我国农村居民生活污水量总变化系数的估算及其意义

缪静; 姬超; 高琳琳; 方先金

doi:10.12030/j.cjee.202001107

我国农村居民生活污水量总变化系数的估算及其意义

北京首创清源环境科技有限公司，北京 100049

作者简介: 缪静(1980—)，女，硕士，高级工程师。研究方向：水污染治理。E-mail：miaojing@qingyuanwater.com

通讯作者: 缪静, E-mail: miaojing@qingyuanwater.com ;

中图分类号: X506

Estimation and significance of the peak variation factor of rural domestic sewage quantity in China

Beijing Capital Qingyuan Environmental Technology Co. Ltd., Beijing 100049, China

Corresponding author: MIAO Jing, miaojing@qingyuanwater.com ;

摘要: 我国农村居民生活污水量的变化很大，但目前尚无研究者提出适合实际的农村居民生活污水量总变化系数，这为农村居民生活污水处理工程的设计和运行维护带来了很大困难和局限性。对我国农村居民生活污水量总变化系数获取方法进行了探讨，并对现行给水排水设计规范中污水量总变化系数进行了分析总结。结果发现，在现有相关排水设计规范中均采用直接给出综合生活污水量总变化系数的方法；同时，现有相关给水设计规范中亦均采用直接给出供水日变化系数和时变化系数的方法。但是，由现行规范中获得的污水量总变化系数均不适用于农村居民污水处理工程(Q≥432 m³·d⁻¹)的设计和运行维护。因此，根据北京农村居民生活污水量变化实测资料，通过统计分析，总结出了企业用水量比例低或无企业用水和全日供水情况下的农村生活污水量总变化系数(K_z)与工程规模(Q)的经验关系，并给出污水量在1~432 m³·d⁻¹下的总变化系数的经验取值表格。本研究结果可为农村居民生活污水处理工程设计及运行维护提供参考。
- 农村居民生活污水 /
- 总变化系数 /
- 农村污水处理工程
Abstract: There is a great change in the rural domestic sewage quantity in China. At present, no suitable peak variation factor for the rural domestic sewage quantity has been put forward by the researchers, which has brought significant difficulties and limitations in the design, operation and maintenance of rural sewage treatment projects. In this study, the acquisition approach of the peak variation factor for rural domestic sewage quantity in China was discussed, and the peak variation factor of domestic sewage quantity in the current drainage design code was also analyzed and summarized. The results showed that the peak variation factor of sewage quantity was directly provided in the current drainage design code, and the daily and hourly variation coefficients of water supply are also provided directly. However, the peak variation factors of sewage quantity in the current drainage design code are not suitable for the design, operation and maintenance of rural sewage treatment projects(Q≤432 m³·d⁻¹). Therefore, based on the observed data of the change in Beijing rural domestic sewage quantity, the empirical relationship between the peak variation factor (K_z) and the project scale under the conditions of low industrial wastewater ratio, no industrial wastewater and full-time water supply was determined through statistical analysis. The data table for the peak variation factor was provided within the rural domestic sewage quantity range of 1~432 m³·d⁻¹. This study can provide reference for the design, operation and maintenance of rural sewage treatment project.
- rural domestic sewage /
- peak variation factor /
- rural sewage treatment projects

在天然气开发过程中，为防止水合物生成，通常在采气井口向集输管道喷注甲醇。气液混合物在集气站气液分离后，产生气田甲醇污水。由于甲醇的注入量大，如不经回收利用，生产成本会大幅增加，同时由于甲醇的强污染性会对环境造成较为严重的污染，因此，开展甲醇污水处理，实现甲醇循环利用，对于气田生产与环境保护的可持续发展意义重大^[1-5]。目前，国内气田采用甲醇污水预处理+常压精馏工艺，达到回收甲醇的目的，塔底出水达标后用于回注。

延长气田采气一厂甲醇污水处理装置承接780口气井、集气站34座来水的处理，随着气田的开发，气田甲醇污水量增大，年产生量近45 000 m³，2014年开始陆续出现换热器结垢、精馏塔运行不正常、出水水质不达标现象。自2016年以来，结垢问题加剧，甲醇回收率低、处理后水水质不达标，后采取一些措施后收效甚微。为了解决换热器/精馏塔板结垢严重、甲醇回收率低(再生甲醇质量分数保持在80%~90%)、处理后水水质不达标的问题(如处理后水甲醇含量0.5%，大于设计值0.3%；总铁含量高达30 mg·L⁻¹；悬浮固体含量高达65 mg·L⁻¹)，开展了水质分析、结垢分析和工艺原因分析，并对甲醇污水预处理工艺和甲醇回收工艺进行了优化^[6-7]。优化工艺现场实施后，换热器、精馏塔塔板无明显结垢现象，甲醇污水处理装置运行平稳，检修周期提升为150~180 d；再生甲醇质量稳定达标，质量分数保持在95%以上；处理后水水质持续稳定达标，可满足平均空气渗透率≤0.01 μm²地层的回注要求。

1. 实施方案

1.1 工程概况

延长气田采气一厂现有日处理量为150 m³·d⁻¹甲醇污水处理装置1套，于2012年建成后投产，负责处理全厂及周边集气站的甲醇污水。该装置包括甲醇污水预处理装置和甲醇回收装置，预处理单元设计出水水质达到含油量小于等于10 mg·L⁻¹，悬浮物含量小于等于5 mg·L⁻¹进入甲醇回收单元；甲醇回收装置设计进料甲醇质量分数20%~50%，再生甲醇质量分数大于95%，供气田循环使用，精馏塔塔底出水的甲醇质量分数小于0.3%，塔底出水通过注水井回注地层。

1.2 工艺流程

延长气田司采气一厂甲醇污水处理工艺包括甲醇污水预处理工艺和甲醇回收工艺，具体工艺流程见图1。

图 1 采气一厂甲醇污水处理工艺流程

Figure 1. Treatment process of methanol wastewater in No.1 gas production plant

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预处理工艺是后续甲醇回收装置平稳运行的重要保障，主要采用重力除油、化学氧化、混凝沉降、过滤等工艺去除污水中的油、悬浮物、机械杂质，以期达到净化污水的目的。各集气站污水由罐车拉运来进入甲醇污水罐，甲醇污水经过除油、除铁、混凝沉降、双滤料过滤净化预处理后，出水由泵吸出加热后进行精细过滤，滤后水进入精馏塔进行甲醇回收。

甲醇回收工艺采用常压精馏工艺，利用甲醇和水的沸点差别将甲醇与水分开，塔顶甲醇蒸汽经冷凝器全冷凝至饱和液体进入回流罐，而后用泵吸出加压，部分回流进入塔顶，部分作为产品经换热冷却至40 ℃左右进入产品储罐，产品即再生甲醇，再生甲醇由罐车拉运到各集气站回用^[8-9]；部分水蒸汽返回塔底作为塔底产品(即净化后污水)。

1.3 存在问题

自2016年以来，由于甲醇污水预处理药剂加量不合理、加药工艺不合适、甲醇污水原料水的甲醇质量分数偏低等原因，甲醇污水处理装置陆续出现结垢严重、运行不稳定等问题，存在的主要问题如下：

1) 换热器、精馏塔塔板等高温部位结垢严重，影响装置正常运行；

2) 甲醇回收率低，再生甲醇质量分数保持在80%~90%，低于设计的95%；

3) 处理后水水质不达标，不能满足回注要求。

1.4 原因分析

1.4.1 水质原因分析

1) 水质分析。参照SY/T5523-2006《油气田水分析方法》，对现场所取的水样进行水质分析，分析结果如表1和表2所示。

表 1 水样污染特性检测结果

Table 1. Test results of water sample pollution characteristics

水样名称	颜色	pH	溶解氧/(mg·L⁻¹)	甲醇/%	总铁/(mg·L⁻¹)	硫化物/(mg·L⁻¹)	含油量/(mg·L⁻¹)	悬浮物/(mg·L⁻¹)	粒径中值/(mg·L⁻¹)	平均腐蚀率/mm·a⁻¹	SRB/(个·mL⁻¹)	TGB/(个·mL⁻¹)	IB/(个·mL⁻¹)
污水罐水	深黄	6.25	未检出	13.0	160	未检出	5.0	775	2.1	0.054	0	0	2.5×10⁰
沉降罐出水	深黄	6.09	未检出	12.2	150	未检出	0	398	1.8	0.049	0	0	0
双滤料过滤器出水	浅黄	5.98	未检出	11.8	110	未检出	0	77	1.5	0.023	0	0	0
换热器出水	深黄	5.74	未检出	11.4	170	未检出	0	135	1.6	0.037	0.6×10⁰	2.5×10	0
处理后水	深黄	5.55	未检出	0.50	30	未检出	0	65	1.4	0.081	0	0.6×10⁰	0
SY/T5329-2012	—	—	≤0.1	—	—	—	≤1.0	≤1.0	≤5.0	≤0.076	≤10	≤1 000	≤1 000
注：“—”表示“未作要求”；SY/T5329-2012指平均空气渗透率≤0.01 μm²地层的注水水质指标。

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表 2 水样离子成分检测结果

Table 2. Detection results of ion composition in water sample

水样名称	Cl⁻				Na⁺	K⁺	Mg²⁺	Ca²⁺	Sr²⁺	Ba²⁺	矿化度
污水灌水	94 641	52	11	361	17 945	589	1 721	19 800	3 612	1 856	154 910.16
沉降罐出水	76 987	50	8	318	15 180	487	1 456	18 024	3 155	1 922	126 398.79
双滤料过滤器出水	79 626	48	13	363	16 714	544	1 449	18 569	3 550	1 720	130 736.50
换热器出水	77 715	59	7	322	15 438	612	1 416	17 157	3 217	1 997	127 966.85
处理后水	74 543	56	9	94	15 387	543	1 427	17 439	3 458	1 986	122 151.61

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由表1和表2可知，采气一厂甲醇污水具有如下特点：处理装置不同出口出水pH在5.50~6.25范围，呈弱酸性；不含硫化物，不含溶解氧，矿化度高，达到(1.2~1.6)×10⁵ mg·L⁻¹；细菌含量低，硫酸盐还原菌和腐生菌几乎为零；结垢性离子含量高，水中Ca²⁺高达19 800 mg·L⁻¹，Mg²⁺、Ba²⁺、Sr²⁺含量也很高，这种水进入精馏塔在高温下随着碳酸氢根离子的分解，很容易产生碳酸盐结垢物附着在塔板上；总铁含量高(100~200 mg·L⁻¹)，从处理位置不同出口出水的总铁含量来看，目前的水处理工艺存在除铁效果不佳的问题；处理后水的甲醇含量、悬浮物含量、总铁含量、悬浮物粒径中值均不达标，不能满足平均空气渗透率≤0.01 μm²地层的回注要求。

2) 结垢分析。采用X射线衍射仪分析装置垢物的组成及其含量，实验结果见表3。由表3可知，换热器垢物主要为氢氧化铁，垢物形成的主要原因是甲醇污水中的除铁效果不佳，水中总铁含量高生成氢氧化铁引起的；精馏塔塔板垢物主要为碳酸钙，垢物形成的主要原因是高温精馏条件下污水中的 ${\rm HCO}_3^{-}$ 分解生成 ${\rm CO}_3^{2-}$ ， ${\rm CO}_3^{2-}$ 与Ca²⁺生成碳酸钙沉淀。

表 3 垢物组成分析 (质量分数)

Table 3. Analysis of composition of scale(mass fraction)

垢物名称	Fe(OH)₃	CaCO₃	SrCO₃
换热器垢物	78.32	9.50	12.18
精馏塔塔板垢物	7.19	91.53	1.28

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1.4.2 工艺原因分析

1) 甲醇污水预处理效果差。预处理效果差是造成换热器、精馏塔塔板结垢严重，塔底出水水质不达标的主要原因，而造成预处理效果差的影响因素主要有：甲醇污水组成复杂，处理难度大；预处理过程中，药剂加量不合理，存在药剂加量不够或超标现象；氧化反应时间、絮凝反应时间、沉降时间短，造成药剂与污水的反应不充分，使得处理效果变差；现场使用pH调节剂、氧化剂、无机絮凝剂、有机助凝剂时，4种药剂同时加药，未考虑不同药剂之间的加药间隔时间对处理效果的影响^[10]。

2) 精馏塔分离效果差。精馏塔分离效果差是造成再生甲醇浓度低、塔底出水甲醇浓度高的主要原因，而造成精馏塔分离效果差的影响因素主要有：现场处理过程中，甲醇污水原料水的甲醇质量分数基本保持在10%~20%，低于设计要求的20%~50%，导致精馏塔中的甲醇、水的热量平衡及浓度分布被打破，分离效果变差；精馏塔塔板结垢严重会大大削弱精馏塔塔板的传质能力，从而降低精馏塔的分离效果。

1.5 工艺优化

1.5.1 预处理工艺优化

根据2016年甲醇污水处理装置运行存在的问题，对甲醇污水预处理工艺进行优化，具体的优化措施如下^[11-13]。

1) 加药量优化。污水的pH对氧化反应、混凝反应、沉淀反应有着重要的影响，综合考虑氧化效果及药剂成本，确定将甲醇污水的pH调节到8.0左右(对应的pH调节剂加量为450 mg·L⁻¹)。氧化剂的加入，会使污水中的Fe²⁺变为Fe³⁺，进而形成Fe(OH)₃沉淀，从而达到除铁效果；实验以污水除铁率为考察指标，确定氧化剂的投加量为1 100 mg·L⁻¹。无机絮凝剂通过压缩扩散双电层、降低Zeta电位以及电中和作用能使污水中的溶质、胶体或悬浮颗粒稳定性降低，达到除悬的目的，具有见效快、成本低等优点；实验以污水透光率为考察指标，确定无机絮凝剂的加量为300 mg·L⁻¹。经无机絮凝剂处理后，污水中会产生大量的絮体，但絮体较小，沉降时间较长，加入适量的有机助凝剂可有效提高絮凝强度并促进沉降；实验以污水透光率和沉降时间为考察指标，确定有机助凝剂的加量为3.0 mg·L⁻¹。化学阻垢是气田甲醇污水处理中主要采用的一种方法，以水样中的离子含量变化情况为指标，考察不同加量阻垢剂的阻垢效果，确定阻垢剂的加量为100 mg·L⁻¹。通过模拟甲醇污水预处理装置实际运行情况，室内评价现场所用水处理药剂效果，确定甲醇污水预处理药剂的最佳加药量，实验结果见表4。

表 4 甲醇污水预处理加药量

Table 4. Dosage of methanol wastewater pretreatment

加药工艺	pH调节剂	氧化剂	无机絮凝剂	有机助凝剂	阻垢剂
优化前	460	600	850	80	130
优化后	450	1 100	300	3.0	100

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2) 加药工艺优化。在污水氧化处理过程中，氧化反应需要一定的时间，同时pH调节剂与氧化剂的加药间隔时间对处理效果的影响很大，二者同时投加时，生成的絮体小，沉降速度慢，且除铁效果差；当二者的间隔时间大于60 s时，生成的絮体大，沉降速度快，且除铁效果好。因此，pH调节剂与氧化剂加药间隔时间大于60 s，氧化反应30 min。在污水混凝处理过程中，加入药剂生成絮体需要一定的时间，因此，复合使用无机絮凝剂和有机助凝剂时，应考虑絮体的生成时间、加药间隔时间、沉降时间等^[14-15]。当时间间隔在30 s以上时，时间间隔越大，絮体越大；当时间间隔大于60 s时，由于不断搅拌，之前生成的小絮体被搅破重新絮凝，导致胶体发生再稳定现象，不能更好的与有机助凝剂结合，絮体粒径变小，沉降效果变差。因此，无机絮凝剂和有机助凝剂的加药间隔时间为30~60 s，絮凝反应30 min，沉降60 min(表5)。

表 5 甲醇污水预处理加药工艺

Table 5. Dosing process of methanol wastewater pretreatment

加药工艺类别	氧化反应时间/s	絮凝反应时间/s	沉降时间/s	pH调节剂与氧化剂的加药间隔时间/s	无机絮凝剂和有机助凝剂的加药间隔时间/s
优化前	15	15	30	0	0
优化后	30	30	60	≥60	30~60

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1.5.2 甲醇回收工艺优化

在现有工艺设备条件下，在保证塔顶塔底产品控制指标的前提下，打破甲醇污水进塔温度须达到泡点温度的硬性要求，根据污水甲醇质量分数的不同采用不同的进塔温度：污水的甲醇质量分数为10%~20%时，进塔温度控制在50 ℃以下即可；污水的甲醇质量分数为20%~50%时，进塔温度采取泡点温度即可。同时定期检修清理塔板垢物，保证塔板正常传质能力，从而保证精馏塔塔顶塔底产品达到质量要求。

2. 工程运行效果

通过采取一系列改进措施后，甲醇污水预处理效果有了显著的改善，甲醇回收装置运行平稳，再生甲醇质量达标，处理后水满足回注要求，具体表现为以下几点。

1) 换热器、精馏塔塔板无明显结垢现象，甲醇污水处理装置运行平稳。

2) 再生甲醇质量稳定达标，质量分数保持在95%以上，实现了安全环保(表6)。

表 6 工艺优化后甲醇回收装置运行效果

Table 6. Operation effect of methanol recovery equipment after process optimization

日期	原料水甲醇浓度/%	再生甲醇浓度/%	塔底出水甲醇浓度/%
2017-03-10	28.89	96.12	0.00
2017-03-25	28.13	95.57	0.01
2017-04-10	27.65	95.34	0.03
2017-04-25	29.57	95.12	0.01
2017-05-10	26.32	95.69	0.00
2017-05-25	25.49	96.08	0.02
2017-06-10	24.35	95.03	0.01
2017-06-25	25.68	97.21	0.00
2017-07-10	26.11	96.52	0.01
2017-07-25	24.44	97.19	0.00

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3) 处理后水甲醇浓度低于0.05%，水质持续稳定达标，可满足平均空气渗透率≤0.01 μm²地层的回注要求(表7)。

表 7 工艺优化后处理后水的水质特性

Table 7. Water quality characteristics of the treated wastewater after process optimization

日期	pH	总铁/(mg·L⁻¹)	硫化物/(mg·L⁻¹)	悬浮物/(mg·L⁻¹)	粒径中值/μm	含油量/(mg·L⁻¹)	平均腐蚀率/(mm·a⁻¹)	SRB/(个·mL⁻¹)	TGB/(个·mL⁻¹)	FB/(个·mL⁻¹)
2017-03-10	6.85	0.3	未检出	0.4	0.08	0	0.039	0	0	0
2017-04-10	6.36	0.2	未检出	0.5	0.06	0	0.045	0	0.6	0
2017-05-10	6.17	0.2	未检出	0.6	0.07	0	0.046	0	2.5	0
2017-06-10	6.59	0.3	未检出	0.5	0.07	0	0.061	0	6.0	0
2017-07-10	7.12	0.2	未检出	0.5	0.06	0	0.051	0	2.5	0
2017-07-25	6.43	0.3	未检出	0.6	0.05	0	0.057	0	10	0
SY/T5329-2012	————	—	—	≤1.0	≤1.0	≤5.0	≤0.076	≤10	≤1 000	≤1 000
注：“—”表示“未作要求”；SY/T5329-2012指平均空气渗透率≤0.01 μm²地层的注水水质指标。

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4) 优化工艺在现场自2017年3月实施以来，甲醇污水处理装置稳定运行时间显著增长。改进工艺实施前，装置每30 d检修一次，员工检修劳动强度大；改进工艺实施后，装置运行稳定，检修周期为150~180 d，大大减小了员工的检修工作量；

5) 优化工艺实施后，精馏塔塔顶塔底产品的一次性合格率大幅提升，甲醇污水处理装置处理量大大增加，预计每年可节约水电气、购买甲醇等费用50 余万元。

3. 结　论

1) 采气一厂甲醇污水处理装置存在预处理药剂加量不合理、加药工艺不合适、甲醇污水原料水的甲醇质量分数偏低等问题，这些问题导致了换热器/精馏塔塔板等高温部位结垢严重、甲醇回收率低、处理后水水质不达标；

2) 甲醇污水预处理效果直接影响甲醇污水的处理效果。若预处理效果不好，精馏塔分离效果将大大降低，甲醇回收率低且处理后水水质不能满足回注标准要求，因此应加强预处理操作管理水平，保证预处理效果达标；

3) 现场实验表明，通过优化甲醇污水预处理工艺及甲醇回收工艺，换热器、精馏塔塔板结垢问题得到解决，甲醇污水处理装置运行平稳，再生甲醇质量分数稳定达标，处理后水水质满足回注要求。

图 1 总变化系数随农村生活污水量变化

Figure 1. Variation of peak variation factor with rural domestic sewage quantity

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表 1 《室外排水设计规范》中综合生活污水量总变化系数

Table 1. Peak variation factor of comprehensive wastewater quantity in Code for Outdoor drainage Design

平均流量/(m³·d⁻¹) K_z 平均流量/(m³·d⁻¹) K_z

432 2.3 8 640 1.6
1 296 2.0 17 280 1.5
3 456 1.8 43 200 1.4
6 048 1.7 86 400 1.3

平均流量/(m³·d⁻¹) K_z 平均流量/(m³·d⁻¹) K_z

432 2.3 8 640 1.6
1 296 2.0 17 280 1.5
3 456 1.8 43 200 1.4
6 048 1.7 86 400 1.3

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表 2 《镇(乡)村排水工程技术规程》中综合生活污水量总变化系数

Table 2. Peak variation factor of comprehensive wastewater quantity in Technical Specification for Drainage in Town and Village

平均流量/(m³·d⁻¹) K_z 平均流量/(m³·d⁻¹) K_z

432 2.5 6 048 1.8
1 296 2.2 8 640 1.6
3 456 1.9

平均流量/(m³·d⁻¹) K_z 平均流量/(m³·d⁻¹) K_z

432 2.5 6 048 1.8
1 296 2.2 8 640 1.6
3 456 1.9

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表 3 农村生活污水量总变化系数

Table 3. Peak variation factor of rural domestic sewage quantity

平均日流量/(m³·d⁻¹) K_z 平均日流量/(m³·d⁻¹) K_z

1 5.00 100 2.74
5 4.05 150 2.59
10 3.70 200 2.50
30 3.20 300 2.37
50 3.00 400 2.28
80 2.82

平均日流量/(m³·d⁻¹) K_z 平均日流量/(m³·d⁻¹) K_z

1 5.00 100 2.74
5 4.05 150 2.59
10 3.70 200 2.50
30 3.20 300 2.37
50 3.00 400 2.28
80 2.82

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[1]	刘俊新. 因地制宜, 构建适宜的农村污水治理体系[J]. 给水排水, 2017, 53(6): 1-3. doi: 10.3969/j.issn.1002-8471.2017.06.001
[2]	郭雪松, 陈梅雪, 刘俊新. 我国农村生活污水处理技术现状和对策[C]//中国土木工程学会水工业分会排水委员会. 全国排水委员会2012年年会论文集. 2012: 146-151.
[3]	严煦世. 给水工程[M]. 4版. 北京: 中国建筑工业出版社, 2008.
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[6]	中华人民共和国建设部, 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总. 室外给水设计规范: GB 50013-2006[S]. 北京: 中国计划出版社, 2014.
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[9]	北京市水土保持工作站. 《新农村污水综合治理示范工程》项目技术研发报告[R]. 北京: 北京市科学技术委员会和北京市水务局, 2010.

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由于我国农村地区环境污染治理力度不足和缺乏有限的监管，造成了农村环境污染问题的凸显^[1-2]。目前，农村地区居民生活污水仍缺少适当处理，而农村地区居民生活污水治理的完善程度是农村社会发展和农民福利改善的制约因素。

在建设农村地区居民污水治理工程的过程中发现，农村地区居民生活污水的水量和水质波动范围较大。日变化受村庄人口作息时间和迁出迁入的影响，早/中/晚3个高峰时段污水量大，其它时段污水量小；工作日水量小，节假日水量大。特别是在采用自然渠(沟)收集污水的村庄，受气候和季节影响明显，冬季水量小、污染浓度较高；夏季水量大、污染浓度较低。另外，旅游区和农家乐对污水水量变化影响较大，旺季水量较大，淡季水量较小。

污水量总变化系数大小与设计规模(Q)呈负相关^[3]，农村生活污水处理设施的设计规模较小(一般≤432 m³·d⁻¹)，故农村污水量总变化系数较大。现行城镇污水处理规范中并未给出适用于农村小规模污水处理设施的变化系数取用的指导。同时，由于中外农村经济发展和生活习惯存在较大的差距，在此领域亦无适合的国外经验可供参考。因此，确定我国农村居民生活污水量总变化系数已成为农村居民污水处理设施设计和运行维护的难点之一。本研究拟对现有国家和行业给水排水规范中关于污水量总变化系数的资料进行分析和总结；并根据北京市已建成的农村居民污水处理站水量监测数据，通过统计分析以获得农村居民生活污水量总变化系数。本研究结果可为制定农村居民生活污水处理设施的设计、建设与运行维护中确定污水量总变化系数提供参考。

1. 计算方法

1.1. 污水量总变化系数获取方法

污水量总变化系数定义为最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值，总变化系数(K_z)可由式(1)获得。

式中：K_d为日变化系数；K_h为时变化系数。K_d和K_h分别由式(2)和式(3)获得。

式中：C_dm为最大日污水量，m³·d⁻¹；C_da为平均日污水量，m³·d⁻¹。

式中：C_hm为最大日最大时污水量，m³·d⁻¹；C_ha为最大日平均时污水量，m³·d⁻¹。

由式(1)~式(3)可知，只要获得最大日污水量、平均日污水量、最大日最大时污水量和最大日平均时污水量就可以计算得到总变化系数K_z的值。由于污水量具有时变化、日变化、季节变化和年变化的特点，故总变化系数获取至少需要1年或以上的逐日污水量的数值，并需要获得最大日污水量的逐时变化。在缺乏污水量1年或以上的逐日资料时，也可以根据用水量(供水量)的1年或1年以上的逐日水量和最大日用水量资料来估算总变化系数。这种方法是建立在“生活污水量=用水量×污水排放系数”的基础上，在假设污水排放系数为常数时，污水量时变化系数、日变化系数和总变化系数分别等于用水量时变化系数、日变化系数和总变化系数。

1.2. 实际工程总变化系数测定

为了获得农村生活污水处理站污水量总变化系数随处理规模的变化，本研究选择企业用水量比例低或无企业用水和全日供水的北京市通州区14个农村生活污水处理站进行了进水水量跟踪测定。测定时间为2018年4月至2019年3月，记录每小时的流量。测量采用分体式超声波流量计(测量范围：0~50 m³·h⁻¹；测量精度：0.5级)。通过1年典型日的污水量测定资料获得最大日污水量和平均日污水量，从而获得14个站的日变变化系数K_d值；通过最大日各个时段的污水量测定资料获得最大日最大时污水量和最大日平均时污水量，获得时变化系数K_h值；再根据各站的K_d和K_h值计算获得各站的总变化系数K_z值。

3. 结论

1)在目前相关排水设计规范中均采用直接给出总变化系数或范围的方法，然而缺少适合于农村污水处理规模(<432 m³·d⁻¹)的总变化系数值；在实际农村污水处理工程中，农村生活污水量总变化系数仍很难根据现有的规范来确定。

2)在企业用水量比例低或无企业用水和全日供水情况下，当农村生活污水日处理规模为1~400 m³·d⁻¹时，污水量总变化系数(K_z)可取值为2.28~5。

参考文献 (9)

我国农村居民生活污水量总变化系数的估算及其意义

作者简介: 缪静(1980—)，女，硕士，高级工程师。研究方向：水污染治理。E-mail：miaojing@qingyuanwater.com

通讯作者: 缪静, E-mail: miaojing@qingyuanwater.com ;