化糞池出口含有破碎廚余垃圾的生活污水的碳氮比變化不大，但各污染物濃度仍有降低。化糞池出口采樣點4的排水COD在76.6～412.0mg/L之間，平均值為300.4mg/L；TN濃度在43.30～80.30mg/L之間，平均值為54.53mg/L；TP濃度在2.96～6.92mg/L之間，平均值為4.33mg/L；TDS在305～487mg/L之間，平均值為390.2mg/L；動植物油在0.06～6.25mg/L之間，平均值為3.68mg/L。含破碎廚余垃圾的化糞池排水COD∶TN∶TP為69.4∶12.6∶1。

從含破碎廚余垃圾的生活污水在排水系統中的水質變化情況可以看出，除了直接排放至下水道之外，經化糞池處理后的水質可以滿足二級污水處理的要求。但是隨著含碳有機物的分解，管道末端和化糞池出水口的污水碳源濃度分別下降為413.0、300.4mg/L，不利于生化細菌的繁殖，脫氮除磷效果也隨之降低。

2.3 對污水管道的影響

從理論上看，廚余垃圾顆粒是否會在管道中沉積，取決于顆粒的臨界起動流速。臨界起動流速是顆粒起動時的水流平均速度。顆粒在管道中受到重力、水流拖拽力、水流上舉力的作用。經市場調研，廚余垃圾處理器處理后的顆粒直徑在1.5～6.4mm之間，破碎廚余垃圾顆粒密度取1388.1kg/m3，可計算臨界起動流速。本研究根據Shields曲線圖，采用輔助線法計算。在計算范圍內，基于顆粒臨界起動Shields數的計算值與基于雷諾數計算的驗證值基本吻合，臨界起動流速與廚余垃圾顆粒粒徑呈正相關（見圖2），范圍在0.014～0.037m/s之間，均低于《室外排水設計標準》（GB 50014—2021）中最小設計流速0.6m/s的要求。由此可見，廚余垃圾顆粒不會在污水管道中淤積。

除最低流速外，破碎廚余垃圾是否會在污水輸送過程中堵塞管道，還取決于最小管徑和最小坡度。對比中美兩國的污水管道設計規范不難發現，我國對最小流速、最小管徑和最小坡度的要求均略高于美國（見表2）。而美國從20世紀40年代發明廚余垃圾處理器開始，就已經逐步普及使用廚余垃圾處理器，長期的實踐中尚沒有因廚余垃圾沉積而堵塞管道的現象。

2.4 對化糞池的影響

破碎廚余垃圾對化糞池的潛在影響主要在于化糞池的設計容積和清掏周期。有研究表明，使用廚余垃圾處理器的用水量增量平均為9.31 L/（人?d），選擇設計人數為500人，可計算化糞池容積增量。

采用《03S702鋼筋混凝土化糞池》圖集設計方法計算，化糞池有效容積由污水容積W1和污泥容積W2組成，計算如下：

式中：N為設計人數，人；為使用衛生器具人數占總人數的百分比；q為每人每天產生的污水量，L/（人?d）；t為污水在化糞池內的停留時間，h；a為每人每天產生的污泥量，L/（人?d）；T為化糞池最小清掏周期，d；ζ為排入破碎廚余垃圾后污泥增加系數，ζ=1.43。

住宅的取70%，污水停留時間t一般為12h；每人每天產生的污水量與人均用水量相同，根據《2020中國統計年鑒》中的數據，q為174.33L/（人?d）；生活污水一般在室外合流后進入化糞池，a取0.7L/（人?d）；根據《建筑給水排水設計標準》（GB 50015—2019）及相關研究，污泥在冬季水溫為10℃時的發酵消解時間為120d，化糞池清掏周期不應小于120d，因此化糞池最小清掏周期T取180d；根據前人的研究成果，破碎廚余垃圾排放至污水處理系統導致污泥增加約43%，因此破碎廚余垃圾排入化糞池的污泥增加系數ζ為1.43。據此可計算得出，破碎廚余垃圾排入化糞池前后的設計容積分別為51.68、62.48m3，增幅為20.9%。

目前，《建筑給水排水設計標準》（GB 50015—2019）只規定了化糞池最小清掏周期，未規定最大清掏周期。許多住宅區為了減少管理費用，化糞池長期未清掏，造成污泥堆積，減少了化糞池的有效容積，加劇了污水短流，導致化糞池出水水質惡化。破碎廚余垃圾的排入，將進一步加劇這一現象。當化糞池達到最大清掏周期時，有效容積近似等于污泥容積，即：Wmax=W，池中僅有上層浮渣流出，污水停留時間為0，由此可計算出化糞池的最大清掏周期。經計算，破碎廚余垃圾排入化糞池前后的最大清掏周期分別為439、371d，縮短了68d。

03 結論

結合試驗研究和調研分析，破碎廚余垃圾對公共排水系統的影響有：①破碎后的廚余垃圾有機質含量高、碳氮比高，有利于污水處理廠的碳源補充；②當破碎廚余垃圾直接排放至下水道時，增加了管道末端排放水質超標的風險；③當使用化糞池預處理時，需要將化糞池的設計容積增大20.9%，將最大清掏周期縮短68d。

同時，實施廚余垃圾破碎直接排放還具有一定難度：①我國污水管網普遍存在結構性和功能性缺陷，合流制溢流、分流制錯接混接現象普遍，破碎廚余垃圾進入管網，輸送過程中存在滲漏、溢流、錯誤排放的風險；②化糞池普遍存在管理不到位、長期不清掏的問題，破碎廚余垃圾排入化糞池，存在加劇污水短流，進一步惡化水質，甚至造成污水溢流的風險。

因此，廚余垃圾破碎處理應充分考慮其影響和實施難點，并做到：①采用耐化學和生物腐蝕的管網設計；②定期對管道進行沖洗、檢修；③采用最大清掏周期和最小清掏周期對化糞池進行管理。

編輯：趙凡