况，可以对三年的进水水量分别进行统计对比，对比如下：
从三年的曲线变化上来看，首先能看到多座污水厂的统计数据表明，污水厂的处理量在逐年上升，这也反映出了2020~2022年三年平均值为什么出现后半年的处理水量持续走高的情况，主要原因是2021和2022年的总的处理水量增加，拉高了整个处理曲线的变化走势。对比三年的处理水量的变化图来看，2020年有明显的雨季水量增加的趋势变化，而在2021和2022年的雨季水量变化不再明显，从三年的对比变化来看是雨污分流是有一定成效的。但是要考虑污水厂的收水范围和范围内用水量增加使污水厂达到或者接近满负荷情况，在这种情况下，雨季期间雨污合流带来的超过污水厂处理负荷量的雨水不会被污水厂提升，而是从污水厂进口处溢流，不会影响污水厂的处理水量，因此这就需要结合其他相关因子进行分析，那就是污水厂进水水质的变化情况。对调查的多座污水厂的进水水质进行统计分析，绘制了多座污水厂的进水COD水质情况如下：从多座污水厂的2020~2022年月平均进水COD的变化曲线图来看，可以看到污水厂进水水质出现明显的季节性变化趋势，进水COD从5月开始快速下降，到8月出现全年最低点，而后逐步回升。这个变化趋势与调查地域气候特点相关性较强，呈现这种变化应该与调查区域内的季节性降雨，还有冬夏季节的居民生活用水习惯两个因素相关，结合该区域雨污合流情况，城镇居民用水水量变化情况综合分析，雨污合流的管网体制下，季节性的雨水大量进入污水管网造成进水浓度下降应占据较大的比例。为了进一步分析三年的改造情况，对三年的进水COD分别绘制进行对比如下图：中可以看到2020~2022年多座污水厂的进水COD值三年变化情况基本保持不变，呈现了相同的变化趋势，并且变化的幅度基本都一致，说明2020~2022年三年中，污水厂进水的COD基本没有产生大的变化，雨污分流改造工作主要在雨季使雨水从污水管中分离，减少季节性的雨水对污水厂进水的稀释作用，从三年的变化情况来看，雨污分流改造工作成效不明显。当然受到数据采集不全面等因素，收集到的数据并不能完全准确全面地反映出雨污分流改造的工作。但是通过大数据来进行污水厂的运行分析是非常优势的工具，可以从复杂的事件中找到共性的变化规律，从而更准确的确定问题的核心规律，污水厂应善于和多方向的收集和整理厂内运行的大数据，进行工艺相关分析，得出更符合厂内工艺运行的规律和数据，来指导污水厂的生产运行工作。