某城區污水處理廠“一廠一策”系統化整治方案研究

文／周鑫 安徽深渡規劃設計研究有限公司 安徽蕪湖 241000

1、污水系統現狀

1.1 總體情況

某城區污水處理廠現狀服務面積61.0km，主要用于收集城鎮生活污水及工業企業生產廢水，周邊村莊現狀及規劃均采用分散處理，不納入污水處理廠服務范圍。

近三年來污水廠年均進水BOD5濃度僅為50mg/L，且整體呈逐年下降趨勢，依據《“十四五”城鎮污水處理及資源化利用發展規劃》,針對城市污水處理廠進水生化需氧量（BOD5）濃度低于100mg/L的，要圍繞服務片區管網，系統排查進水濃度偏低的原因，科學確定水質提升目標，制定并實施“一廠一策”系統化整治方案，穩步提升污水收集處理設施效能。

1.2 污水處理廠現狀

污水處理廠現狀一二期總規模為6.0萬m/d，其中，一期工程建于2013年，并于2020年完成提標改造，二期工程建于2021年，設計出水水質達《城鎮污水處理廠污染物排放標準》中的一級A標準。

2018～2020年污水廠一期處理規模為3.0萬m/d，年平均日進水量分別為3.40萬m/d、3.30萬m/d、3.49萬m/d，污水廠長期處于超負荷狀態，污水管網長期高水位運行；年平均日進水BOD5分別為56.85mg/L、46.60mg/L、45.66mg/L，整體呈逐年下降趨勢（見圖1）。

圖1 污水廠一期工程2018～2020年進水水量逐日變化

2021年污水廠二期通水后，一二期總規模達6.0 萬m/d，實際年平均日進水量為5.20萬m/d，進水BOD5為59.5 mg/L，污水廠擴建后滿足該城區現狀污水排放需求（見圖2）。

圖2 污水廠一二期工程2021年進水水量逐日變化圖

1.3 污水提升泵站現狀

城區內共有污水提升泵站8座，其中6座現狀泵站，2座在建泵站。對其中1座泵站實際運行規模及設計規模進行對比分析，發現該污水泵站設計規模為60500m/d，納污范圍內凈污水量為7500 m/d，實際運行規模最小值7560m/d，最大值60480m/d，即存在大量外水涌水的現象（見圖3）。

圖3 某泵站污水泵站逐日進水量變化圖

1.4 污水管網現狀

城區內污水收集系統已基本成形，污水管總長136.5km，其中管徑在300＜DN≤500范圍內占比達56.9%；管材主要以混凝土管及塑料管為主，其中混凝土管總長71.50km，塑料管總長65.0km，結合管材分布情況，發現市政污水干管及大管徑污水管以混凝土管為主，污水支管及小管徑污水管以塑料管為主；管道缺陷包括結構性缺陷及功能性缺陷，污水管線共檢測出缺陷10355處，其中結構性缺陷8529處，功能性缺陷1826處；管網混接現狀情況，包括市政污水接入市政雨水管、市政雨水接入市政污水管、源頭污水接入市政雨水管、源頭雨水接入市政污水管以及源頭排水單元內部雨污混接等。

1.5 現狀問題分析與評估

1.5.1 污水管井缺陷滲漏嚴重

污水管道、檢查井結構性缺陷嚴重，部分管道出現大面積的錯口和破裂，大量地下水進入污水管，一方面加劇管道與污水廠處理量負荷，另一方面影響污水廠進水BOD5濃度。

1.5.2 市政污水管網拓撲關系異常

污水管網存在管道倒坡、管徑異徑（大管接小管）、出路異常等情況，降低了污水流速，造成了管道淤堵，影響了污水輸送效能。

1.5.3 管網混接嚴重

管網混接嚴重易導致以下風險：污水管接入雨水管，存在污水直排河湖的風險，造成污染環境，易形成黑臭水體；雨水管接入污水管，雨季雨水占據污水管網的輸送空間，減少污水管道的輸送能力，導致局部區域污水冒溢；大量雨水進入污水處理廠，沖擊污水廠處理能力。

1.5.4 缺乏有效溝通污泥處理處置方案

管道污泥堆積在管道內造成管道淤積堵塞，影響管道過流能力，此外管道淤積也是造成污水管道高水位運行的原因之一。

2、外水入滲分析

本方案主要通過水量平衡法與水質水量平衡法，對2021年污水廠二期通水后的情況進行外水量分析計算（見圖4）。

圖4 外水量計算方法示意圖

2.1 水量平衡法

水量平衡法指當污水全收集且不存在污水直排或外溢情況下，污水系統節點檢測水量減去凈污水量即為外水量，考慮到污水收集系統實際運行過程中很難實現污水全收集，因此該法計算的外水量比實際值偏低，尤其是存在大量污水外溢的情況下，偏差更大。

該方法計算出污水廠晴天外水量為30262m/d，雨天外水量33033m/d，雨天較晴天外水量增加2771m/d，由于水量平衡法未考慮管道污染物的沿程沉積和降解，計算外水量偏高，實際外水量應低于計算值。

2.2 水質水量平衡法

水質水量平衡法指污水廠進水分為兩股，一股為污水，另一股為外水。根據區域內生活污水、外水本底值，結合實際用水量和進廠水質水量數據，基于以下水質水量平衡耦合方程（1），求解清潔外水量及實際納管污水量。

該方法計算出污水廠晴天外水量為21227m/d，雨天外水量為25805m/d，雨天較晴天外水量增加4578m/d，該結果更接近實際情況。

3、提質增效目標及思路

在厘清現狀的前提下，結合《“十四五”城鎮污水處理及資源化利用發展規劃》總體要求，以提升污水廠進水濃度為重點，加快補齊城鎮污水收集和處理設施短板，消除城市建成區生活污水直排口，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，實現城市生活污水集中收集效能提升，改善城市水生態環境為總體目標，提出“廠、網、河、源”系統整治方案（見圖5）。

圖5 提質增效目標及思路

4、工程建設保障措施

4.1 污水廠改造方案

城鎮污水主要由綜合生活污水量、工業廢水量及入滲地下水量三部分組成。根據水務公司提供的區域用水數據，計算出該城區綜合生活污水量、工業廢水量為24500m/ d；在實際污水管網運行過程中，通常情況下地下水位越高，滲入到污水管道的地下水水量越大，考慮到該城區地下水位高，入滲地下水量可按綜合生活污水和工業廢水總量的25%計算，則該城區入滲地下水量為6125 m/d，污水廠理論進水規模為30625m/d，即污水廠現有污水處理能力可滿足城區污水排放需求。

4.2 市政污水管網改造方案

污水管網改造主要包括現狀污水管網完善、現狀污水管網修復、雨污水管網混接改造等三部分內容。

污水管網完善主要根據現狀物探及排查成果，結合管網在建項目及相關排水專項規劃，對管網進行分析診斷，并提出近遠期完善方案；污水管網修復包括開挖修復及非開挖修復，在開挖或非開挖修復方法都可選擇的情況下，工程費用是決定修復方法的重要指標，修復工程造價主要有修復工程的建造安裝費用、周邊設施設備的監測、保護、臨遷、恢復等費用，此外，還應適當考慮社會穩定可能發生的費用；對于雨污水管網混接點，可采用封堵、敷設新管等方式，改變原有管道的非法連接方式，恢復雨污分流。

4.3 建筑與小區雨污分流混接改造方案

源頭建筑與小區改造范圍應從建筑單元排水至市政管網接戶井，包括建筑內部排水系統、室外排水系統。根據不同建設條件，可將改造方案分為以下六類：

Ⅰ類：現狀為合流制排水系統，有條件新建一套排水管道，將原合流管作為污水管用，新建雨水管；或原合流管作為雨水管用，新建污水管；有條件進行立管改造，新增雨水立管接入室外雨水管，現有陽臺立管經室外水封井接入室外污水管。

Ⅱ類：現狀為合流制排水系統，有條件新建另外一套排水管道，將原合流管作為污水管用，新建雨水管；或原合流管作為雨水管用，新建污水管；但無條件進行立管改造，將現狀合流立管接入室外污水管，立管末端加設截流設施，截流設施與室外雨污水管都連通，旱季時合流立管內的污水進入室外污水管，雨季時合流立管內的雨水溢流進入室外雨水管。

Ⅲ類：現狀為分流制排水系統，存在混接錯接等，將截斷混接的管道，接至正確的管道；有條件進行立管改造，新增雨水立管接入室外雨水管，現有陽臺立管經室外水封井接入室外污水管。

Ⅳ類：現狀為分流制排水系統，存在混接錯接等，將截斷混接的管道，接至正確的管道；但無條件進行立管改造，將現狀合流立管接入室外污水管，立管末端加設截流設施，截流設施與室外雨污水管都連通，旱季時合流立管內的污水進入室外污水管，雨季時合流立管內的雨水溢流進入室外雨水管。

Ⅴ類：現狀為合流制排水系統，且無條件新建一套排水管網，則進行末端截污，旱季污水排入市政污水管，雨季合流水溢流至市政雨水管。

Ⅵ類：對于已列入城市更新計劃的排水單元，其雨污分流改造應隨城市更新一并實施。

4.4 海綿城市改造方案

源頭地塊進行雨污分流的同時，開展源頭地塊海綿改造，以提高徑流污染控制效果或有效削減徑流量，主要措施包括環保型雨水口、雨水斷接管、透水鋪裝、下沉式綠地、雨水花園、初期雨水棄流設施等。

4.5 污水提升泵站改造方案

已建污水泵站均各自獨立運行，以人工手動啟閉為主，缺乏系統智慧化管理運行，為提高城區生活污水集中收集率，更準確的了解各泵站的排水情況，對污水系統內已建污水泵站進行智能化改造，實現污水泵站水量監測、水質監測、水位監測、安防監控、智能化運維和遠程自動化控制，為日后該城區智慧水務打下基礎。

4.6 在線監測及智慧管理平臺建設

在線監測以現狀問題及目標為導向，統籌考慮控源截污和提質增效等監測目標，以針對性、靈活性、可持續性為原則，編制綜合性在線監測方案，從整體監測為初步抓手，掌握區域整體情況，針對重要節點，掌握區域排水基本負荷，支持基礎性管理工作的開展。后期逐步開展區域監測及精細監測，覆蓋源頭-過程-末端全過程，形成精細化的監測體系。

智慧管控平臺以市政排水管網綜合管控為目標，以體系化的在線監測網絡為抓手，以可靠的物聯傳輸網絡為手段，并通過可持續的運維管理，實現區域市政排水管網的遠程自動化管理。平臺同步接入區域數學模型，以“孿生”的方式，數字化重現區域排水管網，既可回溯重大歷史事件發生的根本原因，又可預演大型工程措施的實際效果。排水管網智慧管控平臺在實現底層基本功能的同時，保留對上的接口，保證后期同步納入涉水一體化平臺，杜絕“信息孤島”發生。

5、非工程保障措施

5.1 組織保障措施

成立由分管區領導擔任提質增效領導小組組長，區相關職能部門、屬地街道、水務、污水廠等部門領導為副組長的提質增效工作領導小組。明確職責，細化分工，圍繞目標任務，按照時間節點狠抓落實，建立起各司其職、齊抓共管的工作格局。

5.2 健全排水管網建設質量管控機制

建立覆蓋全流程的排水管網質量管理體系，強化對工程設計、材料采購、進場驗收、管材送檢、工程施工等重要環節監管。加大對管材市場的監管力度，嚴厲打擊假冒偽劣管材產品，加強管道基礎、接口、回填等關鍵節點的施工管控，嚴格把關檢測、試驗、驗收等各個環節，確保工程質量，嚴管重罰違規失信行為。

5.3 健全污水接入和服務管理制度

健全生活污水應接盡接制度，要求市政污水管網覆蓋范圍內的生活污水應當按照雨污分流方式接入市政排水管網，嚴禁雨污混接錯接；嚴禁小區、城中村或單位內部雨污混接或錯接，嚴禁污水直排；制定排水戶管理相關規定，建立排水戶管理信息系統；申請污水排入市政管網許可，依法規范接入，并嚴格按許可要求排放污水。

5.4 規范工業企業排水管理

開展對進入市政污水收集設施的工業企業排查工作，經評估認定污染物不能被污水廠有效處理或可能影響污水廠出水穩定標的，要限期退出；經評估可繼續接入污水管網的，工業企業應當依法取得排污許可。

5.5 健全排水設施專業運行維護管理機制

積極推進“廠-網-河（湖）”一體化、專業化運行維護，實現污水廠、管網與河湖水體聯動。推行全流域、全要素綜合治理模式，以流域為單元，構建“廠、網、河、站、源”全要素治理總圖，進行科學治理、統一調度。建立健全流域管理機制，對流域內水務設施進行統一調度、統一管理、統一考核。

結語：

針對污水處理廠進水濃度低、污水系統高水位運行、外水大量匯入等問題，應厘清現狀，開展“一廠一策”系統化整治方案的研究，分析外水來源，通過一系列工程及非工程等措施，“收污水、擠外水”，從而實現污水系統提質增效。