城鎮居（jū）民人（rén）均（jun1）日生活汙水汙染物產生量是生活汙水處理工程設計的重要參（cān）數，也是《城鎮汙（wū）水（shuǐ）處理提質增效三年行動方（fāng）案(2019—2021年)》中提出的城鎮生活汙水集中收集率這一行業監管新指標統計計算和汙水處理行（háng）業效能評估的重要基（jī）礎（chǔ）指標。但國內外關於城鎮居（jū）民人均日生活汙水汙（wū）染物產生量的相關研究不足，國內現有各（gè）種規（guī）範標準和文獻中（zhōng）引用的人均日生（shēng）活汙水汙染物產生量數據（jù）多數借鑒外國經驗值，難以真實表征我國城鎮居民日常生活排汙情況（kuàng）。中國市政工程華（huá）北設計研究總院有限（xiàn）公司孫永利（lì）等構建了城鎮居民生活（huó）汙水汙染物產生量測算方法，並設計研發了成套測算裝備。該測算裝備由汙水（shuǐ）收集計量裝置、人員（yuán）出入監控係統和數據處理（lǐ）平台構成，通過汙水收集計量裝置收集不同時間段樓宇內居民排（pái）放的所有汙水，通過人員出（chū）入監控係（xì）統計算該時間段樓宇內的排汙人口當量，據此計算該時間段的（de）人均汙水汙染物產生量;將24 h劃分為多個（gè）不（bú）等的時間段，並按上述方（fāng）法分別收集（jí）計（jì）算各時間段的人均汙水汙染物產生量，加和即可求得（dé）本樓宇的居民（mín）人均日生活汙（wū）水汙染物產生量（liàng）。選擇（zé）太（tài）湖流（liú）域常住人口達到一定規（guī）模，生活排水可（kě）全收集、人員出入情況可全監控的居民樓宇進行初步測試，並有望（wàng）形成標準化測試方法和成套測試測算裝備，在全（quán）國範圍內開展測試工作。
前期測算方法及（jí）適用性
發達國家通常可直接利用城（chéng）鎮汙水處理廠進水水質數據反推出居民生活（huó）汙水量和汙染物濃度（dù），據此精準計算人均日生活汙水汙染物（wù）產生量，這主要得益於發達（dá）國家優良的城鎮排水係統性能和汙染物過程衰（shuāi）減研究成果。但我（wǒ）國絕大部分城市存在汙水收集管網不健全、管道淤泥沉積、清水入滲（shèn）入流、雨（yǔ）汙水管道錯接混（hún）接、工業（yè）廢水排入等突出問（wèn）題，城鎮汙水（shuǐ）處理廠實際進水量和汙染物濃度並不能準確反映居民生活汙水汙染物的產排情（qíng）況。
據行（háng）業專家回憶（yì），早在20世紀七八十年代，我國曾有學者通過收集特定人群每日糞尿排泄物的方式進行過（guò）人均生（shēng）活汙水汙染物產（chǎn）生量的測算研究，但這種（zhǒng）方法通常隻收（shōu）集了特定人群（qún）每日通過糞尿排泄物（wù）所形成的汙染物量，在社會經濟尚不發達，拖地、洗衣、洗澡（zǎo）等用水量和汙染物排放量不（bú）多，家庭廚房汙染占比並不突出的（de）曆史時（shí）期，的（de）確可以（yǐ）較準確地反映城市居民生活汙水汙染物的產生情況。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（dì）、洗衣、洗澡等日常生活（huó）用水的汙染物產生量已經占較大比重，因此即使（shǐ）有收集和測試條件，這種方法也並（bìng）不能如實（shí）反映當（dāng）今時代居民（mín）生活汙水汙染（rǎn）物的（de）產排（pái）量特（tè）征。
第（dì）一次全國汙染源普查有力地推進了居民生活汙（wū）水汙染物（wù）產（chǎn）排情況的測算和統計工作，最近（jìn）幾年（nián）國家科研項目也增加了相關研究方向。國內高校、科研機構、行業主管部門多以居（jū）民小區出水總排口或典型居民家庭作（zuò）為測試對象，進行過汙水產排規律研究，但（dàn）小區出水總排口測算方法多數隻是（shì）通過瞬時水（shuǐ）樣或多個瞬時水樣混合樣的水質測定，以及簡單的濃度加和平均和（hé）固定的人口（kǒu）數量進行人均日生活汙（wū）水汙染物產生量計算，基本上難以精準地進行排水（shuǐ）計量，也無法對該（gāi）排水量所對應的人口數進行統計（jì）核算（suàn），其計算結果（guǒ）並不能準確表（biǎo）征城市居民生（shēng）活汙染物的實際產排情況。典（diǎn）型居民家庭測算方（fāng）法存在樣本數量少，個體差異影響大，汙染物難以全麵收（shōu）集等一係列問題。
2
新測試方法構建
城鎮居民人均日生活汙水汙染物產生量也即特定（dìng）人群每天產生的汙水（shuǐ）汙染物總量與排汙人口總數的比值。鑒於人口流動特征，無論以樓宇、小區、社區，還是以固定人群為監測（cè）單（dān）位，都很難（nán）精準收集這些特（tè）定人群24 h生活產生的所（suǒ）有汙（wū）水汙染物，因此（cǐ）這並不（bú）是一（yī）種具有可操作性的測（cè）試方法。為此（cǐ）如何根據特定區（qū）域內人群的生（shēng）活規律和人員流動特征，將24 h時間段（duàn）拆分為不同時間跨度的多個時間間隔，精準計算每個時（shí）間間隔特定區域（yù）內（nèi）的人口數量(或當量)，準確收集每個時間間（jiān）隔特定區域內（nèi）居民實際排放（fàng）的所有汙水，測定汙染物濃度，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24 h內各時間間隔的人均汙水汙染物產生量（liàng）累加（jiā），即可計算獲得居民人均日汙水汙染物產生量，同理也可計算居民（mín）人均日汙水排（pái）放量數據。
這種（zhǒng）方法的假（jiǎ）定條件是（shì）人在每個時間段的排汙規律不會因所處環（huán）境條件的改變而發生很大的變（biàn）化，也就（jiù）是說無論是在樓宇內生活、在寫字（zì）樓辦公（gōng），還是在其他場合工作，其在特定時間間隔的排汙行為（wéi）是差（chà）不多的，因此可以根據特定時間間隔特（tè）定人群的排汙量計算該時間間隔的人均汙水汙染物產生量。在這種（zhǒng）情況下，將24h取樣周期細（xì）分為更多的時間間隔，可使每個時間間隔的人員數量相對（duì）穩定，有（yǒu）效解決居民樓宇人員出入變化對測定結果的影響，使計算（suàn）結果更加趨近於真實值;汙水收（shōu）集計量（liàng）係統達到設定容積才啟動取樣程序，也就是說每個時間（jiān）間隔收集（jí）的水（shuǐ）量是恒定的，時間間隔長（zhǎng）度（dù）主要（yào）取決於樓宇內居（jū）民的（de）實際排水規律，這就意味著用（yòng）水高峰期的時（shí）間間隔縮短，用水（shuǐ）低穀期的（de）時間間隔延長;選擇常住人口相對較多的（de）居（jū）民（mín）樓宇，可有效解決個體排汙（wū）差異、非常規排汙事件(如醉酒嘔吐、腹瀉等)，或排汙行為改變對測試（shì）結果的影響問題。
實現上（shàng）述功能（néng），需（xū）要開發並設（shè）計加工滿足相關功能要求的汙水收集計量裝置、人（rén）員出入監控係統和統計分析平台。
2.1
汙水收集（jí）計量裝置
汙水收集計量裝置（zhì）主要由居民樓宇生活汙水提升裝置和計量裝置兩部分組成，各部分實物圖詳見圖1。居民樓宇生（shēng）活汙水收集提升裝置主要由（yóu）水（shuǐ）泵（bèng）和調節水池組成，用於將樓（lóu）宇內居民排放的所有（yǒu）生活汙水（shuǐ）(含雨水立管排放的生活汙水)及（jí）時輸送至汙水計量（liàng）裝置。居（jū）民樓（lóu）宇需要的生活汙水提升裝置（zhì）數量取決於樓宇（yǔ）內汙水總管（guǎn）和旱季排汙的雨水立管的數量和位置分布。用於接收廚房和衛生間排水的生活汙水收集提升裝（zhuāng）置，需選用帶切割功能的提升水泵;帶有化糞（fèn）池的居民樓宇，生活汙水收集提（tí）升裝置需設置於化糞池前;為避免漂浮物問題，原則上調節（jiē）水池容積不宜過（guò）大，應以保障汙水泵安全（quán）運行，汙水（shuǐ）及時排出為基本原（yuán）則。
圖（tú）1汙水收集計量係統
汙水計量裝置主要用於精準收集、計量和均勻混（hún）合每個時間間（jiān）隔樓宇內居民產生的汙（wū）水，並自動完（wán）成（chéng）每個（gè）時間間隔（gé）的取樣工作，主要由（yóu）進出水管、取樣池、取樣調節池、采樣器等功能單元構成。雖然也可使用在線分析儀表代替采樣器完成測試工作，但為確保（bǎo）實驗數據的準確性，原則上推薦（jiàn）利用采樣器的標準取樣程序進（jìn）行自動取（qǔ）樣，並交由有資質的化驗室進行分析化驗。
取樣池容積應根據樓宇內常住人口數（shù）量、居民生活汙水排放特征和國內外市（shì）場上可選用自動采樣器取（qǔ）樣瓶數量確定，鑒於自動采樣器取樣（yàng）過程（chéng）及相關泵閥開關時（shí）間要求（qiú），取樣池停留時間以40 ~ 60 min，水（shuǐ）量（liàng）變化係數以不低於1.5為宜，取樣池內需（xū）設置攪（jiǎo）拌機、液位計、閥門控製的排水管等;取樣調節池用於取樣（yàng）期間居（jū）民排放汙水的臨時存儲，一般可按15 ~ 20 min停（tíng）留時間或取樣池容積1/3設計;按設計液位、時間周期和特定啟動條件三種方式設置取樣程序，為保障樣品的均勻性，原則上取樣前應設置3~ 5 min的混合攪（jiǎo）拌時間（jiān）;取樣程序結束（shù）後排空取樣池，開啟取樣調節池閥門，進入下一個取（qǔ）樣時間間隔。
2.2
人員出（chū）入監控係統
城鎮居民人均（jun1）日生（shēng）活汙水汙染物產生量測算需要的另（lìng）一（yī）個重要數據是每個取樣時間間隔內的排汙人口當量，也即產生該排汙量的人口數量，由（yóu）取樣（yàng）時間間隔起始點的人口基準值和該時間（jiān）間隔內出入樓宇人員停留時間的折算當量計算，各時間（jiān）間隔的起點（diǎn）和終點（diǎn）由計（jì）量裝（zhuāng）置的取樣程（chéng）序確定。第（dì）一次取（qǔ）樣前需對樓宇內的人口基準值進行摸底調（diào）查，以後各（gè）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動統計計算;各（gè）時間間（jiān）隔內進出人員的折算當量可由該時間間隔內（nèi）所有進入樓宇人員自進入樓宇到本次時間間（jiān）隔結束的時間總（zǒng）和，扣減所有離開樓宇人員自離開樓宇到本次（cì）時間（jiān）間隔結束（shù）的時間（jiān）總和，除以（yǐ）該時間間隔總時長計算（suàn）獲得，計算結果為正值代表該時間間隔（gé）排汙人口當量增加（jiā），負值代表該時（shí）間間隔排汙人口當量減少。以某（mǒu）城市樓宇為例（lì），如2:00—3:00取樣時間間隔內，2:15有10人離開樓宇，則10人離開樓宇到（dào）本次時（shí）間間隔結束的總（zǒng）時間為10*45 min=450 min;2:45有20人進入樓宇，則（zé）20人進入樓宇到本次（cì）時間間隔結束的總時間為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）時間為300-450=-150 min，人口當量為-150/60=-2.5，如2:00 ~ 3:00取樣（yàng）時間間（jiān）隔起始點人數200人，則該時間間隔的人口當量（liàng）為（wéi）200-2.5=197.5人。
鑒（jiàn）於居民樓宇人（rén）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控係統不做（zuò）人員身份識別，不做每個個體在樓（lóu）宇內停留時間的具體分析，隻記錄每個時間（jiān）點的人員進出數量，也就是說人員出入監控係統隻記（jì）錄某時間點有多少人員（yuán）進入樓宇，有多少人員離開樓宇。
2.3
數據計算平台
在取（qǔ）樣階（jiē）段，汙水收集計量（liàng）裝置和人員出入監控係統是兩個獨立運行的係統，但每（měi）次取樣時間間隔的起始（shǐ）和終止時間是由汙水收集計量裝置的控製係統決定的，也（yě）就是說人員出入監（jiān）控係統的排汙人口當量數據計算有賴（lài）於汙（wū）水收集（jí）計（jì）量裝（zhuāng）置提供的起始和終止時間。但受限於樓宇內頻繁的人員流動和（hé）不同時間段人均用水量的明顯變化，通常（cháng）難以人為控製汙水收集計量裝置每個時間間隔的起始和終（zhōng）止時間，並根據起始和終止時間人（rén）工統計計算每個時間間隔內的人口當量變化情況，為此需建（jiàn）立數據計算平（píng）台，實現汙水收集計量裝置和人員出入監控係統的（de）功能耦合，自動根據汙水收集計量（liàng）裝置反饋的起始和終止時間，計算（suàn）每（měi）個時間（jiān）間隔的人口當量，並結合人工輸入（rù）的第一次取樣前摸底調查（chá）的樓宇內人口基準值和每（měi）個（gè）時間間隔的（de）汙染物（wù）濃度化驗值，自動進行人均日汙水汙染物產生量、人均日排水量等指標的計（jì）算。
3
試（shì）驗樓宇要求
鑒於對人員出入情況的（de）監控要求（qiú）和汙水輸送過程的無損耗控製要求，本方法主要用於對獨棟樓宇或（huò）滿足（zú）樓宇選擇要求，距離較近的（de）數棟樓宇進行測試，不適用於小區總排放口測試。
為保障被（bèi）測試樓宇生活汙水的全收集，原則上被測試樓宇應以高層建築為主。鑒於多數（shù）樓宇排水需使用汙水提升裝（zhuāng）置，為降低係統複雜性，應盡量選擇旱季汙（wū）水排放口(不含雨水立管)不超過3個（gè）的居民樓（lóu）宇，排放（fàng）口相對較多時，可結合實際（jì）條件（jiàn）對多個排放口進（jìn）行合（hé）並收集，並做好各項防倒（dǎo）流措施。
為（wéi）避免個別居民非（fēi）正常狀（zhuàng）況對測試結果的影響，應盡（jìn）量（liàng）選擇常住人口數量相對較多的樓宇，結合前期調研結果，所選擇居民樓（lóu）宇的入住戶數應不少於120戶，或常住人口應不少於300人，單棟樓宇不能達到常住人口數（shù）量要求的，也可選（xuǎn）擇周邊區域內多個符合條件（jiàn）的樓宇（yǔ）開（kāi）展聯合測試。
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計算，原（yuán）則上所選樓宇的人員出（chū）入口數量不宜超過5個。
汙水（shuǐ）收集計量係統需要約1個常規車位的安裝空間，居民小區（qū）應具備裝（zhuāng）置運輸和吊裝條件（jiàn）;為降低汙水提升管道對測試結果的影響，計量裝（zhuāng）置安裝點與汙水排放口之間的最大距離原則上應不超過50 m。
4
結語
作為城鎮居民生活汙水收集率行業管理（lǐ）指標的重要基礎指（zhǐ）標（biāo），城鎮居民日生活汙水汙染物產生量（liàng）的準確計（jì）量（liàng）已經成為提升行業管理（lǐ）能力（lì）和水平的重要問題。所提出的居民日生活汙水汙染物產生量測算係統設計方案已於2019年5月得到專家認可，並耗時3個多月（yuè）完成了試驗場地選擇、設備產品（pǐn）研發和測算平台開發工（gōng）作，9月（yuè）初在太湖流域某城市居民小區進行了裝置（zhì）安裝和試驗性測試，已經成功完成近10次的24 h取樣測試，基本實現預期目標。目前（qián）正在對測試數據進行（háng）分析研究，相關結果將在《中國給水排水》雜誌陸續發布。接（jiē）下（xià）來（lái），將進一步加強對相關設備產品和測算平台（tái）的研究開發和標準化工作，並選擇全國不同地區、不同類型的城市樓宇開展測（cè）試工作。
