在市政排水系统的污染监测体系中,化学需氧量(COD)作为衡量水体有机物污染程度的核心指标,其浓度在不同监测点位常呈现显著差异。这种差异不仅反映了排水系统内污染物的分布规律,更直接影响对区域排水污染水平的准确判断。深入剖析差异成因、科学优化监测点位,是提升市政排水污染管控精度的关键前提。
一、市政排水系统不同监测点位 COD 浓度差异的核心成因
市政排水系统涵盖 “源头排放 - 管网输送 - 末端处理” 全流程,监测点位分布于居民生活区、工业区、商业区、管网节点及污水处理厂进出口等场景,COD 浓度差异源于污染源类型、管网特性、水文条件等多维度因素的综合作用。
(一)污染源类型与排放强度的差异
不同功能区的污染源特性直接决定了排水 COD 的初始浓度。居民生活区排水以厨房污水、洗浴废水、卫生间污水为主,COD 浓度通常稳定在 200-500mg/L,其中厨房污水贡献了约 60% 的 COD(如食物残渣中的碳水化合物、蛋白质分解产生的有机物);单身公寓因人均用水量少、外卖餐饮占比高,COD 浓度可能比三口之家所在小区高出 15%-20%。商业区排水则受餐饮、零售业态影响,餐饮集中区域的排水 COD 浓度可达 800-1200mg/L(含大量动植物油脂、餐具洗涤剂),而以服装零售为主的商业区,COD 浓度仅 300-400mg/L。
工业区是高 COD 污染的主要源头,且行业差异显著:食品加工企业排水 COD 常突破 10000mg/L(如豆制品加工废水含高浓度蛋白质),印染厂废水 COD 约 2000-5000mg/L(染料、浆料中的有机化合物),化工企业则因产品特性,排水 COD 可能伴随有毒有机物(如苯系物),浓度波动范围从 500mg/L 至数万 mg/L 不等。若工业区预处理设施不完善,未达标废水接入市政管网,会导致周边监测点位 COD 浓度骤升,形成局部污染峰值。
此外,污染源排放强度的时间差异也加剧了点位 COD 波动。例如,居民生活区早 7-9 点、晚 18-20 点为用水高峰,COD 浓度比平峰期高 30%-40%;工业区则因生产周期,部分企业夜间排放高 COD 废水,导致管网夜间监测点位数据异常升高。
(二)管网系统的传输与转化作用
市政管网作为污染物的传输载体,其结构特性、运维状况会改变 COD 浓度的空间分布。在管网材质方面,老旧混凝土管因内壁腐蚀、微生物附着,易形成生物膜,导致 COD 在传输过程中被部分降解(如好氧微生物分解有机物),使下游点位 COD 浓度比上游降低 10%-15%;而 HDPE 等光滑材质管网对 COD 的降解作用较弱,上下游浓度差异通常小于 5%。
管网淤积是导致局部 COD 浓度异常的关键因素。管网低洼段、检查井底部淤积的污泥,COD 浓度可达 20000-50000mg/L,当管网内水流速度变化(如降雨时流速骤增),淤积污泥被冲刷,会使周边监测点位 COD 浓度短时间内升高 2-3 倍。例如,某城市老城区管网因年久未清淤,雨季时检查井周边监测点 COD 浓度从 350mg/L 飙升至 980mg/L,而清淤后该点位 COD 浓度稳定在 320-380mg/L。
同时,管网内的水力条件会影响 COD 的混合与扩散。管网拐点、泵站前后因水流紊乱,易形成死水区,导致 COD 浓度局部积聚;而长距离直管段内水流平稳,COD 浓度沿程分布均匀,点位间差异较小。
(三)雨污混接与合流制溢流的干扰
雨污分流制与合流制管网的差异,直接导致监测点位 COD 浓度对水文条件的响应不同。在分流制系统中,雨水管网 COD 浓度通常低于 50mg/L(以地表径流携带的泥沙、落叶为主),但生活污水混接会使雨水管网监测点位 COD 浓度升高至 150-250mg/L,且晴天时仍保持较高数值,形成 “晴天雨水管网 COD 异常” 现象。
合流制管网的 COD 浓度受降雨影响更为显著。降雨初期(前 30 分钟),雨水冲刷地表的污染物(如路面油污、垃圾碎屑)进入管网,使 COD 浓度骤升至 800-1200mg/L,形成 “初期雨水 COD 峰值”;随着降雨持续,雨水稀释作用增强,COD 浓度逐渐降至 300-500mg/L;降雨结束后,管网内留存的污水 COD 浓度又回升至旱天水平。此外,合流制溢流(CSO)会导致排放口监测点位 COD 浓度在降雨时突破 1000mg/L,而旱天该点位 COD 浓度稳定在 400-600mg/L,点位数据波动幅度远超分流制系统。
(四)自然环境因素的间接影响
温度、地下水入渗等自然因素也会间接改变监测点位 COD 浓度。温度升高会加速管网内微生物活性,夏季时 COD 降解速率比冬季高 20%-30%,导致同一管网下游点位夏季 COD 浓度比冬季低 15%-20%。地下水入渗则会稀释管网内污水,若某监测点位周边存在地下水渗漏(如管网破损、检查井密封失效),COD 浓度可能比无渗漏点位低 25%-35%,尤其在地下水位较高的雨季,稀释效应更为明显。
二、通过监测点位优化确保 COD 数据代表性的实践策略
监测点位优化需以 “覆盖关键污染源、捕捉浓度变化规律、减少冗余数据” 为目标,结合区域排水特征,从点位筛选、布局调整、动态校准三个维度构建科学体系,确保数据能真实反映区域排水整体污染水平。
(一)基于污染源普查的点位筛选原则
点位优化的前提是明确区域污染源分布,通过 “污染源 - 管网 - 点位” 的关联性分析,筛选核心监测点位。首先,应优先在高污染风险区域布设点位:工业区与市政管网接驳口需设置 “前置监测点”,实时监控工业废水 COD 是否达标(如食品厂接驳口 COD 限值 500mg/L),避免高浓度废水冲击管网;居民生活区选择 3-5 个典型小区(覆盖不同户型、入住率)的排水口作为点位,通过加权平均计算区域生活污水 COD 均值;商业区则聚焦餐饮集中街区,在街区总排水口设置点位,减少单一家餐饮排放波动对数据的影响。
其次,需排除干扰因素主导的点位。对于存在严重地下水入渗的管网段(如通过水位监测发现渗漏量超 10%),若无法修复,应避免将其作为常规监测点,防止稀释效应导致数据失真;合流制管网中,仅用于监测雨水径流的点位(如雨水口),因 COD 浓度受降雨影响过大,不宜作为区域整体污染评估的依据,需与旱天污水监测点位数据区分统计。
(二)结合管网水力特性的布局调整方法
管网水力模型是优化点位布局的重要工具,通过模拟 COD 在管网内的传输路径与浓度变化,确定 “最小点位数量” 与 “最优布设位置”。具体而言,在管网主干管(如 DN1000 以上)的起端、中端、末端各设置 1 个点位,形成 “沿程监测链”,若中端点位 COD 浓度比前端降低超过 20%,需排查是否存在管网淤积或地下水入渗;在管网分支较多的节点(如泵站进水口),布设 “节点监测点”,覆盖所有主要支流,通过支流点位 COD 浓度与流量的乘积,计算节点总 COD 负荷,确保数据能反映区域汇入总量。
对于雨污合流制管网,需采用 “旱雨双模式” 布局:旱天保留常规污水监测点位,降雨时在合流制溢流口、管网关键节点增设临时监测点(如每 2 公里设置 1 个),记录 COD 浓度 - 流量历时曲线,通过积分计算降雨期间 COD 总排放量,避免仅用旱天数据低估区域污染水平。例如,某城市合流制区域通过 “3 个固定点 + 5 个临时点” 的布局,发现降雨期间 COD 排放量占全年的 35%,若仅依赖固定点旱天数据,会导致区域污染评估偏差达 40%。
(三)动态校准与数据验证机制
监测点位并非一成不变,需通过定期数据验证与动态调整,确保其代表性。一方面,每季度开展 “点位有效性评估”:对比同一区域不同点位的 COD 浓度变异系数(CV),若 CV>30%,说明点位分布不均,需增设或调整点位;例如,某工业区原有 2 个监测点位,CV 达 45%,增设 1 个位于化工企业集中区的点位后,CV 降至 22%,数据代表性显著提升。另一方面,结合管网运维活动更新点位:管网清淤、修复后,需重新监测点位 COD 浓度,若清淤后某点位 COD 浓度下降超过 30%,且连续 3 个月稳定,说明该点位此前受淤积影响较大,需将其纳入 “重点关注点位”,缩短监测周期(如从每月 1 次改为每两周 1 次)。
此外,引入 “对照点位” 进行数据验证:在远离污染源、无管网干扰的区域(如新建未通水管网)设置对照点,监测区域地下水本底 COD 浓度(通常<20mg/L),若常规监测点位 COD 浓度与对照点差值过小(如<50mg/L),需排查是否存在数据异常(如监测误差、地下水入渗);若差值过大(如>1000mg/L),则需追溯是否有突发污染源(如工业偷排)。
(四)案例实践:某城市老城区 COD 监测点位优化
某城市老城区为雨污合流制,原有 12 个 COD 监测点位,但数据显示区域 COD 均值波动达 50%,无法准确评估污染水平。通过优化:首先,开展污染源普查,发现 3 个点位位于地下水渗漏段,2 个点位靠近工业偷排高发区,将其调整为 “渗漏监测点” 与 “应急监测点”,不再纳入常规均值计算;其次,基于管网水力模型,在主干管增设 2 个沿程点位,在餐饮集中街区增设 1 个总排水口点位,形成 “8 个常规点 + 3 个专项点” 的布局;最后,建立降雨期临时点位制度,每次降雨增设 4 个溢流口监测点。优化后,区域 COD 均值波动降至 18%,且通过 “常规数据 + 降雨数据” 的综合统计,准确计算出该区域全年 COD 排放量,为后续管网改造与污染管控提供了可靠依据。
三、结语
市政排水系统不同监测点位的 COD 浓度差异,是污染源、管网特性、自然环境等多因素共同作用的结果,其本质反映了排水系统的污染分布规律。通过 “污染源导向的点位筛选、水力模型支撑的布局调整、动态校准的数据验证”,可构建科学的监测点位体系,确保 COD 数据能真实代表区域排水整体污染水平。未来,随着智慧排水技术的发展,结合在线监测设备的实时数据与 AI 算法的动态优化,监测点位的精准性与数据的代表性将进一步提升,为市政排水污染治理提供更有力的技术支撑。