關(guān)于南方某城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的設(shè)計(jì)研究

楊 俊

（東莞市水務(wù)集團(tuán)有限公司，廣東 東莞 523000）

0 引言

2019年，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部、發(fā)展改革委聯(lián)合發(fā)布《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案（2019—2021年）》，在全面開(kāi)展黑臭水體治理的大環(huán)境下，系統(tǒng)地提出了完善城市污水系統(tǒng)的方向，總體要求城市污水系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)三個(gè)基本消除和一個(gè)有效提升，即基本消除污水的直排口、基本消除污水收集處理設(shè)施的空白區(qū)和基本消除城市黑臭水體，有效提高城市生活污水集中收集效能。為了實(shí)現(xiàn)三個(gè)基本消除，需要改造完善城市污水系統(tǒng)收集、輸送、處理能力，提升城市的生活污水集中收集效能，通過(guò)效能提升，盡量收集污水系統(tǒng)納污范圍內(nèi)的污水，把大量浸入污水系統(tǒng)的外水?dāng)D出去，有效增強(qiáng)污水系統(tǒng)對(duì)城市污水的收集和處理能力，真正提高污水處理效能，進(jìn)而消除直排口、空白區(qū)，改善水體環(huán)境，消除城市黑臭水體，對(duì)污水系統(tǒng)進(jìn)行提質(zhì)增效。

本文以南方某城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)為提質(zhì)增效的設(shè)計(jì)研究樣本，該鎮(zhèn)的污水處理廠現(xiàn)狀設(shè)計(jì)規(guī)模為2.0萬(wàn)m3/d，工藝流程為：進(jìn)水→粗格柵→提升泵→細(xì)格柵→沉砂池→CAST反應(yīng)池→濾池→消毒池→出水。對(duì)該鎮(zhèn)污水處理廠2017—2019年的處理污水量分析如下。

根據(jù)2017—2019年的污水處理廠處理水量數(shù)據(jù)分析，該鎮(zhèn)污水處理廠2017年日均運(yùn)行規(guī)模為2.11萬(wàn)m3/d，日均負(fù)荷率為105.40%；2018年日均運(yùn)行規(guī)模為2.07萬(wàn)m3/d，日均負(fù)荷率為103.26%；2019年1—5月的日均運(yùn)行規(guī)模為1.45萬(wàn)m3/d，日均負(fù)荷率為72.32%。

1 污水系統(tǒng)現(xiàn)狀運(yùn)行分析

1.1 污水系統(tǒng)水量分析

（1）生活污水量分析。根據(jù)自來(lái)水公司提供的該鎮(zhèn)各村的用水量數(shù)據(jù)可知，該鎮(zhèn)日均污水量約為1.57萬(wàn)m3/d，根據(jù)該鎮(zhèn)污水處理廠現(xiàn)狀納污范圍及各村污水處理情況計(jì)算，納入市政污水系統(tǒng)范圍的日均污水總量約為0.67萬(wàn)m3/d，分散處理污水系統(tǒng)范圍內(nèi)的日均污水總量約為0.90萬(wàn)m3/d。

（2）工業(yè)污水量分析。根據(jù)自來(lái)水公司提供的該鎮(zhèn)用水大戶的用水量數(shù)據(jù)可知，該鎮(zhèn)工業(yè)企業(yè)日均污水總量約為1.00萬(wàn)m3/d，根據(jù)各工業(yè)企業(yè)的分布位置及該鎮(zhèn)污水處理廠現(xiàn)狀納污范圍分析，納入市政污水系統(tǒng)范圍的日均工業(yè)企業(yè)污水量約為0.45萬(wàn)m3/d，分散處理污水系統(tǒng)范圍內(nèi)的日均污水總量約0.55萬(wàn)m3/d。

（3）水量分析小結(jié)。根據(jù)該鎮(zhèn)污水處理廠現(xiàn)狀納污范圍內(nèi)的生活及工業(yè)的用水量數(shù)據(jù)，對(duì)上述該鎮(zhèn)污水處理廠的實(shí)際進(jìn)水處理量和理論收集污水量進(jìn)行對(duì)比分析，根據(jù)該鎮(zhèn)污水處理廠2017—2018年的數(shù)據(jù)分析可知，2017—2018年日均外水量約為1.02萬(wàn)m3/d，外水量理論占比為48.8%；根據(jù)該鎮(zhèn)污水處理廠2019年1—5月的數(shù)據(jù)分析可知，2019年前5個(gè)月日均外水量約為0.33萬(wàn)m3/d，外水量理論占比為22.8%。

1.2 污水系統(tǒng)水質(zhì)分析

（1）污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)分析。該鎮(zhèn)2018年1月—2019年5月污水處理廠提供的各項(xiàng)月均進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如圖1所示。

圖1 該鎮(zhèn)2018年1月—2019年5月污水廠月均進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

根據(jù)該鎮(zhèn)污水處理廠提供的進(jìn)水水質(zhì)數(shù)據(jù)可知，該鎮(zhèn)污水處理廠2018年全年水質(zhì)數(shù)據(jù)如下：BOD5月均變化范圍為26～29 mg/L，年均值為27 mg/L；COD月均變化范圍為73～89 mg/L，年均值為79 mg/L；NH3-N月均變化范圍為3.6～4.6 mg/L，年均值為4.07 mg/L；TN月均變化范圍為7.5～9.5 mg/L，年均值為8.09 mg/L；TP月均變化范圍為0.81～1.09 mg/L，年均值為0.89 mg/L；SS月均變化范圍為24～25 mg/L，年均值為24.22 mg/L。

該鎮(zhèn)污水處理廠2019年1—5月的水質(zhì)數(shù)據(jù)如下：BOD5月均變化范圍為31.21～34 mg/L，5個(gè)月均值為32.43 mg/L；COD月均變化范圍為70～96 mg/L，5個(gè)月均值為87.40 mg/L；NH3-N月均變化范圍為6.43～8.27 mg/L，5個(gè)月均值為7.36 mg/L；TN月均變化范圍為9.72～12.45 mg/L，5個(gè)月均值為11.23 mg/L；TP月均變化范圍為1.13～2.53 mg/L，5個(gè)月均值為1.54 mg/L；SS月均變化范圍為26.61～28.73 mg/L，5個(gè)月均值為27.70 mg/L。

（2）水質(zhì)平衡分析。根據(jù)該鎮(zhèn)污水系統(tǒng)的分析，該鎮(zhèn)污水處理廠收集系統(tǒng)外水來(lái)源主要有3類：河涌水倒灌、地下水滲入及雨污水錯(cuò)漏接。其中主要外水來(lái)源為河涌水倒灌，因此本次分析以該鎮(zhèn)典型河涌水水質(zhì)為外水水質(zhì)進(jìn)行分析，典型河涌外水水質(zhì)：COD為10 mg/L，NH3-N為1.69 mg/L。

對(duì)上述該鎮(zhèn)污水處理廠的實(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NH3-N的水質(zhì)指標(biāo)做平衡分析可知，該鎮(zhèn)污水處理廠2018年的平均外水占比為89.8%，2019年前5個(gè)月的平均外水占比為75.6%；當(dāng)采用COD的水質(zhì)指標(biāo)做平衡分析可知，該鎮(zhèn)污水處理廠2018年的平均外水占比為68.6%，2019年前5個(gè)月的平均外水占比為64.8%。

1.3 污水系統(tǒng)外水分析小結(jié)

對(duì)該鎮(zhèn)污水處理廠的實(shí)際進(jìn)水處理量和理論收集污水量進(jìn)行對(duì)比分析，該鎮(zhèn)污水處理廠2017—2018年日均外水量約為1.02萬(wàn)m3/d，該鎮(zhèn)污水處理廠2019年前5個(gè)月日均外水量約為0.33萬(wàn)m3/d。

對(duì)該鎮(zhèn)污水系統(tǒng)進(jìn)行全面的梳理及分析，根據(jù)該鎮(zhèn)污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行水量水質(zhì)、現(xiàn)狀污水管的摸查梳理及經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)巡查和追溯，該鎮(zhèn)污水處理廠收集系統(tǒng)外水來(lái)源主要有3類：河涌水倒灌、地下水滲入及雨污水錯(cuò)漏接。

2 污水系統(tǒng)提質(zhì)增效存在的問(wèn)題及對(duì)策

通過(guò)對(duì)該鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水的水質(zhì)、水量進(jìn)行分析可知，該鎮(zhèn)污水系統(tǒng)存在污水收集率低、污水濃度低、外水量大等問(wèn)題，污水處理廠處理的污水外水占比較大，未能有效發(fā)揮污水系統(tǒng)的實(shí)際效能。為提升該鎮(zhèn)污水系統(tǒng)收集處理效能，補(bǔ)齊城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)短板，強(qiáng)化城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施弱項(xiàng)，完善污水收集處理設(shè)施體系，對(duì)該鎮(zhèn)污水系統(tǒng)進(jìn)行全面的摸查分析，并提出相應(yīng)的處理對(duì)策。

2.1 河涌水倒灌

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巡查、摸查及資料分析，該鎮(zhèn)污水系統(tǒng)河涌水倒灌有兩個(gè)主要來(lái)源：截污井損壞導(dǎo)致的河涌水倒灌和雨污水混接導(dǎo)致的河涌水從雨水管倒灌進(jìn)入污水管網(wǎng)系統(tǒng)。

經(jīng)摸查該鎮(zhèn)共有截污井17座，對(duì)于截污井溢流口低于河涌常水位，合流管水質(zhì)濃度較高，截污井上游溯源后，受限于現(xiàn)狀施工條件，暫時(shí)無(wú)法實(shí)施雨污分流的情況，可采取截污井防倒灌改造。設(shè)置截污閘門井，在溢流口和截污管都設(shè)置電動(dòng)閘門，同時(shí)在井內(nèi)設(shè)置超聲波液位計(jì)。無(wú)雨?duì)顟B(tài)下開(kāi)啟截污閘門，關(guān)閉溢流閘門；暴雨時(shí)開(kāi)啟溢流閘門，關(guān)閉截流閘門。分階段對(duì)截污井進(jìn)行溯源分流，徹底解決截污井河涌水倒灌問(wèn)題。

2.2 雨污管網(wǎng)錯(cuò)混接

對(duì)該鎮(zhèn)污水系統(tǒng)的排查資料進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，該鎮(zhèn)雨污合流管建設(shè)年代久遠(yuǎn)，根據(jù)現(xiàn)有資料及現(xiàn)有排水系統(tǒng)管線摸查發(fā)現(xiàn)若干處雨污錯(cuò)接、混接的情況。因此，需對(duì)現(xiàn)狀污水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行全面梳理和摸查，查實(shí)清楚該鎮(zhèn)現(xiàn)狀污水、雨水管的分布與接駁情況，采用封堵舊管、敷設(shè)新管等方式，改變?cè)泄艿赖姆欠ㄟB接方式，恢復(fù)雨污分流，結(jié)合海綿城市建設(shè)統(tǒng)籌實(shí)施，并結(jié)合排水單元達(dá)標(biāo)改造從源頭上解決雨污合流混接問(wèn)題。

2.3 現(xiàn)狀管道缺陷

根據(jù)最新該鎮(zhèn)污水管網(wǎng)結(jié)構(gòu)性缺陷點(diǎn)的排查成果，最終匯總的結(jié)構(gòu)性缺陷點(diǎn)共有159個(gè)，缺陷等級(jí)1級(jí)的地方有37處，缺陷等級(jí)2級(jí)有51處，缺陷等級(jí)3級(jí)26處，缺陷等級(jí)4級(jí)45處。

根據(jù)檢測(cè)結(jié)果顯示，結(jié)構(gòu)性缺陷以破裂、錯(cuò)口、滲漏為主，由于該鎮(zhèn)水系發(fā)達(dá)，地下水位較高，管道結(jié)構(gòu)性損壞后導(dǎo)致大量地下水入滲至管道，最后流入污水處理廠，降低污水進(jìn)廠濃度。同時(shí)在管網(wǎng)檢測(cè)過(guò)程中，部分高水位管段封堵后，仍無(wú)法降水，疑似大量地下水或河涌水入流入滲。故為提高污水進(jìn)廠水質(zhì)濃度，減少地下水入滲，優(yōu)先修復(fù)污水管3級(jí)、4級(jí)結(jié)構(gòu)性缺陷段以及無(wú)法降水位的管段。通過(guò)對(duì)破損管道進(jìn)行修復(fù)，恢復(fù)管道過(guò)水?dāng)嗝妫ＷC污水管網(wǎng)系統(tǒng)的流暢運(yùn)行并減少地下水滲入水量，為管道健康運(yùn)行提供基礎(chǔ)條件。

2.4 污水管網(wǎng)覆蓋面小、收集率低

該鎮(zhèn)污水處理廠及配套的管網(wǎng)首期工程于2010年通水運(yùn)行，隨著該鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，其配套污水管網(wǎng)建設(shè)未能同步跟進(jìn)，導(dǎo)致污水自流污染水體以及污水處理廠“吃不飽”并存的現(xiàn)象。根據(jù)該鎮(zhèn)的實(shí)際情況，完善污水主管收集系統(tǒng)，擴(kuò)大市政管網(wǎng)納污范圍，增加市政系統(tǒng)污水收集量，發(fā)揮污水處理系統(tǒng)的實(shí)際效能，并減少污水直排河涌，改善鎮(zhèn)區(qū)水環(huán)境質(zhì)量。

2.5 農(nóng)村生活污水需查漏補(bǔ)缺

該鎮(zhèn)共有23個(gè)自然村，各村已建的污水系統(tǒng)年久失修，收集率低，存在“有管無(wú)用”的情況，因此應(yīng)貫徹國(guó)家、省、市相關(guān)文件的要求，切實(shí)有效地推進(jìn)農(nóng)村雨污分流和生態(tài)治污工作，改善農(nóng)村水環(huán)境，對(duì)該鎮(zhèn)各行政村農(nóng)村生活污水處理設(shè)施進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，補(bǔ)齊農(nóng)村生活污水處理基礎(chǔ)設(shè)施短板，針對(duì)農(nóng)村范圍內(nèi)的污染源建設(shè)獨(dú)立收集管網(wǎng)，確保污水不進(jìn)入雨水管，雨水盡量不進(jìn)入污水管，污水全收集全處理，有效控制溢流污染，村域內(nèi)水體基本消除黑臭。并建立長(zhǎng)效機(jī)制，確保村內(nèi)排水設(shè)施健康運(yùn)行，河道管理有序[1]。

對(duì)該鎮(zhèn)范圍內(nèi)，從末端完善地區(qū)生活污水收集管網(wǎng)建設(shè)，確保支管全部接入主管，注重收集新建房屋生活污水，切實(shí)提高污水收集率，實(shí)現(xiàn)應(yīng)收盡收，污水全收集全處理[1]。

2.6 重點(diǎn)河涌排口摸查及造冊(cè)

對(duì)該鎮(zhèn)的水系及河涌污染情況進(jìn)行排查和資料分析，在河涌降水位的情況下組織排查隊(duì)伍對(duì)污水系統(tǒng)覆蓋范圍內(nèi)入河排水口進(jìn)行排查，并建立排水口臺(tái)賬。針對(duì)污水直排口，需進(jìn)行封堵，新建污水支管接入污水收集系統(tǒng)。針對(duì)服務(wù)范圍較小和管徑較小的合流排口，需進(jìn)行排口封堵，將合流管接入污水收集系統(tǒng)，同時(shí)在服務(wù)范圍內(nèi)新建雨水立管或雨水篦子，將雨水有組織地就近排入河涌，減少接入合流管的內(nèi)的雨水。針對(duì)服務(wù)范圍較大，管徑較大的合流排污口，對(duì)合流管所在道路進(jìn)行雨污分流，在合流支管接駁處實(shí)施限流截污，確保截污管道低于河涌常水位。以有針對(duì)性的處理措施，解決河涌污水直排口，減少河涌污染，避免河水倒灌，提高市政污水系統(tǒng)污水收集量，提高污水處理廠進(jìn)水濃度。

2.7 排水單元雨污分流達(dá)標(biāo)改造

在解決市政排水管段錯(cuò)混接的同時(shí)，應(yīng)對(duì)源頭的排水單元進(jìn)行摸查，實(shí)施雨污分流，以排水單元為單位，片區(qū)流域?yàn)檎w，進(jìn)行現(xiàn)狀排水管網(wǎng)摸查，掌握現(xiàn)狀管網(wǎng)的管徑、材質(zhì)、流向等基本信息，掌握現(xiàn)狀管網(wǎng)的運(yùn)行水位、水流性質(zhì)、淤泥與堵塞情況等運(yùn)行信息[2]。確認(rèn)排水單元的主要用地性質(zhì)，摸查測(cè)量?jī)?nèi)部排水管網(wǎng)，核實(shí)其接駁位置及排水量情況。根據(jù)摸查詳細(xì)分析每個(gè)排水單元存在的問(wèn)題，制定因地制宜的改造方案，設(shè)立管網(wǎng)至市政接入點(diǎn)，徹底理順排水管網(wǎng)，從源頭上杜絕污水進(jìn)入雨水系統(tǒng)和水體。

排水單元的達(dá)標(biāo)創(chuàng)建將有效解決現(xiàn)狀排水管網(wǎng)中存在的合流排水、錯(cuò)接混接等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)排水單元的完全清污分流，污水進(jìn)入污水廠集中處理。

2.8 水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)

為了進(jìn)一步排查分析外水進(jìn)入狀況，常態(tài)化提升污水系統(tǒng)運(yùn)行效率，在系統(tǒng)各關(guān)鍵點(diǎn)位（泵站、截污管、主干管、分支接入點(diǎn)、河涌等）進(jìn)行水質(zhì)水位監(jiān)測(cè)。該鎮(zhèn)近期建議布置多個(gè)水位、水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的污水水位、水質(zhì)指標(biāo)，持續(xù)檢測(cè)管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果分析管網(wǎng)運(yùn)行情況與問(wèn)題，指導(dǎo)污水系統(tǒng)采取有針對(duì)性的解決措施。

3 結(jié)語(yǔ)

污水系統(tǒng)提質(zhì)增效，要統(tǒng)籌污水系統(tǒng)全部服務(wù)范圍，對(duì)污水系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)摸查與分析，通過(guò)實(shí)際用水量、服務(wù)人口數(shù)量合理確定區(qū)域污水實(shí)際產(chǎn)生量，與污水系統(tǒng)實(shí)際處理的水量、水質(zhì)進(jìn)行比對(duì)，分析進(jìn)入污水系統(tǒng)外水的類別、水量、進(jìn)入途徑，以及目前污水未得到有效收集的原因及其實(shí)際去向，制定可實(shí)施性強(qiáng)的提質(zhì)增效總體方案，構(gòu)建“收污水、擠外水”的系統(tǒng)化實(shí)施方案，合理確定各類項(xiàng)目的緊迫性和實(shí)施時(shí)序，確保提質(zhì)增效目標(biāo)具有可達(dá)性。

為提高該鎮(zhèn)污水廠進(jìn)水水質(zhì)濃度，保證污水管網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行安全，對(duì)該鎮(zhèn)污水系統(tǒng)進(jìn)行全面的梳理及分析，根據(jù)該鎮(zhèn)污水廠的實(shí)際處理水量水質(zhì)、現(xiàn)狀污水管的摸查梳理及經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)巡查和追溯，對(duì)該鎮(zhèn)污水系統(tǒng)存在的各類問(wèn)題進(jìn)行梳理，并提供了對(duì)應(yīng)的解決對(duì)策，為其他城市污水系統(tǒng)提質(zhì)增效提供借鑒。