南方城市污水提質增效方案與實踐
——以漳州市為例

吳志強，栗玉鴻，侯愛月，馬步云，沈 峰

[1.中規院（北京）規劃設計有限公司，北京市100044；2.漳州市住房和城鄉建設局，福建 漳州363005]

0 引言

2019年4月，住房和城鄉建設部、生態環境部、國家發改委聯合印發《城鎮污水處理提質增效三年行動方案（2019-2021年）》[1]（以下簡稱《方案》），《方案》中提出了明確的目標：經過3年努力，地級及以上城市建成區基本無生活污水直排口，基本消除城中村、老舊城區和城鄉結合部生活污水收集處理設施空白區，基本消除黑臭水體，城市生活污水集中收集效能顯著提高。

漳州市于2018年10月，成功申報成為黑臭水體治理示范城市，結合《方案》目標要求及黑臭水體整治實踐，漳州市明確了“源頭治理、標本兼治、表里如一”的治水思路，將城市黑臭水體治理與污水處理提質增效工作統籌推進。

1 工程概況

漳州位于臺灣海峽西岸，福建省東南部。氣候屬南亞熱帶氣候，年降水量1560 mm 左右。市區內河網密布，共有3 大水系、25 條內河，總長度達106 km。

漳州市區地處九龍江西溪和北溪之間的漳州平原，整體地形平坦。市區共有2 個污水系統：東墩污水處理系統和西區污水處理系統。受地形、河網及污水處理廠分布影響，漳州市區污水系統采取多級泵站接續提排的方式來實現污水的收集、轉輸。

近年來，隨著黑臭水體治理控源截污工程的推進，市區污水收集量顯著增加。以東墩污水處理廠為例，東墩污水處理廠服務區域58.75 km2，服務人口47.1 萬人，設計處理能力13 萬t/d，2018年日均污水處理量10.6 萬t/d，2019年增長至12.2 萬t/d，運行負荷率92.3%，尤其是雨季已滿負荷運行，見圖1。

圖1 2018—2019年東墩污水處理廠進水量

排水體制方面，漳州市現狀排水體制以分流制為主，主要的合流制區域分布在城中村（75 個）、老舊小區（59 個）、農貿市場（3 座）等區域，面積13.88 km2，占現狀建成區總面積的20.48%。

分流制片區域內，由于早期排水管網建設管理存在一定問題，雨污水混錯接情況突出。根據排查，漳州市建成區內雨污水混錯接問題主要集中在兩個方面：（1）排水戶與市政管網接駁口混錯接，共發現675處，以沿街商鋪、居住小區和企事業單位接駁口為主；（2）排水戶（如居住小區、公建單位）內部混錯接，354 個分流制居住小區中284 個內部排水管網存在不同程度混錯接，33 個分流制農貿市場均存在混錯接的情況，8.5 km2公建單位混錯接嚴重。

2 現狀污水系統主要問題

漳州市污水處理提質增效建設背景具有與多數南方城市類似的特點：

（1）年降雨量大且年內分布不均，主要降水集中在6～9月份，單次降雨以中小降雨為主。

（2）域內河網密布，老舊建筑多臨水而建，水環境質量差。

（3）水資源較為豐富，河水、地下水水位高，山泉水豐富。

同時，在污水處理提質增效方面也面臨與其他南方城市相似的問題。

2.1 污水流失、雨水入管，嚴重降低影響水環境質量

2018年開始，為加快消除城市黑臭水體、消除沿河污水直排口，漳州市首先考慮采取截污的方式推進水環境整治。

截污方式主要有兩種：門口截污和末端截污。門口截污就是在排水戶出口支管設置截流井及截流支管，就近將雨水管道或合流管道中的污水截流進入市政污水管道排放。末端截污則是在雨水、合流管渠入河前設置截流井及沿河污水管道，將較大片區內的污水截流后統一排至污水管道。

門口截污相較于沿河末端截污工程量小，投資小，不受制于征地及沿河拆遷進度的影響，可以避免河水倒灌情況的發生。漳州市主要通過設置門口截污的方式截留污水。至2018年末，針對合流區域污水直排、分流區域混錯接等問題，全市共設置281 處“門口截污”措施，截留管徑以DN200、DN300 為主，有效解決了旱天污水入河的問題。但同時，雨天截流也對污水系統產生了很大影響：小雨時，截污措施持續截流雨水，不發生溢流，截流雨水量大。大雨時，雨水自污水系統源頭迅速充滿整個污水系統，加之污水提升泵站、污水處理廠能力有限，截流雨水將污水系統持續維持在高水位運行狀態，導致大量生活污水無法收集處理，污水流失與雨水截流量大，嚴重降低生活污水集中收集效能，影響水環境質量。2018年、2019年市區污水集中收集率分別為43.9%、44.2%，進水BOD5濃度均值分別為77.7 mg/L、71.2 mg/L，雨天影響突出。

根據2017、2018、2019年污水處理廠月均進水BOD5濃度數據，污水處理廠進水濃度在6～9月份出現明顯下降。同時，隨著黑臭水體治理截污工作的推進，2019年較2017年，污水處理廠月均進水BOD5濃度曲線波動明顯增大（見圖2），表明截污工作實施后，旱、雨天污水處理廠進水濃度差異愈加明顯，雨季污水系統截留雨水量增大。

圖2 2017—2019年東墩污水處理廠月均進水BOD5 濃度

根據2019年降雨情況，選取3月5—10 日、5月15—21 日、6月14—19 日連續降雨時污水廠進水數據作為雨天工況，選取未發生降雨的11月污水廠進水數據作為旱天工況。雨天污水廠進廠BOD 濃度均值為58.5 mg/L，進廠污水量均值14 萬t/d；旱天時污水廠進廠BOD 濃度均值為90.8 mg/L，進廠污水量均值12.1 萬t/d。根據污染物平衡估算，雨季生活污水溢流量約為2.4 萬t/d，截污措施截流雨水量約為4.3 萬t/d。

2.2 外水入流入滲量大，降低了污水處理廠進水BOD5濃度

旱天進入污水系統的外水主要有河水、地下水、山泉水、施工降水、自來水等。漳州具有典型的南方城市河水、地下水水位高，山泉水豐富的特點，導致污水系統入流入滲外水量大，降低污水集中收集效能。

2.2.1 河水倒灌

對于漳州，河水倒灌進入污水系統主要有兩個途徑：（1）自雨水排口、溢流口倒灌至截污措施，從而進入污水系統；（2）自污水過河管破損倒灌進入污水系統。

對此，首先結合河道常水位與沿河排口高程，分析識別出內河沿岸淹沒出流排口共計259 個（見圖3）。通過對淹沒排口對應排水管網調查、配合沿河污水干管降水位，未發現明顯排口倒灌情況。其次，結合管網普查數據，對全市60 處污水管道過河段開展排查，共發現1 處污水倒虹吸管破損導致河水倒灌。

圖3 九十九灣排口與河道常水位高程關系圖

2.2.2 地下水入滲

地下水入滲主要是通過管道缺陷位置進入污水管網。首先，根據排水管網清淤檢測結果，明確市區排水管網缺陷點位置；其次，結合地下水埋深分布情況、污水管道埋深、管網破損點分布等因素識別出片區地下水入侵高風險區域。第三，采用夜間最小流量法估算地下水入滲量：選取居民生活區下游污水管網節點安裝在線水量監測設備，通過分析連續旱天生活污水變化情況，得出分散點位上游管網地下水入滲量（見圖4），并計算得到不同區域單位長度管段入滲率。最終估算出市區污水管網地下水入滲量2.7 萬t，地下水入滲占比24%。同時，查閱其他城市地下水入滲資料：深圳市福田區地下水入滲占比約為25%[2]；德國34 個污水處理廠服務區域的地下水滲入量平均值為35%；日本26 個排水區域污水總量中滲入量與雨水流入量的統計結果,平均滲入量占污水總量的25.9%[3]。參考相關城市情況，結合管網檢測及水量平衡計算，認為計算所得地下水入滲量較為合理。

圖4 管網水量監測數據

2.2.3 山泉水截流

通常情況下，山泉水通過溝渠排入城市內河。水環境整治過程中，部分近期無法全面源頭改造的區域，為控制水環境污染，現狀在暗渠出口設置末端截污，將暗渠來水截流進入污水系統。由于暗渠內污水、雨水、清水混雜，大量清水、雨水截入污水系統，降低污水廠進廠BOD5濃度，增加能耗。

首先依據現狀地形，對研究片區進行水文分析，明確片區產匯流情況。結合現場調查，共發現山泉水截流點2 處，截流山水量1300 t/d。

3 整治措施

清水入流入滲、雨水截流以及雨天污水溢流是造成漳州市區污水集中收集效能不高的主要因素。因此，市區污水處理提質增效重點是推進“清污分離”、“雨污分離”，控制排水管網“雨天溢流”。

“清污分離”、“雨污分離”主要通過修復及完善排水管網系統來實現。

控制排水管網“雨天溢流”主要是針對合流制或截流式分流制區域，一般而言有兩種方式：

一種是通過增加管網、泵站、污水廠處理能力，建設調蓄設施等措施建立完善的溢流污染控制系統，減少污水流失，從而提高污水集中收集效能。如日本東京都地區合流制比例82%，為應對雨天合流制排水系統流量變化，對污水處理廠一級處理進行改造，雨天處理能力達到旱天的3～4 倍[4]。德國大部分城市保留了合流制的排水系統，從20 世紀70年代開始建設大量不同類型的雨水調蓄設施，在保障污水處理效能的情況下，對雨水及溢流污水的分散調蓄以及過流凈化處理，成為德國合流制溢流控制的重要技術策略[5]。

一種是通過雨污分流改造、管網混錯接改造，建立較為完全的分流制排水系統，實現“雨污分離”，減少污水系統中截流雨水量，騰出充分空間轉輸污水，從而避免雨天污水溢流。

漳州市現狀排水系統以截流式分流制為主，雨季降雨集中、河網密布。若采用第一種方式，需要配套建設大量調蓄設施或大規模增加污水處理能力，投入多、占地大。同時，此種方式將雨水、清水、污水全部接入污水處理廠處理，降低污水廠進水BOD5濃度，影響污水集中收集效能。因此，要控制雨天溢流、實現“雨污分離”，重點在于全面推進雨污分流、混錯接改造等源頭治理，構建盡可能完全的分流制排水系統。對于少量近期保留的合流區域，通過提升廠站能力的方式，完善合流制溢流污染控制措施。

綜合上述方案，提出排水單元源頭改造、管網改造修復、清污分流改造、污水廠擴建等工程措施。

3.1 排水單元源頭改造

為保障源頭治理全面徹底，便于責任落實、資金組織以及實現改造片區總體達標運維，按照市區鎮街行政邊界，結合城市路網將市區劃分為179 個排水單元、1391 個排水戶，各排水單元根據規劃排水體制及排水戶性質開展排查、設計、建設、驗收、移交及運維。通過排水單元與市政接駁口排水達標情況進行片區總體驗收及達標運維標準（見圖5）。

圖5 東環城河片區排水單元排查情況

3.1.1 沿街店面

按照沿街商鋪分布的集中程度分類改造：

（1）集中商鋪：針對沿街店面分布較集中的街道，沿街新建污水支管，將店鋪污水統一收集。為方便商鋪污水出戶管接入，新建污水收集支管每1～2 個店面設置1 座檢查井，現狀未排污店鋪預留接戶井。

（2）分散商鋪：就近改接入市政污水管道。

截至目前，已實施9 條市政道路、33 條背街小巷沿街店面納管改造。

3.1.2 居住小區

針對排查發現內部存在混錯接排水的小區全面推進源頭改造，改造內容主要包括建筑立管和室外排水管網改造。

室外排水管網改造方面，結合小區室外排水管網實際情況，確定翻建或混錯接改造方案。針對建筑周邊散水溝污水橫流的問題，取消散水溝設計，通過調整豎向及布置雨水口收集雨水，避免后期住戶改造污水立管時私自接入散水溝造成混接。同時，將污水管道設置于靠近建筑的一側，雨水管道設置于污水管道外側，杜絕后期住戶污水出戶管錯接。

建筑立管改造方面，9 層以上建筑立管改造較難實施，采用單根立管底部截流或多根立管分片區截流的方式進行改造；9 層及以下建筑，原混接立管作為污水立管，新設雨水立管并實施斷接，優先接入綠地、生態草溝等海綿設施，實現雨水“地上走”，污水“地下走”，控制徑流污染，方便后期巡查維護。

截至目前，已實施217 個小區源頭排水系統改造。

3.1.3 城中村

漳州市區59 個城中村污水結合城建計劃進行分類整治：

十四五規劃拆遷的城中村共48 個，設計這些城中村近期保留末端截流，待拆遷完成后，嚴格按照雨污分流制新建雨污水管網。

十四五規劃保留的城中村共11 個，其中古城核心保護區的芳華里和龍眼營不具備改造施工的條件，設計保留合流系統；剩余9 個城中村進行雨污分流改造。

3.2 管網修復

根據市政排水管道檢測出的6214 處管網缺陷（其中，Ⅲ、Ⅳ級結構性缺陷531 處，Ⅲ、Ⅳ級功能性缺陷較221 處），結合城建計劃，優先推進Ⅲ級以上缺陷管網翻建及開挖修復工作。

截至目前，修復改造管網總長度為16.5 km，其中非開挖修復管道總長度為5.8 km，開挖修復管道總長度為10.7 km。管道修復的同時將現狀磚砌污水檢查井改造為預制裝配式或模塊式檢查井。

3.3 清污分流改造

以開發區支渠為例，為避免末端截污將清水截流進入污水系統，在開發區支渠上游新建水庫泄洪渠2.4 km，將開發區支渠上游水庫清水引至下游東墩排洪渠，初步進行清水、污水的分流。同步實施藍田開發區源頭分流改造工程，實現暗涵內雨污分流。

3.4 污水廠擴建

根據用水量折算，至2021年東墩污水廠預測污水量為11.6 萬m3/d。外水入侵量按平均日綜合生活污水總量的15%計算，東墩污水廠外水入侵量為1.7 萬m3/d。同時，至2021年底合流制排水體制面積5.5 km2。綜合考慮漳州市人口分布特征和用水習慣，考慮按《室外排水設計規范》中規定的截流倍數下限取2 倍計算雨季截流水量。

經核算，東墩污水處理廠近期擴建規模至19.5 萬m3/d。擴建后，旱天污水廠規模運行余量為6.2 萬m3/d，雨天接近滿負荷運行，可基本滿足污染控制要求。

4 實踐成效

隨著漳州市污水處理提質增效工作的集中推進，市區污水集中收集效能有了明顯提升。以市區城市生活污水處理廠為例（含東墩和西區污水處理廠），2017年市區兩座污水廠進水總量為4563.4 萬t，至2020年進水總量達到5906.6 萬t，比增29.4%；2017年市區兩座污水廠平均進水BOD 濃度63.4 mg/L，經過兩年整治，2020年兩廠平均進水BOD 濃度達到78.8 mg/L，比增24.2%；2020年污水集中收集率53.5%，較2017年（集中收集率31.2%）提升22.3 個百分點，見表1。

表1 漳州市區污水集中收集情況

5 總結與思考

漳州市作為南方多雨城市，在協同推進城市黑臭水體治理與污水處理提質增效工作中，采用“臨時門口截污+ 源頭改造”的治理模式，在實踐中取得了較為明顯的成效，從實施難度、投資的經濟性等方面也有一定的優勢，可以為類似城市提供借鑒。同時，排水系統治理“三份靠治理、七分靠管理”，徹底的源頭治理必須輔之以嚴格的源頭管理。目前，漳州市正在逐步推進“廠- 網- 河”一體化管理，通過專業化管理隊伍日常巡查，可以有效的減少源頭混錯接的發生。通過構建污染源溯源執法機制，落實污染源管理行政執法工作，將進一步推進城市排水系統的完善。