工業廠區截污控源與排水系統改建設計探討

莫群青

[上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司，上海市 200125]

0 引言

2015 年，國務院發布的《水污染防治行動計劃》，要求以改善水環境質量為核心，強化源頭控制，分區域、分階段科學治理，系統推進水污染防治工作。水環境治理，重在源頭[1]，其中，部分建成年代較長的工業廠區，其早期內部排水管網不完善，又隨著改擴建地下管線日益復雜，雨污混接嚴重，加之工業廢水處理、排放不當，成為較難治理的一類污染源。有鑒于此，以上海某工業廠區為例，探討在做好現狀及問題摸排的前提下，兼顧政策執行與企業需求，同時引入海綿理念，進行截污控源與排水系統改建的設計思路，以踐行“行動計劃”中提出的“政府統領、企業施治、市場驅動”的水污染防治機制。

1 項目概況

A 廠是大型骨干國有企業，坐落于上海市普陀區，東南鄰光復西路及蘇州河，西鄰曹楊路，北鄰談家渡路。廠區于1944 年建成，歷經數次改造，至今占地面積約8.31 hm2，大致可劃分為三個區域：東南區（技術中心辦公樓、生產車間、綜合污水處理設施等）、中區（會議大樓、變電所、停車場等）和北區（宿舍區、運輸車隊、倉庫、垃圾廢料堆場等）。2017 年A廠排水許可證到期，市水務局在核發新證時，提出了廢除廠區東南側通向蘇州河?700 雨天溢流管道的要求；此外，在環保部門近年對廠區進行的水質抽檢中，北門市政管道排口的水質多次無法達到《污水排入城鎮下水道水質標準》的要求，由此開具了整改單。出于政策法規執行、排水安全及未來發展的多重考量，A 廠在向集團申請并獲得批示后，于2018 年8 月起委托設計單位進行廠區截污控源及排水系統改造方案的編制。目前第一階段的截污控源及部分管網改造已完成，第二階段的改造資金也已進行了報批。

2 廠區現狀情況及問題分析

首先結合綜合管線探測成果報告、工現場踏勘及歷年竣工圖資料對廠區進行詳細的現狀情況分析及問題排摸。

2.1 排水系統

A 廠排水管網隸屬于武寧排水系統，為已建合流制排水系統，總服務面積約274 hm2，設計暴雨重現期P＝1 a，現狀綜合徑流系數約0.72。

2.1.1 廠區已建排水構筑物

A 廠東南區設有提升泵房和綜合污水處理設施，泵房配備雨、污水泵各2 臺，單泵流量分別為38 L/s和200 L/s。綜合污水處理設施采用曝氣均質均量池+生物接觸氧化工藝，設計處理能力1 600 t/d；實際運行過程中晴天平均處理污水量約600 t/d，其中工業廢水約150 t/d，CODcr約2 000～4 000 mg/L；生活污水約450 t/d，CODcr約200 mg/L 左右。

2.1.2 廠區已建排水管網

（1）廠區排水出路

A 廠周邊各市政道路下均已敷設有市政合流管道，改造前共敷設有4 路外排管道（除中區的會議大樓外）：2 路自提升泵房的高位出水井接出：其中1 路?400 合流管接至光復西路、另1 路?700 溢流管排入蘇州河；2 路?600 合流管接至談家渡路，廠區排口及周邊市政道路已建相關合流管網情況見圖1。

圖1 廠區現狀平面圖

（2）廠區排水管網現狀及問題分析

廠區建成初期僅敷設有一套排水管網，為合流制，后結合改、擴建陸續更新鋪設雨、污水2 套管網，但錯接、混接嚴重。對應排口和管底高程主要可分為2 部分，具體情況見圖1。

a. 東南區和中區

區域雨水和生活污水經管網收集后進入提升泵房。生產車間產生的工業廢水分為兩部分：Ⅰ區廢水由獨立的管道輸送至綜合污水處理系統。Ⅱ、Ⅲ區廢水分別經絮凝或超濾預處理后，上清液或淡水處理回用；應急污水或濃水經收集后于泵房前與該區的生活污水和雨水匯合；絮凝污泥經板框壓濾后，產生含水率60%的化學污泥被送至北區的垃圾堆場。

旱天及小雨時，全部雨、污水經由污水泵提升至綜合污水處理設施，處理達標后經?400 管道排入光復西路市政合流管網。雨量增大至超出綜合污水處理設施設計流量時，雨水泵啟動，將雨水及未經處理的工業廢水和生活污水提升至高位出水井，部分經?400 管道排入光復西路市政合流管網，管道內水壓有時頂托被接入處市政檢查井井蓋，從而發生冒溢；大部分溢流經?700 合流管排入蘇州河，對水體環境造成嚴重污染。同時，雨水的進入使得綜合污水處理設施的水質、水量產生較大波動，處理效果受到較大影響，每年汛期都需投入一定比例的運行維護費用。

b. 北區

北門處2 路?600 排口檢查井內均設有圍堰，該區域產生的生活污水及雨水在旱天及小雨時經連通的管網與中部和東南區的排水一同進入綜合污水處理設施；中、大雨時，溢流進入談家渡路市政合流管網。

此外該區域內，宿舍區食堂的廚房未設隔油池，是造成北門市政管道排口水質抽檢不達標的原因之一。固體工業廢料和化學污泥未經明確分區一并貯存于垃圾廢料堆場，由收管單位定期外運處置，場地設有雨棚，但未作防滲處理，區域周邊設有橫截溝，污泥滲濾液易混合雨水后進入合流管道，造成外排污染物超標；并存在下滲污染地下水的風險。

2.2 地下管線及用地現狀

歷經數次改、擴建，廠區地下管網錯綜復雜，尤其自中區的變電所至東南區各生產車間，沿途除各類給、排水、燃氣、電力電信管道外，還敷設有寬度1.5～2.2 m，覆土約1m 左右的電纜溝。

廠區總占地面積約8.31hm2，硬化表面積高達7.58 hm2：中央停車場和廠區道路采用白色混凝土鋪面，分別占地1.31 hm2和1.5 hm2，現狀路幅寬約6～8 m，少量板塊破碎，部分板塊存在貫穿性裂縫；其余為廠區建筑屋面。廠區綠化基本為整塊草坪，集中分布在圖1 所示的中部西側和北部。廠區現狀綜合徑流系數高達0.83，增加了廠區雨天的積水風險。

3 需求分析及分階段改建方案

在對廠區管網、地塊使用現狀及存在問題進行分析后，與廠區、市水務局及市排水監測站等進行了進一步溝通，結合各方需求和集團的改造資金下發計劃，制定出如圖2 所示的詳細的分階段改建方案。

圖2 廠區截污控源與排水系統改建方案示意圖

3.1 第一階段：截污控源、保障廠區排水安全

第一階段的改建方案針對政策法規執行，時間緊迫且三、四季度生產任務較重，要求在施工影響范圍最小的前提下，完成2 個目標。首先是截污控源：保證A 廠接入市政管網各排口的水質均能達到《污水排入城鎮下水道水質標準》中的相關要求；并取消通向蘇州河的溢流管道，解決雨天溢流造成蘇州河水環境污染的問題。其次是保證滿足政策法規后，廠區的排水安全：溢流管道取消后，現有的市政排水接口無法滿足廠區雨天的排水需求，需增設排口以保證排水安全。目前該階段改建措施除曹楊路北側新建排口因正門改建計劃推遲外，其余均已完成建設。具體方案如下：

3.1.1 管網改造

（1）“污”“廢”分流

于提升泵房北側對合流管道進行封堵，分流工業廢水與雨水及生活污水，保證廠區對外重力流排口不含有工業廢水；同時工業廢水單獨進入提升泵房，由此原接入光復西路管網的?400 排口工業廢水處理設施處理后的出水管使用，避免了因水量水壓問題對市政管網造成頂托和冒溢。

（2）截污堵排

封堵直排蘇州河的?700 溢流管，解決雨季溢流污染。

（3）合理擴增市政接口，保障排水安全

拆除北側談家渡路排口處檢查井內設置的溢流堰，以保證北區雨天排水通暢；此外，于曹楊路和光復西路增設?800 合流排出口共計3 處，滿足溢流管道取消后，廠區雨天中區和東南區的排水需求；其中曹楊路排出口分別設于正門和側門，光復西路排出口穿該側待拆除倉庫接出。各接至市政排水管道的排口前均設置監測井，便于環保局及排水監測部門定期取樣。

3.1.2 源頭治理——構筑物及設施改建

（1）于北區宿舍區廚房增設隔油池，廚房含油廢水經隔油處理后再排至廠區污水管網。

（2）針對固體廢物貯存，按照《一般工業固體廢物貯存、處置場污染控制標準》的相關要求加建貯存間，門口加設擋水坎，并做好基礎和地面防滲。其中，隨著工藝升級，Ⅱ、Ⅲ區廢水預處理區東側（靠近提升泵房處）新增部分空余場地，原堆放于北區的絮凝污泥改為就近貯存于該處；擋水坎內側加設防腐橫截溝，收集的滲濾液經管道就近與南側的工業廢水管道于提升泵房前匯合；杜絕滲濾液污染地下水，或混合雨水后或進入合流管道，造成外排污染物超標的情況。固體工業廢料仍貯存于原北區的垃圾廢料堆場，多余場地可加設綠化約250 m2，幫助凈化部分含廢料粉塵較多的初雨。

（3）在將工業廢水與雨水及生活污水分流后，綜合污水處理系統的進水CODcr濃度將大幅提高，旱天水量減少至25%，雨天水質趨于穩定，但原本的生物氧化處理工藝將不再適合處理該類水質，由廠方同步委托環保設計單位考慮化學/ 生物聯合的污水處理系統[2]及提升泵房的改造設計，保證該部分廢水處理達標后排放。

3.2 第二階段：雨污分流及下墊面海綿化

第二階段的改建目標為配合廠區的未來發展計劃。首先，集團總部出于提升企業形象、響應國家改善水環境質量號召的考量，要求各地分公司將廠區雨污分流改造納入發展計劃；其次，A 廠出于自身用地需求，擬對中部停車場的地下空間進行改造利用。該階段的改建方案即圍繞這2 點展開，并于2020 年10 月向集團完成了資金上報，具體方案如下：

3.2.1 結合海綿措施的雨污分流改造

A 廠大部分區域已建有2 套排水管網，但錯接、混接嚴重。在對廠區各雨、污排水點的情況和流量進行梳理和計算后，設計保留管徑、流向滿足需求的排水主、支管，原位翻排不符合需求的管道，使得廠區擁有2 套獨立的雨、污水管網。其中，建成較早的東南部分生產區域僅敷設有1 根排水管道，約4 m 寬的通道下管線密布并敷設有電纜溝，已無新增排水管道的條件。設計將該區域的已建排水管道作為污水管網使用，并利用建筑已有的排水邊溝和花壇，改建為共計約400 m 的轉輸型植草溝，轉輸屋面和該片道路雨水至就近的雨水管網，既減緩部分徑流形成，又可在一定程度上凈化區域初雨。最后根據梳理結果，將各排水點改接至對應的雨、污水管網。

3.2.2 下墊面海綿化

（1）停車場下墊面透水性改善

廠區現狀綜合徑流系數高達0.83，而位于中部的停車場面積達到整體硬質鋪裝的17.3%，第二階段計劃結合中部停車場地下空間的改造，將其地面鋪裝改為植草磚以改善該區域下墊面的透水性，經估算改建后綜合徑流系數可降低至與所屬武寧排水系統較為接近的0.74。

（2）路面翻新與人行區域透水性鋪裝改建

結合管網改造翻排雨水口，并翻新廠區路面為黑色路面，其中約40%的人行區域采用透水瀝青，進一步降低廠區綜合徑流系數至0.68。

4 結語

建成年代較長的工業廠區，由于其歷史原因和自身特點，是水污染防治過程中較難治理的一類污染源。該設計兼顧政策執行與企業需求，探討了在做好現狀及問題摸排的前提下，分階段地采取污“廢”分流、截污堵排、源頭治理、接口擴增、雨污分流、下墊面海綿化等措施，進行截污控源與排水系統改建的設計思路。