陸永生 胡龍興 (上海大學環境科學與工程系，上海200072)
Lu Yongsheng Hu Longxing (Department of Environmental Sciences and Engineering)

陳瑋 (上海鴻程環境工程有限公司，上海200083)
Chen Wei (Shanghai Hongcheng Environmental Engineering Co. Ltd)

　　摘要：從污水在下水道中的流經時間、流動狀態、微生物存在情況、其中水質變化規律等說明下水道的污水凈化能力，指出污水在下水道中的流經時間、流動狀態，具備了類似自然界中水體凈化所必需的條件；下水道中水質變化規律雖與河流凈化機理及活性污泥反應動力學模式等不盡相同，但變化客觀存在，可將其與污水處理廠視作一個整體。
　　關鍵詞： 下水道 流經時間 流動狀態 微生物 生物轉化

1.前言

　　城市排水系統由排水的匯集、輸送、提升、處理和附屬設備等所組成^[1]。一般，排水管網系統（下水道）與污水處理廠等各自的功能十分明確。以往人們對下水道的認識，一般只停留在水力學方面，僅僅是污水處理廠的污水供應系統；污水處理過程中污染物的去除和轉化效率被認為是取決于污水處理廠的運行管理。然而，事實上污水處理過程涵蓋了整個排水系統，污水在漫長的下水道中的輸送過程中同樣會發生水質變化，而這種水質凈化作用，往往被人們忽略，因此，對下水道進行重新認識，將其和污水處理廠視為一個整體，是非常必要的。

2.下水道的污水處理能力

　　下水道的污水處理能力一般可考慮為以下3個方面： 1 污水的流經時間； 2 污水的流動狀態； 3 污水及下水道中的微生物存在情況^[2]。
　　2.1 流經時間
　　下水道的鋪設長度決定污水的流經時間。以虹口區為例，2000年市政設施統計數據表明：在該區境內的污水總管長度為66246米，管徑450～1200mm不等。假定某污水塊流經管道的距離為總管長度的1/20，那么，污水從排放口至污水處理廠的流經距離約為3312.3m。根據TJ14-74中關于污水管在設計充滿度下的最小設計流速的規定，取0.8m/s估算，污水平均流經時間約1.15h。

表1 流經時間與二級生化處理時間的比較 項目 流經/處理時間（h） 流經時間/處理時間（%） 標準活性污泥法^[3] 6～8 19.2～14.4 A-B法^[3] A：0.5～0.75 B：2.0～4.0 A：230～153 B：57.5～28.8 污水在下水道流經時間 1.15

　　從表1可以看出，與標準活性污泥法及AB法的處理時間比較，污水在下水道中流經時間比較長，意味著將下水道作為污水處理設施利用起來是完全可能的。上海中華造船廠利用污水在長距離的下水管道中相當可觀的過水表面積，足夠的流經時間，稍加改變建成了下水道式“隔油池”^[4]，監測數據表明：處理前含油濃度100mg/L，經過處理后始終小于10mg/L。
　　2.2 流動狀態
　　一般，污水中含有較多的有機物、無機物雜質，但這些物質所占的比例很小，污水中的主要成分是水（約占99%以上），因此，將污水按一般水看待，符合一般水力學的水流運動規律。
　　污水在下水道中流動，流量是變化的，又由于流行水流轉彎、交叉、變徑、跌水等水流狀態的變化，流速也在變化，這和自然河流的流動狀態極為相似。正是污水這種流動狀態，具備了類似自然界中水體凈化所必需的條件。從這一點來看，下水道作為污水處理設施來利用是可行的。
　　2.3 微生物
　　自從A-B法污水處理工藝出現以來，人們對下水管道中水質的生物凈化有所認知^[5]。GutekLlnst、Ln schkn等對受到重金屬或氯代烴污染的下水道系統中的生物膜曾有過研究，發現這些污染物以吸附的方式粘著在生物膜上。Guteunst報告了有關受到輕微污染的生活污水或受重金屬污染的工業廢水的下水道中生物膜的細菌、原生動物和后生動物的數據^[6]。但國內外研究下水道中的微生物對有機物質的轉化規律還是較少，對影響下水道中污水水質的物理、化學和生物過程缺乏足夠的了解和認識，研究下水道中微生物對污水的轉化作用以及所需的環境條件更是鮮有報道。
　　人們對下水道中微生物的研究僅僅停留在利用其作為原始菌液方面，經過了篩選馴化后的菌種再利用到污水處理工藝中，而沒有將下水道作為污水處理設施來處理，下水道充其量是菌種的富集地。如任源等^[7]采取某農藥廠下水道中的污泥進行苯胺分解菌的馴化篩選研究；李湛江等^[8]利用下水道中的污泥篩選分離馴化得到了硝基苯降解菌。
　　但是從以上的研究結果可以看到：下水道中的微生物比較豐富，而且經過篩選、馴化后能應用于污水處理工藝。這也意味著，對下水道結構稍加改造，直接在下水道中利用其污泥中的微生物進行馴化，把下水道作為污水處理的預處理場所成為可能。

3.下水道中水質變化

　　3.1 忽略緣由
　　人們提及污水處理時，往往將目光注重于污水處理工藝流程的去除效率；考慮水質變化規律時，也是把污水處理廠的集水池或調節池等中的水質情況視作初始。因此，有關環境影響評價、污水處理工藝流程設計等，所謂的原水水質往往被定義為進入污水處理工程收集調節設施的水質情況，忽略了污水通過下水道輸送過程中的水質變化。
　　以前，污水排放源相對分散，城市下水道、污水收集系統等的建設明顯滯后，生活小區、工礦企業等采取污水就地就近處理的措施，以此來降低污水對受納水體的污染負荷，減少環境污染事件的發生。在采取污水就地就近處理措施的過程中，由于污水的輸送管道相對來說比較短，污水的發生量存在一定的時變化系數，及產生的污水水質的波動現象，因此在下水道中污水水質的物理、化學、生物過程表現得不明顯，其中污水水質的變化規律被人們忽略是在所難免的。
　　1983年，上海市政府對污水治理提出“綜合治理，管治并舉”的方針，采取分流制和合流制并存，集中和分散相結合的原則，以集中治理為主進行建設。隨著污水集中處理設施的建成投入使用，排水體制的不斷完善，下水道鋪設長度也大幅度增加，污水在下水道中的流經時間延長，流動狀態發生變化，水量水質的調節功能有所體現，其水質的變化規律就不容忽視了。
　　3.2.變化規律
　　為了弄清下水道的凈化機理，日本應用了河流的凈化模式，研究^[2]指出：在落差多，通風好的管道內，若停留時間3h，水溫15℃，其溶解性COD可去除24%；模擬實驗中，得到了水溫29～33℃的條件下COD可去除49～63%，其值為46～61mg/L的結果。
　　Henze等^[9]在研究下水道問題時，將下水道中微生物增殖和有機物降解的概念建立在活性污泥反應動力學基礎上。Bjerre等^[10,11]發現：污水在下水道輸送過程中，其中的有機物質會發生生物轉化，這種轉化與水中的生物量、管壁生物膜和管中沉淀物有關；對易生物降解的有機物的去除、轉化是與溶解氧濃度密切相關的，其COD降解率接近40%；厭氧條件下會有硫化物產生；利用活性污泥反應動力學可以模擬上述生物轉化規律，只不過水解階段由三個階段來替代。
　　實際上，不管是河流凈化模式還是活性污泥反應動力學模式，都說明下水道中有機物質的生物轉化現象是存在的，只是在下水道中有機物質的轉化規律及沉淀物對水質的影響等方面存在理論概念上的差異，但這種差異無法抹殺水質變化的客觀存在，也不防礙把下水道視作污水處理系統的一部分。

4.結語

　　1 、污水在下水道中的流動狀態，具備了類似自然界中水體凈化所必需的條件，而且流經時間比較長，意味著將下水道作為污水處理設施利用起來是完全可能的。
　　2 、下水道中的微生物比較豐富，經過篩選、馴化后能應用于污水處理工藝。
　　3 、下水道中水質變化規律，雖與河流凈化機理及活性污泥反應動力學模式等不盡相同，但水質變化客觀存在，可將其與污水處理廠視作一個整體。

參考文獻

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2 李左芬譯.在下水道進行污水處理的可能性. 市政工程國外動態, 1999(1):18～19
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4 柯琪朗.下水道式“隔油池”. 環境污染與防治, 1994,16(3):23～25,12
5 孫力平,馬耀平,侯紅娟等.下水道中污染物質的轉化過程.中國給水排水,2001,17(9):67～69
6 周春生,趙健編譯.下水道生物膜和活性污泥中異養細菌的種群密度及酶活性.國外建筑與城鄉建設,1995,(3):40～46
7 任源,吳超飛,韋朝海.苯胺分解菌的馴化篩選研究.環境科學研究,1998,11(4):3～5
8 李湛江,韋朝海,任源等.硝基苯降解菌生長特性及其降解活性.環境科學,1999,20(5):20～24
9 Henze,Mogens. Characterization of wastewater for modelling of activated sludge processes. Water Science and Technology, 1992,25(6):1～15
10 Bjerre H. L., Hvitved-Jacobsen T., Schlegel S.,et al. Biological activity of biofilm and sediment in the Emscher River, Germany. Water Science and Technology, 1998,37(1):9～16
11 Bjerre H. L., Hvitved-Jacobsen T., Teichgraber B., et al. Modeling of aerobic wastewater transformations under sewer conditions in the Emscher River, Germany. Water Environment Research,1998,70(6):1151～1160

Sewer -- the Great Stage for Wastewater treatment

Abstract： Studies on purification in sewer pipe were present, including: wastewater resistance time, fluid state, microorganism, and water quality transformation. It was found that the wastewater resistance time and fluid state in sewer pipe were suitable for the model simulations of the nature river. Therefore, The activated-sludge concept or the river purification mechanism for modeling the water quality transformation can be used for the sewer pipe, although they were not quite the same. Thus, the sewer system and the wastewater treatment plant can be regarded as a whole.

Keyword： sewer resistance time fluid state miroorganism biotransformation

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第一作者陸永生，男，1971年生，1994年7月畢業于上海大學，碩士，工程師。