城鎮居民人均日生活（huó）汙水（shuǐ）汙染物產生量是生活汙水處理工程設計的重（chóng）要參數，也（yě）是《城鎮汙（wū）水處理提質（zhì）增效（xiào）三年行動方案(2019—2021年)》中提出的城鎮生活（huó）汙水集中收集率這一行業監管新指（zhǐ）標統計計算和汙水（shuǐ）處理行業效能（néng）評估的（de）重（chóng）要基礎指標（biāo）。但國內外關於城鎮居民人均日生活汙水汙（wū）染物產生量的相關研究不（bú）足，國內現有各種規範標準和文獻中引用的人均日生活汙水汙染物產生量數據多數（shù）借鑒外國經驗值，難以真實（shí）表征我國城鎮居民日常生活（huó）排汙情況。中國市政工程華北設計研究總院有限公司孫永利等構建了城鎮居民生活汙水汙染物產生量（liàng）測算方法（fǎ），並設計研發了成套測算裝備。該測算裝備由（yóu）汙水收集計量裝置、人員（yuán）出入監（jiān）控係統和數據處理（lǐ）平台構成，通過汙水（shuǐ）收集計量裝置收集不同時間段樓宇內居民排放（fàng）的所（suǒ）有汙水，通過人員出入監控係統（tǒng）計算該時間段樓（lóu）宇內的排汙（wū）人口當量，據（jù）此計算該時間段的人均汙水（shuǐ）汙染物產生量;將24 h劃分為多個不等的時間段，並按上述方法分別收集計（jì）算各時間段的人均汙水汙染物產生（shēng）量，加和即可求得本樓宇的居民人均（jun1）日生活汙（wū）水汙染物產生量。選（xuǎn）擇太（tài）湖流域常住人口（kǒu）達到一定規模，生活排水可全收（shōu）集、人員出入情況可全監控的居民（mín）樓（lóu）宇進行初步測試，並有望形成標準化測試（shì）方法和成套（tào）測試測算裝備，在全國範圍內開展測試工作。
前期測算方法及適用（yòng）性
發達國家通常可直接利用城鎮汙水處理廠進水水質數據反推出居民生活汙水量和汙染物濃（nóng）度（dù），據此精準（zhǔn）計算人（rén）均日生活汙水汙染物產生量，這主要得益於發達（dá）國家優良的城鎮排（pái）水係統性能和汙染物過程（chéng）衰減研（yán）究成果。但我國絕大部分（fèn）城市存在汙水收集管網不健全、管道淤泥沉積、清水入滲入流（liú）、雨汙水（shuǐ）管道錯接混接、工業廢水排入等突出問題，城鎮汙水處理廠實際（jì）進（jìn）水量和汙染物濃度並不能準確反映居民生活（huó）汙水汙（wū）染物的產排情況。
據行業專家回憶，早在20世紀七八十年代，我國曾（céng）有學者通過收（shōu）集（jí）特定人群每日糞尿排泄物的方式進行過人均生活（huó）汙水汙染物產生量的測算研究，但這種方法通常隻收（shōu）集了特定人群每日通過糞（fèn）尿排泄物所形成的汙（wū）染物（wù）量，在社會經濟（jì）尚不發達（dá），拖地、洗衣、洗澡等用水量和汙染（rǎn）物排放量不多，家庭廚房汙染占比並不突（tū）出的曆史時期，的確可以較準確地反映（yìng）城市居民生活汙水汙染物的產生情（qíng）況。但隨著居民生活水平的不斷提高，居民家庭各項用水比例發生了很大變化，家庭廚房、拖地、洗衣、洗（xǐ）澡等日常生活用水的（de）汙染物產生量已經占較（jiào）大（dà）比重，因此即使有收集和測試條件，這種方法也（yě）並不能如實反映當今（jīn）時代居民生活汙水汙染（rǎn）物（wù）的產排（pái）量特征。
第一（yī）次全（quán）國汙染源普查有力地推進了（le）居民生活汙水汙染物產排情況的測算和統計工作，最近幾年國家科研項目也增加了相關研究方向。國內高校、科（kē）研機構、行業主管部（bù）門多以居民小區出水總排口或典型居民家庭作（zuò）為測試對（duì）象，進行（háng）過汙水產排規律研究，但小（xiǎo）區出水總（zǒng）排口測算方法多數隻是通（tōng）過瞬時水樣或多個瞬（shùn）時水樣混合樣的水質測定，以及簡單的濃度加和平均和固定的人口數量進行人均日生活汙水汙染物產生量計算，基本上難以精準地進行排（pái）水計量，也無法對該（gāi）排水量所對應的人口數進行（háng）統計核算（suàn），其計（jì）算結果並不能準確表征（zhēng）城市（shì）居民生活汙染物的實際產排情（qíng）況。典型居民家庭測算方法存在樣本數（shù）量少，個體差異影響大，汙染物難以（yǐ）全麵收集等一係列問題。
2
新（xīn）測試（shì）方法構建
城鎮居民人均日生活汙水汙染物產生量也（yě）即特定人群每（měi）天產生的汙水汙染物總量與排汙（wū）人口（kǒu）總數的比值。鑒於人口流動特征，無論以樓（lóu）宇、小區、社區，還是（shì）以固定人群為監（jiān）測（cè）單位，都（dōu）很難精準收集這些特定人（rén）群24 h生活產生的所有汙水（shuǐ）汙染物，因此這並不是一種具有可操作性的測試方法。為此如何根據特定區域內（nèi）人群的（de）生活規律和人員流動特征（zhēng），將24 h時間段拆分為不同時間跨（kuà）度的多個（gè）時間間隔，精準計算每個時間間隔（gé）特定區域內的人（rén）口數量(或（huò）當量)，準確收集每個時間間隔特定區域內（nèi）居民實際排放的所有汙水，測定（dìng）汙染（rǎn）物濃度（dù），據此計算該時間間隔特定區域內居民（mín）的汙水汙染物產生總量和人均汙染物產生量。最後將（jiāng）24 h內各時間間隔的人均汙水汙染物產（chǎn）生量累加，即可計算獲得居民人均（jun1）日汙（wū）水汙染物產生（shēng）量，同理也可（kě）計算居民人均（jun1）日（rì）汙水排放量數據。
這種方法（fǎ）的假定條（tiáo）件是人在每個時間段的排汙規律不會因所處環境條件的改變而發生很大的變化，也就是說無論是在樓（lóu）宇內生活、在寫字（zì）樓辦公，還是在其他場（chǎng）合工作，其在特定時間間隔的（de）排汙行為是差不多的，因此可以根據特（tè）定時間間隔特定人群的排汙量計算該時間間隔的人均（jun1）汙水汙染物產生（shēng）量（liàng）。在這種情況下，將24h取樣周期細分為更多的時間間隔，可使每個時間（jiān）間隔的人員數量相（xiàng）對穩定，有效（xiào）解決居民樓宇人員（yuán）出入變化對測定結果的影響，使計算結果更加趨近於真實值;汙水收集計量係統達到設定容積才啟動取（qǔ）樣程序，也就是說每（měi）個時（shí）間間隔收集的水量是恒定的，時間間隔長度主要取決於樓宇內居民的實際排水（shuǐ）規律，這就意味著用水高峰期的時間間（jiān）隔縮短，用水低（dī）穀期的時間間隔延長;選擇常住人口相對較多的居民樓宇，可有效解決個體排汙差異、非常規排汙事件(如醉酒嘔吐、腹瀉（xiè）等)，或排汙行為改變對測試結（jié）果的影響問題。
實現上述功能，需（xū）要（yào）開發並設計（jì）加工滿足相關功能要求的汙水收集計量裝置、人員（yuán）出入監控（kòng）係統和統計分析平台。
2.1
汙水收集計量（liàng）裝置
汙水收集計量裝置主要由居（jū）民（mín）樓宇生活（huó）汙水提升（shēng）裝置和（hé）計量裝置兩（liǎng）部分組成，各部分實物（wù）圖詳見圖1。居（jū）民樓宇生活汙水收集提升裝置主要（yào）由水泵和調節水池組（zǔ）成，用於（yú）將（jiāng）樓宇內（nèi）居民排放的所有生活（huó）汙水(含雨水立管排放的生活汙水)及時輸（shū）送至汙水計量裝置。居民樓宇需要的生活汙水提升裝置數量（liàng）取決於樓宇內汙水（shuǐ）總管和旱季排汙的雨水立管的數量和位置分布。用於接收廚房（fáng）和衛生間排水的生活汙水收集提升裝置，需選用帶切割功能的提升水（shuǐ）泵;帶有化糞池（chí）的居民樓宇（yǔ），生活汙水收集提升裝置需設置於化糞池前;為避免漂（piāo）浮物問題（tí），原則上調節水池容積不宜（yí）過大，應以保障汙（wū）水（shuǐ）泵安全運行，汙水及時排出為基本（běn）原則。
圖1汙水收集計量（liàng）係統
汙水計量裝置主（zhǔ）要用於精準收集、計（jì）量和均勻混合每個時間間隔樓宇內居民產（chǎn）生的汙水，並自動完成每個時間間隔的取樣工（gōng）作，主要由進出水管、取樣池、取樣調節池、采樣器等功能（néng）單元構成。雖然也（yě）可使用在線分析儀表代替采樣器完成測試工（gōng）作，但為確保實驗數據的準確性（xìng），原則上推薦利用采樣器的標準取樣程序進行自動取樣，並交由有資質的化驗室進行（háng）分析化驗。
取樣池容（róng）積應（yīng）根據樓宇內常住人口數量、居民生活汙（wū）水排放特征和國內外（wài）市（shì）場上可選用自動采樣器取樣瓶數量確定，鑒於自動采樣器取樣過（guò）程及相關泵閥開關時（shí）間要求，取樣池停留時間以40 ~ 60 min，水量變化係數以不低於1.5為宜，取樣池（chí）內需設置攪拌機、液（yè）位計、閥門控製的排水管（guǎn）等;取樣調節池用於取樣期間居民排放汙水的臨時存（cún）儲，一般可按15 ~ 20 min停留時間或取樣池容積1/3設計（jì）;按設計液（yè）位、時間周期和特（tè）定啟動條件三種方式設置取樣程序，為保障樣（yàng）品的均勻性，原則上取樣前（qián）應設置3~ 5 min的混合（hé）攪拌時間;取樣程序結束後排空取樣池，開啟取樣調節（jiē）池閥門，進入下一（yī）個取樣時間間隔。
2.2
人員出入監（jiān）控係統
城鎮居民人均日生活汙水汙染（rǎn）物產生量測算需要的（de）另一個重要數據是每個取樣時間間隔（gé）內的排汙人（rén）口當量，也即產生該排汙量的（de）人口數量，由取（qǔ）樣（yàng）時間間隔起（qǐ）始點的人口基準值和該時間間隔內出入樓宇人員停留時間的折算當量計算，各時間間隔的起點和終點由計量裝置（zhì）的取樣程序確定。第一次取樣前需對樓宇內的人口基準（zhǔn）值進行摸底調查，以後各取樣時間間隔起始點的人口基準值由人員出入監控係統自（zì）動統計計算;各時間間隔內進出人員的折算當量（liàng）可由該時間間隔（gé）內所（suǒ）有（yǒu）進入樓宇人員自進入樓宇到本次時間（jiān）間隔結束的時間總和，扣減所（suǒ）有離開樓宇人員自離（lí）開（kāi）樓宇到本次時間間隔結束的時間總和，除以該時間間（jiān）隔總時長計算獲得，計算結果為正值代表（biǎo）該時間間隔（gé）排汙人口（kǒu）當量增加，負值代表該（gāi）時間間隔排汙人口當量減少。以某（mǒu）城市樓宇為例，如2:00—3:00取樣時間間隔內，2:15有10人離（lí）開樓（lóu）宇，則10人離（lí）開樓宇到本次時間間隔（gé）結束的總時間為10*45 min=450 min;2:45有20人進入樓宇，則20人（rén）進入樓宇到本次時間間隔結束（shù）的總時間為20*15 min=300 min，據此可計算2:00 ~ 3:00取樣時間間隔內出入樓宇人員停留（liú）時（shí）間為300-450=-150 min，人口當量為-150/60=-2.5，如2:00 ~ 3:00取樣時間間隔起始點人數200人，則該時間間隔（gé）的（de）人口當量為200-2.5=197.5人。
鑒於居民樓宇人員進出情況的特殊性，為盡量降低對樓宇內居民生活的影響，原則上該人員出入監（jiān）控係統不做人員身份識別，不（bú）做每個個體在樓宇內停留時間的（de）具體分析，隻記錄每個時間點的人員進出數量，也就是說人員出入監（jiān）控係統隻記（jì）錄某時間點（diǎn）有多少人員進入（rù）樓宇，有多少人員離開樓宇。
2.3
數據計算平台
在取樣階（jiē）段（duàn），汙水收集計量裝（zhuāng）置（zhì）和人員出入監控係統是兩個獨立運行的係統，但每次取樣時間間隔的起始和終（zhōng）止時間是由汙水收集計量裝置的控製係統決定的，也就是說人員出入監控係統的排汙（wū）人口當量數據計算有賴（lài）於汙水收集計量裝置（zhì）提供的起始和終止時間。但受限於樓宇內頻繁的人員（yuán）流動和（hé）不同時間段人均用水量的明顯變化，通常難以人為控製汙水收集計（jì）量裝置每個時間間（jiān）隔的起始和終止時間，並根據起始和終止時間人工統計計算每個時間間隔（gé）內的人口當量變化情況（kuàng），為此需（xū）建立數據（jù）計算平台（tái），實現汙水收集（jí）計（jì）量（liàng）裝置和人（rén）員出入（rù）監控係統的功能耦合，自動根據汙水收集計量裝置反饋的起始和終止時間，計算每個時間間隔（gé）的人口當量，並結合人工輸入的第一次取樣前摸底調查的樓宇內人口基準值和每個時間間隔的汙（wū）染（rǎn）物濃度化驗值，自動進行人均日汙水汙染物產生量、人均日排水量等指（zhǐ）標的計（jì）算。
3
試驗樓宇要求
鑒於對（duì）人員出入情（qíng）況的監控要求和汙水輸送過程（chéng）的無損耗控製要求，本方法主要用於對（duì）獨棟樓宇或滿（mǎn）足樓宇（yǔ）選擇要求，距離（lí）較近的數棟樓宇（yǔ）進行測試，不適用於小區總排放口測試。
為保（bǎo）障被測試（shì）樓宇生活汙水的全收集（jí），原則上被測（cè）試樓宇應以高層建築為主。鑒於（yú）多數樓宇排（pái）水需使用汙水提升裝置，為降低係統複雜性，應盡量選擇旱季汙水排放口(不含雨水立管)不超過3個的居民樓宇，排放口相對較多（duō）時，可結合實（shí）際條件對多（duō）個排放口進行（háng）合並收集（jí），並做好各（gè）項防倒流措施。
為避（bì）免個別居民非正常狀況對測試結果的影響，應盡量選擇常住人口數量相對較多的樓宇，結合前（qián）期調（diào）研結果，所選擇居民樓宇的入（rù）住戶數應不少（shǎo）於120戶，或常住（zhù）人口應不少於（yú）300人，單棟樓宇不能達到常住人口數量（liàng）要求的（de），也可選擇周邊區域（yù）內多個符合條件的樓宇開展聯合（hé）測試（shì）。
為確保對樓宇內的人員出入情況進行連續監控和精準統計（jì）計算，原則上所選樓（lóu）宇的人（rén）員出入口數量不宜超過5個。
汙水收集計量係（xì）統需要約1個常規車位的安裝空間，居民小區應具備裝置（zhì）運（yùn）輸和吊裝條件;為（wéi）降低汙水提升管道對測試結果的影（yǐng）響，計量裝置安裝點與汙水排放口之（zhī）間的最大距離原則（zé）上應不超過50 m。
4
結語
作為城鎮居民生活（huó）汙水收集率行業管理指標的重要基礎指標（biāo），城鎮居民日生活汙水汙（wū）染物產生（shēng）量的準確計量已經成為提升（shēng）行業管理能力和水平的（de）重要問（wèn）題。所提出的居（jū）民日生活汙水汙染物（wù）產生（shēng）量測算係統設計方案已於2019年（nián）5月得到專家認可，並耗時（shí）3個多月完成了試（shì）驗場地選擇、設備（bèi）產品研發和測算平台開發工作，9月初在太湖流域某城市居民小區進行了裝置安裝和試驗性測試，已經成功完成近10次的24 h取樣測試（shì），基本實現預期目標。目前正在對測試數據進行分析研究，相關結果將在《中國給水排水》雜誌陸續發布。接下來，將進一步加（jiā）強對相關設備產品和測算平台的研究開發和標準化工作，並選擇全（quán）國不同地區、不同類型的（de）城市樓宇開展測試工作。
