污水系統(tǒng)提質(zhì)增效分析與實(shí)踐
——以南方某鎮(zhèn)區(qū)域?yàn)槔?/h1>

2022-03-14 10:18:40劉苛

建材與裝飾訂閱 2022年6期 收藏

關(guān)鍵詞：雨污排水管氨氮

劉苛

（廣州市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，廣東 廣州 510006）

0 引言

為全面貫徹落實(shí)全國(guó)生態(tài)環(huán)境保護(hù)大會(huì)要求，加快補(bǔ)齊城鎮(zhèn)污水收集和處理設(shè)施短板，盡快實(shí)現(xiàn)污水管網(wǎng)全覆蓋、全收集、全處理。2019年4月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部和發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)了《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案（2019—2021年）》。方案要求：地級(jí)及以上城市建成區(qū)基本無生活污水直排口，基本消除城中村、老舊城區(qū)和城鄉(xiāng)接合部生活污水收集處理設(shè)施空白區(qū)，基本消除黑臭水體，城市生活污水集中收集效能顯著提高。同時(shí)方案還要求城市污水處理廠進(jìn)水生化需氧量（BOD）濃度低于100mg/L的，要圍繞服務(wù)片區(qū)管網(wǎng)制定“一廠一策”系統(tǒng)化整治方案，明確整治目標(biāo)和措施。

1 背景調(diào)查

截至2021年底，系統(tǒng)現(xiàn)狀污水廠已建成規(guī)模為4萬m3/d，近期規(guī)模為6萬m3/d，遠(yuǎn)期規(guī)模為10萬m3/d，實(shí)際運(yùn)行規(guī)模約2～3萬m3/d。進(jìn)水設(shè)計(jì)COD濃度值為300mg/L，BOD濃度值為150mg/L，氨氮設(shè)計(jì)濃度值為30mg/L。出水常規(guī)指標(biāo)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 18918—2002）一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838—2002）地表V類水標(biāo)準(zhǔn)中要求的較嚴(yán)值。近幾年實(shí)際進(jìn)水變化情況如表1～表4所示。

表1 2019—2021年污水廠進(jìn)水量 單位：萬m3/d

表4 2019—2021年污水廠氨氮濃度 單位：mg/L

自2019年全面提質(zhì)增效工作開展以來，污水廠進(jìn)水水質(zhì)濃度整體有顯著的提高。2020年1月—10月污水廠COD濃度平均值已達(dá)到132.01mg/L，BOD濃度平均值55.82mg/L，氨氮濃度平均值12.98mg/L。

2 理論分析

表2 2019—2021年污水廠COD濃度 單位：mg/L

表3 2019—2021年污水廠BOD濃度 單位：mg/L

通過2021年各月份自來水廠的用水量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，該區(qū)域日均供水量約為6.02萬t/d，其中工業(yè)用水量為2.58萬t/d，理論污水量為1.97萬t/d，生活用水為3.44萬t/d，理論污水量為2.81萬t/d。

通過現(xiàn)狀排水區(qū)域劃分及調(diào)查各工業(yè)企業(yè)的分布位置分析，納入市政污水系統(tǒng)范圍的日均工業(yè)企業(yè)污水總量為0.73萬m3/d，分散處理污水系統(tǒng)范圍內(nèi)的日均污水總量為1.23萬m3/d。

計(jì)算得出納入市政污水系統(tǒng)的現(xiàn)狀污水量為2.59萬t/d。對(duì)現(xiàn)狀生活污水典型排水單元大戶進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)：其中工業(yè)區(qū)COD濃度平均值180mg/L、氨氮濃度平均值15mg/L；生活區(qū)COD濃度平均值300mg/L、氨氮濃度平均值40mg/L。

按照各水量占比，計(jì)算現(xiàn)階段污水廠理論污水濃度應(yīng)為：COD 266.62mg/L，氨氮32.86mg/L。

3 存在問題

以現(xiàn)狀本底數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)結(jié)合已實(shí)施項(xiàng)目資料，劃定范圍內(nèi)排水分區(qū)及排水單元界限對(duì)現(xiàn)狀泵站、主管、支管布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行初步監(jiān)測(cè)。其中泵站設(shè)置固定長(zhǎng)期一級(jí)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)氨氮（化學(xué)法）、COD、液位及流量，監(jiān)測(cè)頻率為2h一次；主管設(shè)置固定長(zhǎng)期二級(jí)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)氨氮（光學(xué)法）、COD、液位及流量，監(jiān)測(cè)頻率為5min一次；主管接駁口設(shè)置固定長(zhǎng)期三級(jí)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)COD、液位及流量，監(jiān)測(cè)頻率為1天三次取樣；支管設(shè)置移動(dòng)短期四級(jí)點(diǎn)（必要時(shí)），監(jiān)測(cè)COD、液位，監(jiān)測(cè)頻率為1天三次取樣。該片區(qū)共設(shè)置24個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，初步監(jiān)測(cè)結(jié)果如表5所示。

表5 監(jiān)測(cè)點(diǎn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)

對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，區(qū)域內(nèi)主要問題如下。

（1）按照降雨及未降雨時(shí)間分析片區(qū)內(nèi)主管均滿負(fù)荷運(yùn)行，其中10—11月份降雨量少，管道運(yùn)行水位有所下降。從監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布及主干管水位情況分析，片區(qū)主干管運(yùn)行水位直接影響支管水位，并且有污水倒灌的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）部分片區(qū)水質(zhì)濃度偏低，城中村，城鄉(xiāng)接合部仍存在管網(wǎng)空白區(qū)污水直排或溢流進(jìn)入了河道。

（3）低濃度外水進(jìn)入，降低了管道內(nèi)污水濃度，同時(shí)也擠占空間導(dǎo)致污水無法順利接入。管道內(nèi)水位過高也會(huì)導(dǎo)致流速降低，使污染物沉積堵塞管道，降低了效能。

（4）市政主路的雨污水錯(cuò)混接，小區(qū)的雨污混接，沿街店鋪混接亂接。

（5）存量歷史管網(wǎng)缺乏管養(yǎng)及維修，系統(tǒng)內(nèi)存在管道缺陷、破損、坍塌及高程設(shè)置不合理情況。

對(duì)比實(shí)際污水廠進(jìn)水濃度COD 132.01mg/L，BOD 55.82mg/L，氨氮16.98mg/L，以流域內(nèi)河涌水為外水來源（檢測(cè)指標(biāo)：COD濃度平均值13mg/L、氨氮濃度平均值1.57mg/L），按照水質(zhì)平衡進(jìn)行水質(zhì)分析。

以COD指標(biāo)為例2021年5—12月總計(jì)推測(cè)平均約有1.40萬m3/d外水進(jìn)入。

以氨氮指標(biāo)為例2021年5—12月總計(jì)推測(cè)平均約有1.33萬m3/d外水進(jìn)入。

綜上：對(duì)污水廠的實(shí)際進(jìn)水水質(zhì)、設(shè)計(jì)水質(zhì)和外水水質(zhì)進(jìn)行對(duì)比分析，當(dāng)采用COD的水質(zhì)指標(biāo)做平衡分析可知，污水處理廠2021年的平均外水占比為54.75%；當(dāng)采用氨氮的水質(zhì)指標(biāo)做平衡分析可知，污水處理廠2021年的平均外水占比為50.57%。

4 解決思路

綜合考慮項(xiàng)目服務(wù)范圍內(nèi)現(xiàn)狀基本情況和存在問題，主要形成以下思路[1]。

以收污水、擠外水為主要工作方向。按流域、片區(qū)開展“收污水”工作，完善流域的排水管網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)片區(qū)雨污分流，消除黑臭水體；同時(shí)開展“擠外水”工作，實(shí)現(xiàn)片區(qū)雨污分流，排出外水。

以源頭改造、管網(wǎng)建設(shè)、管網(wǎng)監(jiān)測(cè)診斷、管網(wǎng)改造與修復(fù)為主要措施；根據(jù)現(xiàn)狀問題的分布特征，按照“源頭減排、過程控制、系統(tǒng)治理”的思路，將問題和治理措施進(jìn)行歸納匯總，便于開展集中整治。

根據(jù)現(xiàn)狀問題的集中分布特點(diǎn)及不同片區(qū)（流域）的問題權(quán)重，按照流域和排水分區(qū)劃分，提出了“排水管網(wǎng)診斷及修復(fù)、老舊城區(qū)混錯(cuò)接改造、暗渠截流改造改造、廠網(wǎng)河一體化建設(shè)運(yùn)營(yíng)”等4個(gè)重點(diǎn)任務(wù)，便于優(yōu)先集中開展工作。

5 技術(shù)路線

以問題為導(dǎo)向，按照解決思路，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)確定技術(shù)路線。

（1）完善區(qū)域公共雨、污水管網(wǎng)系統(tǒng)。

（2）對(duì)系統(tǒng)內(nèi)水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，降低系統(tǒng)運(yùn)行水位，解決合流管溢流口、污水系統(tǒng)運(yùn)行不暢等問題。

（3）對(duì)外水點(diǎn)進(jìn)行溯源分析，采取工程措施及管理措施相結(jié)合的方式完成整治。嚴(yán)格執(zhí)行“雨污分流”原則，將晴天外水截污點(diǎn)徹底改造，并對(duì)管道缺陷處進(jìn)行修復(fù)整改。取消雨水系統(tǒng)總出口處截污堰或閘，旱季時(shí)避免大量清水進(jìn)入污水處理系統(tǒng)，提升污水濃度。

（4）整改現(xiàn)狀系統(tǒng)中的錯(cuò)混接點(diǎn)，減少積存在雨水系統(tǒng)內(nèi)的污水和污染物等；同時(shí)，避免雨季時(shí)，積存的污水和污染物溢流進(jìn)河涌。

（5）還原區(qū)域內(nèi)的雨水通道功能，通道內(nèi)空間可作為排水調(diào)蓄空間，緩解周邊區(qū)域的排澇能力，恢復(fù)其晴天排清水，雨季排洪的功能，進(jìn)一步提高河涌的水質(zhì)，初步實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)制久清的目標(biāo)。

6 工程方案

全面梳理區(qū)域污水主干管網(wǎng)，系統(tǒng)性掌握現(xiàn)狀污水主干管網(wǎng)情況，以分區(qū)為整體、子區(qū)域?yàn)閱卧?，進(jìn)行排水管網(wǎng)全面摸查。排水管線摸查成果繪制“污水管線摸查成果圖”，圖中應(yīng)標(biāo)識(shí)排水管管徑、排水方向、附屬構(gòu)筑物、地面標(biāo)高、管底標(biāo)高、排水管與房屋、河涌、道路的位置關(guān)系等。針對(duì)管網(wǎng)普遍存在病害問題，結(jié)合摸查成果需進(jìn)一步對(duì)存在病害的排水管線進(jìn)行檢測(cè)修復(fù)[2]。

6.1 雨污分流改造

合流制片區(qū)內(nèi)部?jī)H有一套排水管道，根據(jù)管網(wǎng)健康情況，按照雨污分流改造原則，新建一套或兩套管網(wǎng)，其中保留合流管道作為雨水管道，并對(duì)管道進(jìn)行清淤，同時(shí)出戶管改接入雨水管道；新建污水管網(wǎng)，污水管接入市政污水管道。源頭改造根據(jù)對(duì)改造難以程度、工程量以、污水流失量及外水入侵量等確定對(duì)混錯(cuò)接優(yōu)先改造，對(duì)小區(qū)雨污分流改造逐步進(jìn)行。主要包括市政污水管網(wǎng)建設(shè)、市政污水管網(wǎng)斷頭管打通、市政管網(wǎng)雨污分流改造、沿河（渠）截污管網(wǎng)建設(shè)等4個(gè)方面。

6.2 管網(wǎng)監(jiān)測(cè)與診斷

根據(jù)污水廠、污水泵站、污水干管主要節(jié)點(diǎn)的水質(zhì)、水量監(jiān)測(cè)，以及老舊管網(wǎng)的問題診斷和排查。管網(wǎng)改造和修復(fù)，主要包括：市政排水管網(wǎng)混錯(cuò)接改造、市政污水管網(wǎng)問題修復(fù)等兩個(gè)方面。摸查根據(jù)不同的管網(wǎng)情況選取不同的方式：能降水封堵的管道，封堵管道兩側(cè)污水井以及周邊連接管等管口，確保該段管道不與其他管道連通，抽干管道內(nèi)污水，采用內(nèi)滲法檢測(cè)管道滲漏以及破損情況，如24h后，管道內(nèi)有污水存在，則須對(duì)此段管道進(jìn)行檢測(cè)；如管道內(nèi)無污水存在，則不需檢測(cè)修復(fù)該段管道。如管道封堵困難，水位難以降低，則采用帶水摸查方式進(jìn)行摸查。根據(jù)摸查的情況確定管道是否需要檢測(cè)修復(fù)等。摸查是系統(tǒng)化梳理的關(guān)鍵，測(cè)量、檢測(cè)修復(fù)改造是對(duì)其中遇到的問題進(jìn)行處理。對(duì)存在錯(cuò)接、漏接、混接的管道，須進(jìn)行錯(cuò)接、漏接、混接的改造；對(duì)存在斷裂、破損的管道進(jìn)行管道修復(fù)[3]。

6.3 雨污混錯(cuò)接改造

雨污混錯(cuò)接的形式可分為污水管接入雨水管、雨水管接入污水管兩種。主要表現(xiàn)為小區(qū)內(nèi)部混錯(cuò)接和小區(qū)出戶管混錯(cuò)接。小區(qū)內(nèi)部混錯(cuò)接造成小區(qū)內(nèi)部污水進(jìn)入雨水管道，造成污水流失；小區(qū)內(nèi)雨水進(jìn)入污水管道，造成外水入侵?；戾e(cuò)接改造，小區(qū)內(nèi)部重點(diǎn)排查和建筑立管、小區(qū)排水管網(wǎng)等存在混錯(cuò)接點(diǎn)，按照“雨對(duì)雨、污對(duì)污”的原則對(duì)混錯(cuò)接點(diǎn)位進(jìn)行改造；小區(qū)出戶管應(yīng)重點(diǎn)排查小區(qū)接駁市政混錯(cuò)接點(diǎn)，按照混錯(cuò)接改造原則進(jìn)行混錯(cuò)接改造。

6.4 信息化平臺(tái)建設(shè)

通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)支撐，建立可評(píng)估、可追溯、可控制的“廠—網(wǎng)—河”一體化智慧水務(wù)管理平臺(tái)，支撐排水系統(tǒng)的運(yùn)維管理、績(jī)效評(píng)估等。項(xiàng)目的建設(shè)需要實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：建立管網(wǎng)管理、GIS應(yīng)用、日常辦公等核心基礎(chǔ)信息化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)排水設(shè)施運(yùn)營(yíng)的數(shù)字化管理。圍繞污水處理廠、排水設(shè)施、排放口、污染源，建立排水管網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)體系、排水管網(wǎng)模型，實(shí)現(xiàn)排水安全運(yùn)行、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警、管網(wǎng)運(yùn)行預(yù)測(cè)，保障排水管網(wǎng)的可靠、安全運(yùn)行[4]。整合排水管網(wǎng)、設(shè)備設(shè)施、監(jiān)測(cè)、視頻、人員、車輛等排水大數(shù)據(jù)，優(yōu)化排水管網(wǎng)運(yùn)維，分析各項(xiàng)排水運(yùn)行指標(biāo)，建立應(yīng)急預(yù)警、上報(bào)、指揮機(jī)制，實(shí)現(xiàn)日常綜合管理、應(yīng)急調(diào)度、決策指揮等保障支撐體系。以日常排水管網(wǎng)、設(shè)備設(shè)施以及污染源點(diǎn)位的日常巡檢、養(yǎng)護(hù)出發(fā)，對(duì)外勤運(yùn)維工作實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)的流程化管理，提升運(yùn)維工作的規(guī)范性與科學(xué)性，提升現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維監(jiān)管與執(zhí)行能力。

7 保障措施

為保障污水提質(zhì)增效工作有效開展，污水廠濃度逐步提升，進(jìn)一步提出非工程保障措施，包括：排水許可和臨時(shí)排水許可發(fā)放方案、綜合執(zhí)法管理方案、排水設(shè)施后期養(yǎng)護(hù)方案和完善激勵(lì)支持政策、信息化平臺(tái)建設(shè)等。

排放污水可接入市政排水設(shè)施的工業(yè)、建筑、餐飲、醫(yī)療等單位，應(yīng)當(dāng)按照《城鎮(zhèn)排水與污水處理?xiàng)l例》《城鎮(zhèn)污水排入排水管網(wǎng)許可管理辦法》等文件規(guī)定，申請(qǐng)污水排入市政管網(wǎng)許可，依法規(guī)范接入，并嚴(yán)格按許可要求排放污水。對(duì)已列入重點(diǎn)排污單位名錄的排水戶（如工業(yè)企業(yè)、醫(yī)院等）應(yīng)實(shí)行重點(diǎn)管理；對(duì)影響一般或排放量較大的集中排水戶可實(shí)行一般管理；對(duì)城鎮(zhèn)排水設(shè)施影響較小的排水戶（如居民小區(qū)、餐飲等）可實(shí)行備案管理。

排水設(shè)施后期養(yǎng)護(hù)方案應(yīng)滿足《城鎮(zhèn)排水管渠與泵站運(yùn)行、維護(hù)及安全技術(shù)規(guī)程》（CJJ 68—2016）中的相關(guān)要求。排水管渠、預(yù)處理設(shè)施和低影響開發(fā)設(shè)施養(yǎng)護(hù)方案應(yīng)包括管渠巡視的頻率、養(yǎng)護(hù)的內(nèi)容、標(biāo)準(zhǔn)、頻次與時(shí)間要求等。

8 目標(biāo)可達(dá)

本項(xiàng)目納污范圍總計(jì)10.36km2，服務(wù)人口12萬人，項(xiàng)目通過連續(xù)監(jiān)測(cè)、理論分析結(jié)合具體工程措施，積極推進(jìn)現(xiàn)狀排水管網(wǎng)的隱患修復(fù)、外水點(diǎn)改造工程、對(duì)合流管渠實(shí)施清污分流改造工作，達(dá)到取消末端截污的目的，減少外水進(jìn)入，實(shí)現(xiàn)“污水入廠、清水入河”，解決雨季溢流和排水不暢的問題。項(xiàng)目新增收集污水量約1.4萬m3/d。同時(shí)本工程通過與排水單元達(dá)標(biāo)創(chuàng)建工程的同步實(shí)施相結(jié)合，根據(jù)排水單元設(shè)計(jì)方案，配套完善公共管網(wǎng)，公共管網(wǎng)的管徑、標(biāo)高、接駁點(diǎn)位置均與排水單元內(nèi)部排水方案充分銜接，為單元污水提供市政接駁條件，實(shí)現(xiàn)從單元到市政路、污水廠污水管網(wǎng)的全覆蓋，可實(shí)現(xiàn)市政公共道路的整體雨污分流，有效削減污水入涌COD負(fù)荷約3640t/年，氨氮負(fù)荷約400t/年。提升污水進(jìn)廠COD濃度約達(dá)到約266mg/L，氨氮達(dá)到約30mg/L。從而改善河涌水質(zhì)，提升污水廠進(jìn)水濃度，最終實(shí)現(xiàn)污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的目的。

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