污水检查井内氧组分调查分析

中国市政工程华北设计研究总院有限公司，陕西 西安 710018

1 不同区域污水检查井内氧组分分布调查

目前，国内外对污水管道内氧组分的调查较少，全面调查某区域污水管道内氧组分分布情况将耗费大量的人力和物力，污水成分不同管内淤泥沉积不同，管内微生物对有机物降解后释放的气体组分也不同。为此，文章调查了西北某地区代表性的医院、商业区、居民区周边部分污水检查井内氧组分分布情况。整个检测点的选择遵循代表性、可行性等原则，调查时间为9月，平均气温32℃，采用JSA抽吸式测氧仪（精度0.3%）在每次实验前校核。污水检查井内氧组分分布如表1所示。

表1 污水检查井内氧组分分布

由表1可知，污水检查井及污水管道运行时间为2～3年，检查井盖小孔为堵塞，井室深度为2.0～4.2m。不同区域污水检查井氧组分分布接近空气中含量，且井室自上而下分布较为均匀。商业区周边污水检查井内氧组分含量较其他区域均匀，与空气中氧组分差值较大。商业区内污水含有机沉淀物较多，淤积至管底的沉泥较多，底部沉泥中好氧微生物消耗氧气，气水界面处发生质量传递，空气中氧组分溶解在污水中，导致污水管道上部及检查井内氧组分含量减少。居民区周边污水检查井内氧组分接近空气中含量，较其他几个区域变化较小。居民区排水规律性明显，污水组分较为单一，发生淤积情况较少，污水管道内消耗氧组分的生物反应概率较低，因此氧组分含量接近空气中含量。

2 不同水流流态对污水井内氧组分的影响

污水检查井内氧组分变化的影响因素较多，有研究表明，污水管道内生物降解速率与管内生物群落、管底生物膜、沉积有机物等有关[1]。此次调查选取居民区周边分流制污水检查井内主管道顶平接、跌水连接处井内氧组分变化情况。调查管道运行时间为2～3年且管内底淤积情况不明显，时间为8—10月，每次检测后用橡皮泥堵密封检查井盖小孔。管顶平接井内氧组分分布如图1所示，由图1可知，15d后污水井内氧组分含量增加且分布均匀，接近空气中含量。一方面，监测时间为降雨过后，在居民区上游可能存在雨污混接，导致污水管道流量增加，管底冲刷严重，地面雨水卷吸大量空气进入污水管道，气水混合物在移动过程中气体逐渐释放在污水管上部净空区域。另一方面，9月中旬正值人员流动大、排水较密集，污水管内水位波动较大时极容易形成淤积现象，污水管道内发生好氧生物反应概率提高，60d后井内氧组分含量逐渐降低且在井内分布均匀[2]。

图1 管顶平接井内氧组分分布

跌水连接井内氧组分变化规律如图2所示，由图2可知，随监测时间的延长污水井内氧组分含量逐渐增加且井内氧组分含量分布不均，降雨过后井内氧组分总量高于初始，30d之后井内氧组分总量持续上升。一方面，井内污水流量增加，井内跌水扰动加剧，井盖与井座接触边缘有部分空气进入。另一方面，井内氧组分含量在水面表层附近较少，跌落水流长时间冲击检查井垫层，卷吸部分气体进入井内，气水混合物在井内发生质量交换，导致水面附近氧组分逐渐减少。

图2 跌水连接井内氧组分变化规律

3 管道淤积时检查井内氧组分调查

污水干管管径较大，管内水流流速小，长距离输运后井内淤积严重，加之管道清淤不及时等原因，输运污水过早出现堵塞溢流等现象。污水管内流速变小时，水流中悬浮颗粒物质极易沉降，干管下游管内淤泥沉积厚度越大[3]。此次观测污水检查井位于主干管位置，管道直径为1000mm，检测井深6.7m，初始井盖小孔堵塞，监测时间为60d，不同监测断面处氧组分分布如图3所示。

图3 管顶平接井内氧组分随时间变化

由图3可知，初始井内氧气含量由井盖至井内底污水表层，氧含量逐渐降低。堵塞15d后，井盖至井底4m处氧气含量增加，一方面，暴雨过后上游合流制排水管网流量剧增，管内水流扰动加剧，对管底沉积物冲刷严重，管内发生厌氧消耗氧组分的生物反应概率较低。另一方面，降雨过后管内水质有一定变化，地面径流将大量金属污染物（如铜、铅、锌等）带入管道内，加上温度、水中pH值等变化，发生厌氧反应的趋势降低。在第30d后，管内不同位置氧气浓度逐渐降低，在井内污水表层氧气浓度最低达1.69%，处于极端厌氧环境。在距离井盖0.1m处，氧气含量变化反常，其原因可能是测量时井内自身压力略小于外界，打开井盖小孔时有部分空气进入。当支管跌水接入主管道时，井盖小孔部分堵塞，井内氧气分布随时间变化如图4所示。

图4 跌水式井内氧组分随时间变化

由图4可知，初始井内氧气分布不均，从井盖至井内底氧气含量逐渐减小，尤其在跌水口下方井内氧含量变化明显。井盖小孔及井盖与井座接触边缘密封15d后井内氧气总量减少。在跌水口下方井内氧组分减少明显，原因可能是井内跌水高度较大，跌落水流搅动作用有限，上层富裕氧气难以快速迁移至底部。在堵塞30d后井内氧气分布较均匀且总量降低，由于9月初居民区污废水排放量增加，跌落水流紊动加剧，井内气体混合强烈，而在堵塞45d后从井盖至底部水面附近，氧气逐渐较少，最大与最小值相差约1.1%。随着监测时间的延长，井内水温逐渐降低，污水管道内生物降解速率减慢。

4 结论

通过对不同区域周边污水检查井内氧组分的调查发现，在商业区周边污水管道容易淤积并引起污水管道内发生厌氧生物反应，消耗污水管道上部氧组分，容易产生有毒有害气体；污水检查井小孔堵塞后，管顶平接与跌水接入对管道内氧组分含量影响较大，尤其在跌水口下部氧组分含量较高；在污水管内底部有淤积时，井内氧组分由下至上呈增加趋势，而在跌水检查井内气体分布相对均匀，氧组分总量变化较小。