城鎮居民人均日生活汙水汙（wū）染物產生量（liàng）是生活汙水處理工程設計的（de）重要參數，也是《城（chéng）鎮汙水處理提質增效三年行動方案(2019—2021年（nián）)》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（shuǐ）處理行業效（xiào）能評估的重要基礎（chǔ）指標。但國內外關（guān）於城鎮居民人均日生活汙（wū）水汙染（rǎn）物產生量的相關研究不足，國內現有各種規範標準和文獻中引（yǐn）用的人均日生（shēng）活（huó）汙水汙染物產生量數（shù）據多數借鑒外（wài）國經驗值，難以真實表征（zhēng）我國城鎮居民日常生（shēng）活排汙情況。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（le）城鎮居民生活汙水汙染（rǎn）物（wù）產生量測算方法，並設計研發了成套測（cè）算裝備。該測算裝備由汙水收集計量裝置、人員出入監控係統和數據處理平台構成，通過汙水收集計量裝置收集不同時間段（duàn）樓（lóu）宇內居民排放的所有汙水，通過人（rén）員出入（rù）監控係統計（jì）算該時間段樓宇內的（de）排汙人口當量，據此計算該時間段的人均汙水汙（wū）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（fǎ）分別（bié）收集計算各時間段的人均汙水汙染物產生量，加和即可求得本（běn）樓宇（yǔ）的居民人均日生活汙水汙染物產生量。選擇太湖流域常住人口達到一定規模，生活排水可全收集、人員出入情況可全監控的居（jū）民（mín）樓宇進行初步測試，並有望形成標準化測試方法和成套測試測（cè）算裝備，在全國範圍內開展測試工作。
前期測算方法及適用性
發達（dá）國家（jiā）通常可直接利用城鎮汙水處理廠進水水質（zhì）數據反推出（chū）居民生活（huó）汙水量和汙染物（wù）濃度，據此精準計算人均日生（shēng）活汙水汙染物（wù）產生（shēng）量，這主要得益於發（fā）達國家優良的（de）城鎮排水係統性能和汙染（rǎn）物過程衰減研究成果。但我國絕（jué）大（dà）部分城市（shì）存（cún）在汙水收集管網不健全、管道淤泥沉積（jī）、清水入滲（shèn）入流、雨汙水管道錯接混接、工業廢水排入等突出問題，城鎮汙水處理廠實際進（jìn）水量和汙染物濃度並（bìng）不能準（zhǔn）確反映（yìng）居民生（shēng）活汙水汙染物的（de）產排情況。
據行業專家回憶，早在20世紀七八十年（nián）代，我國曾有學者通（tōng）過收集特定人群每日糞尿（niào）排（pái）泄（xiè）物的方式進行過人均生活汙水（shuǐ）汙染物產生（shēng）量的測算研究，但這種方法通常隻收集了特定人群每日通（tōng）過糞尿排泄（xiè）物（wù）所形成的汙染物量，在社（shè）會經濟尚不（bú）發達，拖（tuō）地、洗衣、洗澡等用水量（liàng）和汙染物排放量不多，家庭廚房汙染占比並不突出的（de）曆史時期，的確可以較準確地反映城（chéng）市居民（mín）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（lì）發生了很大變化，家庭廚房、拖地、洗衣、洗澡等日常生活用（yòng）水的汙染物產生量已經占較大比重，因（yīn）此（cǐ）即使（shǐ）有收集和測（cè）試條件（jiàn），這種方法也並不能如實反映當今時代居民生活汙水汙染物的產排量特（tè）征（zhēng）。
第一次全國汙染源普查有力地推進了居民生活汙水汙染物產排情況的測算和統（tǒng）計工作，最（zuì）近幾（jǐ）年國家科研項目也增加了相關研究（jiū）方向。國內高校、科研機構、行（háng）業主管部門多以居民小區出水總排口或典型居民家庭作為測試對象（xiàng），進行過汙（wū）水（shuǐ）產排規律研究（jiū），但（dàn）小區出水總排口測算方法多數隻（zhī）是通（tōng）過瞬時水（shuǐ）樣或多個瞬時水樣混合樣的水質測定，以及（jí）簡單（dān）的濃（nóng）度加和平均（jun1）和固定的人口數量進行人均日生活汙水汙（wū）染物產生量（liàng）計算，基本上難以精準地進行排水（shuǐ）計量（liàng），也（yě）無法對（duì）該排水量所對應的人口數進行統計核算，其計（jì）算結果並（bìng）不能（néng）準確表征城（chéng）市居（jū）民生活汙染物的實際產排情況。典型居民家庭測算方法存在樣本數量少，個體差異影響大，汙染物（wù）難以全（quán）麵收集等一係列問題（tí）。
2
新測試方法構建
城鎮居民人均（jun1）日生活汙水汙（wū）染物（wù）產生量（liàng）也即特定人群每天產生的（de）汙水汙染物總量與排汙人口（kǒu）總數的（de）比值。鑒於人口（kǒu）流動特（tè）征，無論以樓宇、小區、社區，還是以（yǐ）固定人群為監測（cè）單位，都很難精準收集這些特定人群24 h生活產生的所有汙水汙染物，因此這並不（bú）是一種（zhǒng）具有可操作性的測試方法。為此如何（hé）根據特定區域內人群（qún）的生活規律和人員流動特征，將24 h時間段（duàn）拆分為（wéi）不（bú）同時間跨度的多個時間間隔，精（jīng）準計（jì）算每（měi）個時間間隔特定區域內的人口（kǒu）數量(或當量)，準確收集每個時間間隔特（tè）定區域內居民實際排放的所有汙水，測定汙染物濃度，據此計算該（gāi）時間間（jiān）隔特定區域內居民的汙水汙（wū）染物產生總量和人均汙染物產生量。最（zuì）後將24 h內各時間間隔的人均汙水汙染物產生量累加，即可計算獲得居民人（rén）均日汙水汙染物產生量，同理也可計算居民人均日汙水排放（fàng）量數（shù）據。
這種方法的假定條件是人在每個時間段的排（pái）汙規律不會因所處環境條件的（de）改變而（ér）發生很大的變化，也就是說無論是在樓宇（yǔ）內生活、在寫字樓辦公，還是在其他場合工作，其在（zài）特定時間間隔的排汙行為是差不多的，因此可以根（gēn）據特定時間間隔特定人（rén）群的排汙量計算該時（shí）間間隔的人均汙水汙染物產生量。在這種情況下（xià），將24h取樣周期細分為更（gèng）多（duō）的時間間隔，可使每個時間間隔（gé）的人員數量相對穩定，有效解決居民樓宇人員出（chū）入變化對測定（dìng）結果的影響，使計算結（jié）果更加趨近（jìn）於真實值;汙（wū）水收集計量係統達到設定容積才啟動取樣程序，也就是說每（měi）個（gè）時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規律，這就意味著用水高峰期的時間間隔（gé）縮短，用水低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（gè）體排汙差異（yì）、非常規排汙事（shì）件(如醉酒嘔吐、腹瀉等)，或排汙行為改變對測試結果（guǒ）的影響問題（tí）。
實現上述功能，需要（yào）開發並設計加工滿足相（xiàng）關（guān）功能要求的汙水收集計量裝置、人員出入監控係統和統（tǒng）計分析（xī）平台（tái）。
2.1
汙水收集計量裝置
汙水收集計量裝置（zhì）主要由（yóu）居民（mín）樓宇生活汙水提升（shēng）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（lóu）宇生活汙水收集提升裝置主要由水（shuǐ）泵和調節水池組成，用於將樓（lóu）宇內居民（mín）排放的所有生（shēng）活汙水（shuǐ）(含雨水立管排（pái）放的生活汙水)及時輸送至汙水計量裝（zhuāng）置。居民（mín）樓宇需要的生活汙水提升（shēng）裝置數（shù）量取決於樓宇內汙水（shuǐ）總管和旱季排汙的雨水（shuǐ）立管的數量（liàng）和位（wèi）置分布。用於接收廚房和（hé）衛生間排水的生活汙水收集提升裝置，需選用帶切割（gē）功能的提升水（shuǐ）泵;帶（dài）有化糞池的居民樓宇，生活汙水收集提升（shēng）裝置需設置於化糞池前;為避免漂浮物問題（tí），原則上調節水池容積不宜過大，應（yīng）以保障汙水泵安（ān）全（quán）運行，汙水及時排出為基本原則。
圖1汙水收集計（jì）量係統
汙水計量裝置（zhì）主要用於精準收集、計量和（hé）均勻混合每個時（shí）間間隔樓宇（yǔ）內居民產生的汙水，並自動完成每個時間間隔的取樣（yàng）工作，主要由進出水管、取樣池、取（qǔ）樣調節池、采樣器等功能單元構（gòu）成。雖然也（yě）可（kě）使用在線分（fèn）析儀表代替采樣（yàng）器完（wán）成測試工作，但（dàn）為確保實驗（yàn）數據的準確性，原則上推薦利用采樣器的標準取樣程序進行（háng）自動取樣，並交由（yóu）有資質的化驗室進行分析化驗（yàn）。
取樣池容積（jī）應（yīng）根據樓宇內常住人口數量、居（jū）民生活（huó）汙水排放特征和國內外市場上可選用自動采樣器取樣瓶數量確定，鑒於（yú）自動采樣器取樣過程及相關泵閥開關時間要（yào）求，取樣（yàng）池（chí）停留時間以40 ~ 60 min，水量變化係數以不低於1.5為宜，取樣池內需設（shè）置攪拌機、液位計、閥門控製的排水管等;取樣調節池用於取樣期間（jiān）居民排（pái）放汙水（shuǐ）的（de）臨時存儲，一般可按（àn）15 ~ 20 min停（tíng）留時間或取（qǔ）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（sān）種方式設置取樣程序，為保障樣品的均（jun1）勻（yún）性，原則上取樣前應（yīng）設置3~ 5 min的混合攪拌時間;取樣程序結（jié）束後排空取樣池，開啟取樣調節池閥門，進入下一個取樣時間間隔（gé）。
2.2
人員出入監控係（xì）統
城鎮居民人均日生活汙水汙染物（wù）產（chǎn）生量測算需要的另一（yī）個重要數據是每個取樣時間間隔內的排（pái）汙人口當量，也即（jí）產（chǎn）生該排（pái）汙量的人口數量，由取樣時間（jiān）間隔起始點的人口基準值和該時間間隔內出（chū）入（rù）樓宇人員停留時間的折算（suàn）當量計算，各時間間隔的起點和終點（diǎn）由計量裝置（zhì）的取（qǔ）樣程序確（què）定。第（dì）一次取樣（yàng）前需對樓宇內的人（rén）口基準值（zhí）進行摸（mō）底調查，以後各（gè）取樣時間間（jiān）隔起始點的人口基準值由人員出入監（jiān）控係統自動統計計算;各（gè）時間間隔內進出人員的折算當量可由該（gāi）時間間隔內所有進入（rù）樓宇人員自進入樓宇到本次時間間隔結束的時間（jiān）總和，扣減所（suǒ）有離開樓宇人員自離開樓宇到本次時間間隔結束的（de）時間總和，除以該時間間隔總時長計算獲得，計算結果為正值代（dài）表（biǎo）該時間間隔排（pái）汙人口當量增加，負值代表該時間（jiān）間隔排汙人口當量減少。以某城市樓宇為例，如（rú）2:00—3:00取樣時間間隔內，2:15有10人離開樓宇，則10人離開樓宇到本次時間間（jiān）隔（gé）結束的總時間為10*45 min=450 min;2:45有20人進入樓宇，則（zé）20人進入樓宇到本次時間間隔結束的總時間（jiān）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時間為300-450=-150 min，人口當量（liàng）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（shí）間間隔（gé）的人口當量為200-2.5=197.5人。
鑒於居民樓宇人（rén）員進（jìn）出情況的特殊性，為盡量降（jiàng）低對樓宇內居民生活的影響，原則上該人員出（chū）入監控係統不做人員身（shēn）份識別，不做每個個體在樓宇內停留時間的具體分析，隻記錄（lù）每個時間點的人員進出數量，也就（jiù）是說人員（yuán）出入監控係統隻記（jì）錄某時間點有多少人員進入樓宇，有多少人（rén）員離開樓宇。
2.3
數據計算平台
在取（qǔ）樣階段，汙（wū）水收集計量裝置和人員出入監控係統是兩個（gè）獨立運行（háng）的（de）係統，但每次取樣時間間隔的起始和終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（rù）監控係統的排汙人口當（dāng）量數據計（jì）算有賴於汙水收集計量裝（zhuāng）置提供的起始和終止（zhǐ）時間。但受限於樓宇內頻繁的人員流動和不同時間段人均用水量（liàng）的明顯變化，通常難（nán）以人為控製汙水收集計量裝置每個（gè）時間間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（suàn）每個時間間隔內的（de）人口當量變化情況（kuàng），為此需建立數據計算平台，實現汙水收集計量裝置和人員出入監控係統的功能耦（ǒu）合，自動根（gēn）據（jù）汙水收集計量裝置反饋的起始和（hé）終止時間，計算（suàn）每個時間間隔的人口當量，並結合（hé）人工輸入的第一（yī）次取（qǔ）樣前摸底（dǐ）調查的樓宇內人口基準值和每個（gè）時間（jiān）間隔的汙染物濃度化驗值，自動進行人均日汙（wū）水汙染物（wù）產生量、人（rén）均日排水量等指標的計算。
3
試驗（yàn）樓（lóu）宇要求
鑒於對人員出（chū）入情況的（de）監控要求（qiú）和汙水輸送過（guò）程（chéng）的無損耗控製要求，本方法主要用於對獨棟樓宇（yǔ）或滿足樓宇選擇要求，距離較近的數棟樓宇進行測試，不適用於小區總排放口測（cè）試。
為保障被測試樓宇生活汙水的全收（shōu）集，原（yuán）則上被測試樓宇應以高（gāo）層建築為（wéi）主。鑒於多數樓宇排水需使用汙水提升裝（zhuāng）置（zhì），為降低係統複雜性，應盡（jìn）量選擇旱季汙水排（pái）放口（kǒu）(不含雨水立管)不超過3個的居民樓宇，排放口相對較多時，可結合實際條（tiáo）件（jiàn）對多個排放口進行合並收集，並做好各項防倒流措施。
為（wéi）避免個別居民非正常狀況對測試（shì）結果的影響，應盡量選擇常住人口數量相對較多的樓宇，結合前期調研結果，所選（xuǎn）擇居民樓宇的入住戶數應不少於（yú）120戶，或常住人口應不少於（yú）300人，單棟樓宇不能達到常住人口（kǒu）數量（liàng）要求的，也可選（xuǎn）擇周邊區域內多個符合條件的樓宇開展聯合測試。
為確保對樓宇內的人員出入情況進行（háng）連續（xù）監控和精準統計計算，原則上所選（xuǎn）樓宇的人員出入口數量不宜超過5個。
汙水收集計量係統需要（yào）約（yuē）1個常規車位的安裝空間，居民小（xiǎo）區應具備（bèi）裝置運輸和吊裝（zhuāng）條件;為降低汙水提升管道對測試（shì）結果的影響，計（jì）量裝置安裝點與汙水排放口之（zhī）間的最大距離（lí）原則上應不超過50 m。
4
結語
作為城鎮居民生活汙水收（shōu）集率行業管（guǎn）理指標的重要基礎指標，城鎮居民日生活汙水汙染物產生量的準確計量（liàng）已經成為提升行業管理能力和水平的重要問題。所提出的居民（mín）日生活汙水汙染物產生量測（cè）算係統設（shè）計方案已於（yú）2019年5月得到專家認（rèn）可，並耗時3個多月完（wán）成了試驗（yàn）場地選擇、設備產品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（hé）試驗性測試，已經成功完成近10次的24 h取樣（yàng）測試，基本實現預期目標。目前正（zhèng）在對測試（shì）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，將進一步加強對相關設備產品和測（cè）算平台的研究開（kāi）發和標準化（huà）工作，並選擇全國不同地區、不同類型的城市樓宇開展測試工（gōng）作。
