摘要：從污水在下水道中的流經(jīng)時間、流動狀態(tài)、微生物存在情況、其中水質(zhì)變化規(guī)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(jīng)時間、流動狀態(tài)，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(zhì)變化規(guī)律雖與河流凈化機理及活性污 泥反應(yīng)動力學(xué)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。
1.前言
城市排水系統(tǒng)由排水的匯集、輸送、提升、處理和附屬設(shè)備等所組成[1]。一般，排水管網(wǎng)系統(tǒng)（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(xué)方面，僅僅是污水處理廠的污水供應(yīng)系統(tǒng)；污水處理過程中污染物的去除和轉(zhuǎn)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(tǒng)，污水在漫長的下水道中的輸送過程中同樣會發(fā)生水質(zhì)變化，而這種水質(zhì)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(jīng)時間； 2 污水的流動狀態(tài)； 3 污水及下水道中的微生物存在情況[2]。
2.1 流經(jīng)時間
下水道的鋪設(shè)長度決定污水的流經(jīng)時間。以虹口區(qū)為例，2000年市政設(shè)施統(tǒng)計數(shù) 據(jù)表明：在該區(qū)境內(nèi)的污水總管長度為66246米，管徑450～1200mm不等。假定某污水塊流經(jīng)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(jīng)距離約為3312.3m。根據(jù)TJ14-74中關(guān)于污水管在設(shè)計充滿度下的最小設(shè)計流速的規(guī)定，取0.8m/s估算，污水平均流經(jīng)時間 約1.15h。
| 項目 | 流經(jīng)/處理時間（h） | 流經(jīng)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(jīng)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(jīng)時間比較長，意味著將下水道作為污水處理設(shè)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面積，足夠的流經(jīng)時間，稍加改變建成了下水道式“池”[4]，監(jiān)測數(shù)據(jù)表明：處理前含油濃度100mg/L，經(jīng)過處理后始終小于10mg/L。
2.2 流動狀態(tài)
一般，污水中含有較多的有機物、無機物雜質(zhì)，但這些物質(zhì)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(xué)的水流運動規(guī)律。
污水在下水道中流動，流量是變化的，又由于流行水流轉(zhuǎn)彎、交叉、變徑、跌水等水流狀態(tài)的變化，流速也在變化，這和自然河流的流動狀態(tài)極為相似。正是污水這種流動狀態(tài)，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(shè)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(xiàn)以來，人們對下水管道中水質(zhì)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(tǒng)中的生物膜曾有過研究，發(fā)現(xiàn)這些污染物以吸附的方式粘著在生物膜上。Guteunst報告了有關(guān)受到輕微污染的生活污水或受重金屬污染的工業(yè)廢水的下水道中生物膜的細菌、原生動物和后生動物的數(shù)據(jù)[6]。但國內(nèi)外研究下水道中的微生物對有機物質(zhì)的轉(zhuǎn)化規(guī)律還是較少，對影響下水道中污水水質(zhì)的物理、化學(xué)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(zhuǎn)化作用以及所需的環(huán)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(jīng)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(shè)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(nóng)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(jié)果可以看到：下水道中的微生物比較豐富，而且經(jīng)過篩選、馴化后能應(yīng)用于污水處理工藝。這也意味著，對下水道結(jié)構(gòu)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(yù)處理場所成為可能。
3.下水道中水質(zhì)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(zhì)變化規(guī)律時，也是把污 水處理廠的集水池或調(diào)節(jié)池等中的水質(zhì)情況視作初始。因此，有關(guān)環(huán)境影響評價、污水處理工藝流程設(shè)計等，所謂的原水水質(zhì)往往被定義為進入污水處理工程收集調(diào) 節(jié)設(shè)施的水質(zhì)情況，忽略了污水通過下水道輸送過程中的水質(zhì)變化。
以前，污水排放源相對分散，城市下水道、污水收集系統(tǒng)等的建設(shè)明顯滯后，生活 小區(qū)、工礦企業(yè)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(huán)境污染事件的發(fā)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(fā)生量存在一定的時變化系數(shù)，及產(chǎn)生的污水水質(zhì)的波動現(xiàn)象，因此在下水道中污水水質(zhì)的物理、化學(xué)、生物過程表現(xiàn)得不 明顯，其中污水水質(zhì)的變化規(guī)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(jié)合的原則，以集中治理為主進行建設(shè)。隨著污水集中處理設(shè)施的建成投入使用，排水體制的不斷完善，下水道鋪設(shè)長度也大幅度增加，污 水在下水道中的流經(jīng)時間延長，流動狀態(tài)發(fā)生變化，水量水質(zhì)的調(diào)節(jié)功能有所體現(xiàn)，其水質(zhì)的變化規(guī)律就不容忽視了。
3.2.變化規(guī)律
為了弄清下水道的凈化機理，日本應(yīng)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(nèi)，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(jié)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(yīng)動力學(xué)基礎(chǔ)上。Bjerre等[10,11]發(fā) 現(xiàn)：污水在下水道輸送過程中，其中的有機物質(zhì)會發(fā)生生物轉(zhuǎn)化，這種轉(zhuǎn)化與水中的生物量、管壁生物膜和管中沉淀物有關(guān)；對易生物降解的有機物的去除、轉(zhuǎn)化是 與溶解氧濃度密切相關(guān)的，其COD降解率接近40%；厭氧條件下會有硫化物產(chǎn)生；利用活性污泥反應(yīng)動力學(xué)可以模擬上述生物轉(zhuǎn)化規(guī)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(yīng)動力學(xué)模式，都說明下水道中有機物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化現(xiàn)象是存在的，只是在下水道中有機物 質(zhì)的轉(zhuǎn)化規(guī)律及沉淀物對水質(zhì)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(zhì)變化的客觀存在，也不防礙把下水道視作污水處理系統(tǒng)的一部分。
4.結(jié)語
1 、污水在下水道中的流動狀態(tài)，具備了類似自然界中水體凈化所必需的條件，而且流經(jīng)時間比較長，意味著將下水道作為污水處理設(shè)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(jīng)過篩選、馴化后能應(yīng)用于污水處理工藝。
3 、下水道中水質(zhì)變化規(guī)律，雖與河流凈化機理及活性污泥反應(yīng)動力學(xué)模式等不盡相同，但水質(zhì)變化客觀存在，可將其與污水處理廠視作一個整體。
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