排水管網(wǎng)系統(tǒng)化提質(zhì)增效策略研究

陳瑋 吳昌華 包波

摘要：在綜合考慮開發(fā)區(qū)進(jìn)水水質(zhì)現(xiàn)狀，結(jié)合對污水處理設(shè)施、污水收集管網(wǎng)的評估，提出了排水管網(wǎng)系統(tǒng)系統(tǒng)化提質(zhì)增效策略。，首先應(yīng)對有缺陷的管網(wǎng)進(jìn)行系統(tǒng)化整治。然后，運(yùn)用合適的排水管網(wǎng)缺陷修復(fù)技術(shù)進(jìn)行管網(wǎng)修復(fù)。具體應(yīng)優(yōu)化政策，調(diào)整工業(yè)廢水排放，應(yīng)加強(qiáng)“污水零直排”建設(shè)。采用智能化軟、硬件，提高智慧化監(jiān)管水平，從而提高污水處理水平，提升污水處理達(dá)標(biāo)率。

關(guān)鍵詞：排水管網(wǎng);提質(zhì)增效;污水處理;污水零直排

為響應(yīng)《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案（2019-2021年）》污水管網(wǎng)全覆蓋、全收集、全處理的相關(guān)要求，浙江省提出基于分析城鎮(zhèn)污水收集處理系統(tǒng)現(xiàn)狀，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，著眼長遠(yuǎn)，量力而行，盡力而為，做好頂層設(shè)計(jì)，強(qiáng)化系統(tǒng)推進(jìn)，為高質(zhì)量推進(jìn)我省污水治理打好堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1]。因此，在城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效過程中，針對目標(biāo)導(dǎo)向和問題導(dǎo)向，有必要開展區(qū)域排水管網(wǎng)系統(tǒng)化提質(zhì)增效策略研究。

某開發(fā)區(qū)位于浙江省，地貌上屬于丘陵盆地，地形東北高，西南低，西部為河谷平原，東北部為黃土丘陵東部沿海平原。區(qū)內(nèi)雨量豐富、水資源極其豐富，形成了庫區(qū)連綿帶，工業(yè)企業(yè)眾多，農(nóng)村廣泛分布。近年來，污水管網(wǎng)長期高位運(yùn)行、污水處理廠進(jìn)水污染物濃度偏低、農(nóng)村污水處理終端出水水質(zhì)超標(biāo)等問題嚴(yán)重影響江北區(qū)排水管網(wǎng)收集效率和處理質(zhì)量。

1、排水系統(tǒng)現(xiàn)狀評估

1.1 污水處理設(shè)施評估

開發(fā)區(qū)污水處理廠服務(wù)范圍約30平方公里，服務(wù)人口約14萬人，包括三個(gè)建制鎮(zhèn)以及工業(yè)園區(qū)。主要進(jìn)水來源為生活污水以及印染廢水、造紙廢水、化工廢水、食品廢水等工業(yè)廢水，生活污水約占總運(yùn)行負(fù)荷30%，工業(yè)廢水約占總運(yùn)行負(fù)荷70%。

污水處理廠工藝流程圖

工業(yè)廢水的組成相對復(fù)雜，其中印染紡織類約13500噸/天、造紙類3000噸/天、乳制品類6000噸/天、其他（化工制藥等）2500噸/天，且該部分污水出廠時(shí)均已經(jīng)過一定程度的生化處理，污染物濃度相對較低。

現(xiàn)狀農(nóng)村污水處理終端和沿河污水處理終端主要承擔(dān)臨時(shí)應(yīng)急處理功能，由于運(yùn)行維護(hù)未同步跟進(jìn)以及處理工藝等限制，實(shí)際出水水質(zhì)整體較差，超過一半達(dá)不到浙江省地方標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)村生活污水處理設(shè)施水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB33/973-2015）二級標(biāo)準(zhǔn)要求。

根據(jù)2019～2020年污水處理廠進(jìn)水濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)，污水處理廠進(jìn)水濃度（以COD計(jì)）偏低，晴雨季差別明顯，說明截污納管等工程的實(shí)施將很大一部分雨水納入污水收集系統(tǒng)，造成污染物稀釋。通過現(xiàn)場踏勘和部門訪談，發(fā)現(xiàn)污水處理廠進(jìn)水COD濃度偏度與污水管網(wǎng)滲漏、地表水及地下水滲入等因素也有關(guān)系。由于污水出路受阻，截污后總體污水量增加，導(dǎo)致滲入地下污水量增加，一定程度上加劇了水體污染。

污水處理廠2019年1月至2020年10月進(jìn)水五日生化需氧量平均含量為36.56mg/L，進(jìn)水B/C比僅為0.165。進(jìn)水的五日生化需氧量數(shù)值可能受到進(jìn)水組成、管網(wǎng)路程、外水稀釋等原因影響，也對污水廠運(yùn)營成本造成一定的壓力。

1.2 污水管網(wǎng)系統(tǒng)評估

開發(fā)區(qū)基本建立了雨污分流制為主的排水系統(tǒng)，現(xiàn)狀污水管道主干管長約165公里，現(xiàn)狀污水管網(wǎng)系統(tǒng)主干管建設(shè)相對較為完善，但承擔(dān)污水源頭收集和輸送的支管、次干管建設(shè)相對不足。

現(xiàn)狀收集系統(tǒng)可分為以下幾個(gè)排水分區(qū)：（1）A鎮(zhèn)片區(qū)污水管道系統(tǒng);（2）B鎮(zhèn)片區(qū)污水管道系統(tǒng);（3）工業(yè)園區(qū)污水管道系統(tǒng);（4）C鎮(zhèn)北片區(qū)污水管道系統(tǒng);（5）C鎮(zhèn)東片區(qū)污水管道系統(tǒng);（6）C鎮(zhèn)南片區(qū)污水管道系統(tǒng)。

現(xiàn)狀污水管網(wǎng)管材以塑料管和砼管為主，90%以上為近10年新建管網(wǎng)，但污水管網(wǎng)健康狀況堪憂，主要由于工程車輛碾壓導(dǎo)致管道破損、變形，地面沉降導(dǎo)致管道錯(cuò)位、滲漏，污水管道運(yùn)行養(yǎng)護(hù)困難導(dǎo)致管道淤積堵塞。

2、排水管網(wǎng)系統(tǒng)化整治策略

2.1 污水直排口和管道空白區(qū)修補(bǔ)

1）對近期規(guī)劃拆遷暫時(shí)保留的老舊城區(qū)、城鄉(xiāng)結(jié)合部，可結(jié)合實(shí)際需求，建設(shè)臨時(shí)性污水收集或分散處理設(shè)施。

2）對于不在近期規(guī)劃拆遷范圍，或雖然在拆遷區(qū)域，但路網(wǎng)工程已經(jīng)完成或基本保持不變的，宜規(guī)劃建設(shè)永久性污水收集設(shè)施。

3）對已在污水收集管網(wǎng)敷設(shè)范圍內(nèi)，但尚未納管的企事業(yè)單位、住宅小區(qū)和沿街商鋪，應(yīng)盡快將其生活污水納入污水收集管網(wǎng)。

4）對于城市水體沿線尚未接入污水管網(wǎng)，且不在拆遷范圍的沿河居民樓、餐飲業(yè)、商鋪等排水戶，應(yīng)在盡快實(shí)施沿線臨時(shí)截污措施的同時(shí)，加快推進(jìn)永久性入戶排水管道工程的實(shí)施。

5）以排口為核心，最后是分類梳理，統(tǒng)籌系統(tǒng)進(jìn)行治理。

6）注意系統(tǒng)性，處理好截和處理的關(guān)系。

2.2 雨污分流系統(tǒng)改造

對于管道混接點(diǎn)，可采用封堵、敷設(shè)新管等方式，改變原有管道的非法連接方式，恢復(fù)雨污分流，鼓勵結(jié)合海綿城市建設(shè)統(tǒng)籌實(shí)施。主要治理要求是：

1）對于市政污水管道接入市政雨水管道，應(yīng)封堵所接入的污水管道，并將污水管改接入污水排水系統(tǒng)，所封堵的污水管道應(yīng)填實(shí)處理;

2）對于市政雨水管道接入市政污水管道，應(yīng)封堵所接入的雨水管道，并將雨水管改接入雨水排水系統(tǒng)，所封堵的雨水管道應(yīng)填實(shí)處理;

3）對于市政合流管道接入市政雨水管道，應(yīng)在核實(shí)計(jì)算的基礎(chǔ)上，加設(shè)截流系統(tǒng)，或者實(shí)施雨污分流。

4）對于小區(qū)等雨水管道接入市政污水管道，應(yīng)對小區(qū)所接入的雨水管道進(jìn)行封堵，并將其接入市政雨水排水系統(tǒng)，所封堵的雨水管道應(yīng)填實(shí)處理;

5）對于小區(qū)等污水管道接入市政雨水管道，應(yīng)對小區(qū)所接入的污水管道進(jìn)行封堵，并將其接入市政污水排水系統(tǒng)，所封堵的雨水管道應(yīng)填實(shí)處理;

6）對于小區(qū)等合流管道接入市政雨水管道，應(yīng)對小區(qū)進(jìn)行雨污分流治理，分別接入市政雨水和污水管道。

2.3 工業(yè)企業(yè)分類清理與清退

1）優(yōu)先搬遷集中，工業(yè)廢水集中、單獨(dú)處理。

2）做好頂層設(shè)計(jì)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)用地布局，預(yù)留工業(yè)廢水處理設(shè)施用地。

3）將現(xiàn)狀城市建成區(qū)企業(yè)盡快搬遷到工業(yè)園區(qū)并建設(shè)集中工業(yè)廢水處理設(shè)施，強(qiáng)化工業(yè)園區(qū)廢水處理和雨水徑流污染監(jiān)管。

4）特定企業(yè)不能搬遷，就要依法關(guān)閉。

5）鋼鐵、有色金屬、造紙、印染、原料藥制造、化工等污染較重的企業(yè)，不能搬遷就要依法關(guān)閉。

6）其他不能搬遷企業(yè)，進(jìn)行評估決定是否可以繼續(xù)排放。

7）應(yīng)組織有關(guān)部門開展評估，經(jīng)評估認(rèn)定所排放工業(yè)廢水中的污染物不能被城鎮(zhèn)污水處理廠有效處理或可能影響城鎮(zhèn)污水處理廠出水穩(wěn)定達(dá)標(biāo)的，工業(yè)企業(yè)應(yīng)自建污水處理設(shè)施處理達(dá)標(biāo)后排放，地方生態(tài)環(huán)境部門應(yīng)加強(qiáng)對工業(yè)企業(yè)自建污水處理設(shè)施的排放監(jiān)管。

8）經(jīng)評估可繼續(xù)納管的，工業(yè)企業(yè)應(yīng)當(dāng)依法取得排污和排水許可，地方生態(tài)環(huán)境等部門應(yīng)加強(qiáng)對工業(yè)企業(yè)排水的日常監(jiān)管。

2.4 污水管道日常清通養(yǎng)護(hù)

1）建立隊(duì)伍是基礎(chǔ)：有責(zé)任心、有能力的城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)專業(yè)維護(hù)隊(duì)伍;鼓勵企業(yè)化運(yùn)行;人員配置和資金要保障。

2）市政小區(qū)統(tǒng)一管理是重點(diǎn)：避免小區(qū)小問題造成城市大問題;市政小區(qū)同一專業(yè)隊(duì)伍一體管理;資金合理分?jǐn)偂?/p>

3）“廠-網(wǎng)-河（湖）”一體運(yùn)行維護(hù)機(jī)制是破解目前問題的有效措施。

4）有效整合水環(huán)境治理、污水處理廠、排水管網(wǎng)等各運(yùn)營方利益，避免各自為政。

5）綜合考慮污水處理廠進(jìn)水生化需氧量（BOD）濃度提升、生活污水直排口整治、設(shè)施空白區(qū)消除的評估，建立以污染物集中收集效能和水環(huán)境質(zhì)量提升為核心的績效評價(jià)體系。

6）邊界清晰、權(quán)責(zé)明確;目標(biāo)合理、指標(biāo)清晰;嚴(yán)格考核，按效付費(fèi)。

2.5 污水管網(wǎng)缺陷修復(fù)

1）為盡量減少開挖對道路結(jié)構(gòu)、交通及環(huán)境的不良影響，損壞的排水管道采用非開挖修復(fù)。

2）管道修復(fù)須確保修復(fù)后的管道滿足原有的排水能力及管道疏通養(yǎng)護(hù)要求。

3）原則上修復(fù)等級為2級的管段（腐蝕除外）不修復(fù)或局部修復(fù);修復(fù)等級為3級及4級以上的管段，采用整體或局部修復(fù)，對同一管段出現(xiàn)多處（3處及3處以上）結(jié)構(gòu)性損壞的或出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象的，進(jìn)行非開挖整體修復(fù)。

4）對于局部明顯的受集中應(yīng)力破壞的管道，即使管道本身結(jié)構(gòu)狀況較好，也進(jìn)行非開挖局部修復(fù)或翻排。

管道整體修復(fù)后的管道設(shè)計(jì)使用年限不小于20年。污水管網(wǎng)系統(tǒng)提升改造技術(shù)路線如下：

3、排水管網(wǎng)缺陷修復(fù)技術(shù)

3.1 局部非開挖修復(fù)技術(shù)

1.不銹鋼套筒法

外包止水材料的不銹鋼套筒膨脹后，在原有管道和不銹鋼套筒之間形成密封性的管道內(nèi)襯，堵住滲漏點(diǎn);主要用于脫節(jié)、滲漏等局部缺陷的修復(fù)。

2.點(diǎn)狀原位固化法

將浸漬常溫固化樹脂的纖維材料固定在破損部位，注入壓縮空氣，使纖維材料緊緊擠壓在管道內(nèi)壁，經(jīng)固化形成新的管道內(nèi)襯;用于管道脫節(jié)、滲漏、破裂等缺陷的修復(fù)。

3.不銹鋼雙脹環(huán)修復(fù)法

采用環(huán)狀橡膠止水密封帶與不銹鋼套環(huán)，在管道接口或局部損壞部位安裝橡膠圈雙脹環(huán)，橡膠帶就位后用 2～3 道不銹鋼脹環(huán)固定，達(dá)到止水目的;用于變形、錯(cuò)位、脫節(jié)、滲漏，且接口錯(cuò)位小于 3cm 等缺陷的修復(fù)，但是要求管道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定、管道線形沒明顯變化、管道壁體堅(jiān)實(shí)不酥化。

4.管道化學(xué)灌漿法

將多種化學(xué)漿液通過特定裝備注入（壓入）管道破損點(diǎn)外部的下墊面土壤和土壤空洞中，利用化學(xué)漿液的快速固化進(jìn)行止水、止漏、固土、填補(bǔ)空洞;適用于各種類型管道內(nèi)部已發(fā)現(xiàn)的滲漏點(diǎn)和破裂點(diǎn)的修復(fù)。

3.2 整體非開挖修復(fù)技術(shù)[2]

1.熱水原位固化法

采用水壓翻轉(zhuǎn)方式將浸漬熱固性樹脂的軟管置入原有管道內(nèi)，加熱固化后，在管道內(nèi)形成新的管道內(nèi)襯;用于各種結(jié)構(gòu)性缺陷的修復(fù)，適用于不同幾何形狀的排水管道。

2.紫外光原位固化法

漬光敏樹脂的軟管置入原有管道內(nèi)，通過紫外光照射固化，在管道內(nèi)形成新的管道內(nèi)襯;用于各種結(jié)構(gòu)性缺陷的修復(fù)，適用于不同幾何形狀的排水管道。

3.螺旋纏繞法

采用機(jī)械纏繞的方法將帶狀型材在原有管道內(nèi)形成一條新的管道內(nèi)襯;用于各種結(jié)構(gòu)性缺陷的修復(fù)，適用于不同幾何形狀的排水管道，可帶水作業(yè)。

4.管片內(nèi)襯法

將PVC片狀型材在原有管道內(nèi)拼接成一條新管道，并對新管道與原有管道之間的間隙進(jìn)行填充;用于破裂、脫節(jié)、滲漏等缺陷的修復(fù)，管道形狀不受限制，修復(fù)迅速、快捷。

5.短管內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)

將特制的高密度聚乙烯（HDPE）管短管在井內(nèi)螺旋或承插連接，然后逐節(jié)向舊管內(nèi)穿插推進(jìn)，并在新舊管道的空隙間注入水泥漿固定，形成新的內(nèi)襯管;用于破裂、脫節(jié)、滲漏等結(jié)構(gòu)性缺陷的修復(fù)，形狀不受限制，修復(fù)迅速、快捷。

6.聚合物涂層法

將高分子聚合物乳液與無機(jī)粉料構(gòu)成的雙組份復(fù)合型防水涂層材料，混合后均勻涂抹在原有管道內(nèi)表面形成高強(qiáng)堅(jiān)韌的防水膜內(nèi)襯;用于破裂、脫節(jié)、滲漏等各種缺陷的修復(fù)。

7.脹管法

將一個(gè)錐形的脹管頭裝入到舊管道中，將舊管道破碎成片擠入周圍土層中，與此同時(shí)，新管道在脹管頭后部拉入，從而完成管道更換修復(fù)的過程;用于破裂、變形、錯(cuò)位、脫節(jié)等各種缺陷的修復(fù)。

3.3 檢查井修復(fù)技術(shù)

1.檢查井原位固化法

將浸漬熱固樹脂的檢查井內(nèi)膽裝置吊入原有檢查井內(nèi)，加熱固化后形成檢查井內(nèi)襯;適用于各種類型和尺寸檢查井的滲漏、破裂等缺陷修復(fù)，不適用檢查井整體沉降的修復(fù)。

2.檢查井光固化貼片法

將浸漬有光敏樹脂的片狀纖維材料拼貼在原有檢查井內(nèi)，通過紫外光照射固化形成檢查井內(nèi)襯;適用范圍同上。

3.檢查井離心噴涂法

采用離心噴射的方法將預(yù)先配置的膏狀漿液材料均勻噴涂在井壁上形成檢查井內(nèi)襯;適用于各種材質(zhì)、形狀和尺寸檢查井的破裂、滲漏等各種缺陷修復(fù)，可進(jìn)行多次噴涂，直到噴涂形成的內(nèi)襯層達(dá)到設(shè)計(jì)厚度。

4、開發(fā)區(qū)排水管網(wǎng)系統(tǒng)化提質(zhì)增效策略

1）優(yōu)化政策、調(diào)整工業(yè)廢水排放：針對目前工業(yè)企業(yè)的排放廢水進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控并分析，在政策允許的情況，優(yōu)化調(diào)整排放廢水的濃度，適當(dāng)提高污水處理廠進(jìn)水的可生化性;

2）理清排污、適當(dāng)引入濃污單位：在目前管網(wǎng)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，做好污水流量及濃度的監(jiān)測工作，根據(jù)排污清單厘清低濃度稀釋的問題點(diǎn)，在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)適當(dāng)引入排放可生化性較好的生產(chǎn)企業(yè)，做好污水處理廠“提質(zhì)增效”工作[3];

3）做好農(nóng)污、終端納廠提高接戶：根據(jù)近期農(nóng)污的規(guī)劃及改造要求，做好農(nóng)污納廠終端的改造工作、進(jìn)一步提高農(nóng)村地區(qū)的污水收集率，增加生活污水在進(jìn)水組成中的比例[3]。

4）雨污分流[4]、加快建設(shè)“污水零直排”：針對目前管網(wǎng)建設(shè)的不足，加快推進(jìn)三個(gè)城鎮(zhèn)的生活污水納管工作，同時(shí)推進(jìn)雨污分流改造和“污水零直排”建設(shè)，擠除外水、提高進(jìn)水中生活污水的比例;

5）智慧監(jiān)管、搭建平臺實(shí)時(shí)監(jiān)測：針對目前管網(wǎng)信息不明、排污數(shù)據(jù)不清的情況，前期應(yīng)組織開展管網(wǎng)排查和梳理工作，中期搭建智慧水務(wù)管理平臺并對重點(diǎn)點(diǎn)位進(jìn)行監(jiān)測，后期通過該套系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)且智能地監(jiān)管，做到真正長效的“提質(zhì)增效”;

6）診斷薄弱、優(yōu)化處理流程：根據(jù)調(diào)整后的污水處理廠進(jìn)水情況，深入分析目前污水處理廠處理流程存在的低效能點(diǎn)，合理調(diào)整處理流程，精準(zhǔn)配比使用進(jìn)水中的碳源，落實(shí)處理能耗的降低工作。

給排水管道系統(tǒng)是城市的心血管系統(tǒng)，污水處理廠是城市的心臟，污水管道系統(tǒng)能否正常有效運(yùn)轉(zhuǎn)，直接關(guān)系到城市水環(huán)境的健康，影響人民群眾對美好生活的向往。要扭轉(zhuǎn)“重地上輕地下”、“重建設(shè)輕管理”觀念，切實(shí)加強(qiáng)城市排水管道市政基礎(chǔ)設(shè)施更新改造維護(hù)工作。在城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效的目標(biāo)指引下，針對排水管網(wǎng)的相關(guān)問題，補(bǔ)齊短板，提出開發(fā)區(qū)的排水管網(wǎng)系統(tǒng)化提質(zhì)增效策略，可以為區(qū)域的排水管道系統(tǒng)建設(shè)起到良好的指導(dǎo)作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳澤森. 城鎮(zhèn)污水處理廠提質(zhì)增效措施研究 [J]. 低碳世界，2021，11（05）：28-29.

[2]涂沁. 非開挖修復(fù)技術(shù)在天河區(qū)排水管線隱患排查修復(fù)工程中的應(yīng)用 [J]. 低碳世界，2021，11（03）：1-3.

[3]張莉萍. 城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效方案的主要措施分析與建議 [J]. 低碳世界，2021，11（02）：42-43.

[4]劉云帆，栗玉鴻，孔燁，郭紫波，周霞. 基于清污分流的丘陵地區(qū)城鎮(zhèn)污水提質(zhì)增效方法與實(shí)踐 [J]. 中國給水排水，2021，37（08）：107-113+119.

浙江工業(yè)大學(xué)工程設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 310014