昆山鐵南片區(qū)污水管網(wǎng)地下水入滲情況調(diào)查

彭 杰，章 濤

(蘇州科技學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇蘇州 215000)

在污水管設(shè)計中地下水滲透系數(shù)通常取10% ～15%。然而當前已建的污水管網(wǎng)系統(tǒng)的地下水入滲量通常遠大于這個數(shù)值，尤其在降雨豐沛、地下水位較高的江南地區(qū)，地下水滲透量達到20% ～30%［1］甚至更高。這使得污水管網(wǎng)系統(tǒng)不能發(fā)揮正常功能，過度稀釋的污水最終進入污水處理廠，加大污水處理負荷同時使得進水污染物濃度降低，對污水處理不利。要解決地下水入滲的嚴重問題，首先必須開展污水管道的地下水入滲點的排查工作，確定滲漏嚴重的管段，進行修復(fù)。但管網(wǎng)排查往往耗時、耗力，因此在排查時必須制訂合理、可靠的排查方案。

1 污水管網(wǎng)現(xiàn)狀問題

鐵南污水處理廠服務(wù)范圍東至長江南路、青陽港，西到小虞河，南至吳淞江，北到滬寧鐵路。目前，污水廠服務(wù)范圍內(nèi)污水管道已經(jīng)基本建成。

自2009 年以來，鐵南污水處理廠進水提升泵房內(nèi)水位一直很高，污水廠實際進水量遠超設(shè)計進水量，通過對比該地區(qū)的用水量與污水量發(fā)現(xiàn)，實際進水量與當前鐵南片區(qū)發(fā)展現(xiàn)狀不符。同時該污水廠幾個常規(guī)進水水質(zhì)指標也普遍偏低，污水廠處理效果不佳。

根據(jù)上述情況分析，推測主要原因可能是2009年以后建設(shè)的污水管道，在某處存在比較嚴重的地下水入滲問題。因此，必須對鐵南污水處理廠污水管網(wǎng)進行全面排查，標出地下水入滲比較嚴重的管段，進行修復(fù)。

2 管道排查方案

鐵南片區(qū)污水管道排查擬按資料收集、現(xiàn)場調(diào)查、詳細調(diào)查3 個步驟由一般到個體逐步推進。調(diào)查技術(shù)流程如圖1 所示。

2.1 資料調(diào)研

在進行排查之前，首先應(yīng)對鐵南污水廠服務(wù)范圍進行資料收集，根據(jù)收集的結(jié)果確定現(xiàn)場調(diào)查的地點。在資料收集時，主要調(diào)研鐵南污水廠服務(wù)范圍內(nèi)各排水小區(qū)或單位的用水量、污水量、排水水質(zhì)情況及其變化規(guī)律，以此作為水質(zhì)、水量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，同時收集管道施工竣工圖、設(shè)計說明書、泵站及污水處理廠流量記錄等。

圖1 調(diào)查技術(shù)流程圖Fig.1 Flow Chart of Survey Technology

通過將流域劃分為排水區(qū)域—排水子區(qū)域—排水小區(qū)或單位，有利于區(qū)域管道排查的實施。根據(jù)昆山市開發(fā)區(qū)污水管道現(xiàn)狀圖中的污水管道走向，鐵南污水處理廠服務(wù)范圍分為六個區(qū)，如圖2 所示。

圖2 鐵南片區(qū)監(jiān)測點分布圖Fig.2 Distribution of Monitoring Points in Tienan District

Ⅰ區(qū):小虞河路以東，嵩山路以西，滬寧鐵路以南，中華園路以北區(qū)域，污水收集主干管管徑DN600，沿人民路向南接入站北路DN1200 總管。

Ⅱ區(qū):嵩山路以東，長江路以西，滬寧鐵路以南，滬寧高鐵以北區(qū)域，污水全部進入創(chuàng)業(yè)路污水泵站，經(jīng)創(chuàng)業(yè)路污水管道接入站北路總管。泵站規(guī)模0.5 萬噸/日。

Ⅲ區(qū):小虞河路以東，嵩山路以西，中華園路以南，滬寧高鐵以北區(qū)域，污水全部自流進入站北路DN1200 總管。

Ⅳ區(qū):小虞河路以東，嵩山路以西，滬寧高鐵以南，滬寧高速以北區(qū)域，污水全部自流進入污水處理廠。

Ⅴ區(qū):小虞河路以東，青陽港以西，滬寧高速以南，312 國道以北區(qū)域，污水全部自流進入柏廬路DN800 干管。

Ⅵ區(qū):312 國道以南區(qū)域，為玉山鎮(zhèn)所轄范圍，污水通過高新區(qū)內(nèi)DN600 污水管道接入312 國道DN800 污水干管，經(jīng)小虞河路進入污水處理廠。

通過資料收集，應(yīng)達到以下目的:對區(qū)域內(nèi)的管道走向有詳細了解，根據(jù)已知的區(qū)域人口、給水量等，可以確定各排水子區(qū)域內(nèi)各管段的大致流量。以此作為水量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.2 現(xiàn)場調(diào)查

現(xiàn)場調(diào)查是在資料收集的基礎(chǔ)上，通過測定點位和管段的水質(zhì)和水量等參數(shù)來確定具體的地下水入滲點?，F(xiàn)場調(diào)查共分為兩個部分:一是水質(zhì)監(jiān)測，在已有劃分排水區(qū)域的基礎(chǔ)上，初步確定地下水入滲發(fā)生在哪個排水子區(qū)域。二是通過流量監(jiān)測，可以確定地下水入滲發(fā)生的具體管段。

在泵站、管道工藝正常運行的情況下，測定排水區(qū)內(nèi)干管或污水泵站的水質(zhì)情況，若有水質(zhì)與常規(guī)值相比存在突變，則可說明對應(yīng)服務(wù)區(qū)域范圍有較大的地下水入滲點。水質(zhì)參數(shù)選測BOD、COD、氨氮、總磷。例如取COD 為監(jiān)測標準，根據(jù)以往監(jiān)測數(shù)據(jù)原生污水的COD 應(yīng)為150 ～300 mg/L，由于地下水的流入稀釋了污水，會使得COD 明顯偏低。為了進一步提高方案的可行性和準確性，在常規(guī)值的基礎(chǔ)上進一步縮小水質(zhì)參數(shù)的范圍，制定該排水區(qū)域水質(zhì)參數(shù)的基準值。該方案水質(zhì)參數(shù)基準值取值的方法采用算術(shù)平均值法，首先對每處小區(qū)或單位總出水口取多次樣本，在固定的1 h 內(nèi)(例如工作日的9 時至10 時)每隔10 min 采集一次樣本，實驗室測定后取均值，作為該小區(qū)或單位水質(zhì)參數(shù)基準值。最后將這些小區(qū)或單位的基準值再取均值作為排水區(qū)域水質(zhì)參數(shù)基準值。

在前期資料收集過程中已將鐵南污水處理廠服務(wù)范圍分為6 個排水區(qū)，現(xiàn)場調(diào)查時在6 個排水區(qū)內(nèi)布置9 個水質(zhì)監(jiān)測點，其中Ⅰ區(qū)1 個、Ⅱ區(qū)1 個、Ⅲ區(qū)2 個、Ⅳ區(qū)1 個、Ⅴ區(qū)2 個、Ⅵ區(qū)2 個，在監(jiān)測點取樣(同小區(qū)或單位取樣時間)檢測水質(zhì)參數(shù)是否存在突變，9 個點具體位置如圖2 所示。

Ⅰ區(qū):重點排查中華園路和人民路口污水管道，在監(jiān)測點1 取水樣，測量此區(qū)域內(nèi)水質(zhì)參數(shù)。如BOD 數(shù)值和基準值差距較大，說明此區(qū)域內(nèi)有較大的地下水入滲點。

Ⅱ區(qū):重點排查創(chuàng)業(yè)路泵站，即監(jiān)測點7，若泵站內(nèi)污水水質(zhì)參數(shù)正常，則說明泵站上游管道工作正常，如泵房進水水質(zhì)參數(shù)突變，則需對該區(qū)管道繼續(xù)往上游進行排查。

Ⅲ區(qū):該區(qū)域內(nèi)設(shè)置兩處監(jiān)測點，為了防止上游管段流量對本區(qū)進行影響，首先對Ⅰ區(qū)內(nèi)1 號監(jiān)測進行封堵，截斷上游來水，在2 號監(jiān)測點取水樣，如檢測該點的水質(zhì)參數(shù)存在突變，則Ⅲ區(qū)西側(cè)(人民路以西)部分存在較大的漏水點。

在3 號監(jiān)測點取樣，如檢測該點的水質(zhì)參數(shù)存在突變，則Ⅲ區(qū)東側(cè)(人民路以東)部分存在較大的漏水點。

Ⅳ區(qū):在Ⅲ區(qū)2、3 號監(jiān)測點，Ⅴ區(qū)6 號監(jiān)測點進行封堵，在Ⅳ區(qū)8 號監(jiān)測點取樣，如檢測該點的水質(zhì)參數(shù)存在突變，則該區(qū)存在漏水，同時對滬寧高鐵施工時挖斷的管道進行重點排查，挖斷的干管端頭是否封堵。

Ⅴ區(qū):該區(qū)域內(nèi)設(shè)置兩處監(jiān)測點，為了防止上游管段流量對本區(qū)進行影響，首先在Ⅵ區(qū)內(nèi)4，9 號監(jiān)測進行封堵，截斷上游來水，然后在5 號監(jiān)測點取樣，如檢測該點的水質(zhì)參數(shù)存在突變，則該區(qū)西側(cè)存在較大的漏水點。

在6 號監(jiān)測點取樣，如檢測該點的水質(zhì)參數(shù)存在突變，則其東側(cè)小區(qū)內(nèi)存在較大的漏水點。

Ⅵ區(qū):在監(jiān)測點4，9 取樣，如檢測該點的水質(zhì)參數(shù)存在突變，則南側(cè)高新區(qū)內(nèi)存在較大的漏水點。

通過以上步驟可以初步確定漏水發(fā)生在哪個排水區(qū)，下一步進行排水子區(qū)域的漏水測量。以Ⅰ區(qū)為例，如若在監(jiān)測點1 發(fā)現(xiàn)水質(zhì)存在突變，則可說明Ⅰ區(qū)內(nèi)存在比較大的漏點，而后對Ⅰ區(qū)管道再進行分級劃分，布置監(jiān)測點，監(jiān)測點布置如圖3 所示。在管段1、2、3 上布置三個二級監(jiān)測點a、b、c，監(jiān)測水質(zhì)，如監(jiān)測點c 上存在水質(zhì)突變，再繼續(xù)管段3 的上游管段3-1、3-2、3-3 上布置三級監(jiān)測點d、e、f 監(jiān)測水質(zhì)，如管段3-3 上f 監(jiān)測點監(jiān)測到水質(zhì)突變，則繼續(xù)在管段3-2 的上游管段3-2-1、3-2-2 上布置四級監(jiān)測點h、g 監(jiān)測水質(zhì)，通過以上步驟可以將漏水點框定排水區(qū)內(nèi)某一小片區(qū)域內(nèi)。其余5 塊區(qū)域以此法類推即可。

圖3 排水區(qū)Ⅰ區(qū)監(jiān)測點布置圖Fig.3 Layout of Monitoring Points of Drainage District Ⅰ

根據(jù)先期調(diào)查確定的主要地下水入滲區(qū)域，測定該區(qū)域內(nèi)主管段和各支管的水量情況，先長距離后短距離，先大范圍后小范圍，若無支管和污水接入的管段流量有較大變化，則說明該段管道有較大的滲漏點。由于本次是對市政污水流量進行調(diào)查，擬采用渦街流量計，其主要用于市政管道介質(zhì)流體的測量，且使用方便，可靠性高。在選定管道兩端同時測量流量，逐段檢測，本次水量不能用于下次，本段流量不能用于下段。在監(jiān)測時注意當天天氣變化，天氣變化會導(dǎo)致氣壓的變化，從而導(dǎo)致地下水入滲量的增加或減少。

2.3 詳細調(diào)查

詳細調(diào)查是將現(xiàn)場調(diào)查后確定的各滲漏管段按照入滲量大小劃分嚴重等級，按順序使用CCTV 進行管道滲漏點排查，確定出現(xiàn)問題的準確位置、管段狀態(tài)，分析應(yīng)修復(fù)的部位及修復(fù)的順序。

具體調(diào)查方法:根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況基本框定地下水入滲管段，把入滲區(qū)域按入滲量分成三個嚴重等級:1 級大于30%，2 級為20% ～30%，3 級為15% ～20%，小于15%認為是正常范圍，暫不考慮修復(fù)。按照1 級→2 級→3 級的順序?qū)芏芜M行詳細排查，封堵要排查的管道，排干管道內(nèi)積水，使用高壓噴水裝置將管道內(nèi)壁清洗干凈，然后用CCTV 管道內(nèi)窺檢測技術(shù)尋找漏點，標定位置，進行修復(fù)。

3 結(jié)語

根據(jù)以上調(diào)查方法，可以確定現(xiàn)有管道設(shè)施中存在漏水修復(fù)的部位和修復(fù)的優(yōu)先順序，確定修復(fù)的施工方法;同時預(yù)測修復(fù)后可減少的漏水量，分析修復(fù)工程的效益。

該方案中水質(zhì)參數(shù)基準值的取值關(guān)系調(diào)查方法的成敗，要求參數(shù)測定時嚴格進行。

［1］時寶珍，李田.上海市排水管滲入量調(diào)查與修復(fù)決策［J］. 市政技術(shù)，2004，22(2):65-68.