焦作市城區污水處理提質增效案例分析

陳芳，曹玉婷，崔全喜，孫高升，宋剛福

（1.河南省城鄉規劃設計研究總院股份有限公司，河南 鄭州 450044；2.華北水利水電大學，河南 鄭州 450046）

0 引言

2019年4月住房和城鄉建設部、生態環境部和發展改革委印發《城鎮污水處理提質增效三年行動方案（2019-2021年）》。提出經3年努力，地級及以上城市建成區基本無生活污水直排口，基本消除生活污水收集處理設施空白區，污水收集效能顯著提高的目標。焦作市城區是典型南水北調中線引水干渠沿線山前坡地城區，為落實污水提質增效的要求，焦作市結合城市污水管網現有的突出問題和自身實際狀況，選擇城區普濟河流域率先進行污水提質增效的試點工程，對該區域污水管網進行雨污分流改造、問題管網修復改造和完善污水管網空白區建設等工作，提高城區污水收集處理效能，改善城區水環境。

1 研究區域概況

焦作市地處河南西北部，總面積4 071 km2。焦作市城區位于太行山脈與豫北平原的交接處，地形為西北高，東南低，依據地貌單元及形態劃分為山前坡地崗丘區和平原區。焦作市屬暖溫帶大陸性季風氣候，年平均氣溫14 ℃，平均年降水量551.40 mm，全年降水量主要集中在6-9 月的雨季。年平均年蒸發量1 668.20 mm。焦作市規劃城區范圍內共有9條河道和南水北調干渠穿過，河網體系三橫六縱。其中普濟河為新河支流，大沙河二級支流，發源于北部山區，干流全長11.52 km，流域總面積32.50 km2。

2 污水收集系統現狀

2.1 污水處理系統現狀

焦作市已建成4座污水處理廠，采用的工藝有改良型A/A/O工藝和A/O生化池工藝。出水水質均滿足《城鎮污水處理廠污染物排放標準》一級A標準。目前第一和第二污水處理廠統稱為中心城區污水處理廠，合用進廠主干管，實際污水廠進水濃度較低。

2.2 普濟河流域污水管網改造前狀況

普濟河流域由新月鐵路分為南北兩部分，鐵路以北為老城區，鐵路以南為新城區。老城區采用截流式合流制排水系統，多數道路下方敷設有合流制排水管道。新城區多采用分流制的排水系統，部分道路下方分別敷設有雨水和污水兩套排水管道。

3 污水收集系統問題診斷

3.1 污水管網檢測分析

普濟河流域合流制管道總長度為42.55 km，分流制污水管道長度為29.57 km。根據要求進行管網檢測，檢測方法采用的是QV（管道潛望鏡）檢測，檢測儀器采用Peek 2S 管道潛望鏡。主要是檢查管道是否存在變形等結構性缺陷，以及是否存在沉積等功能性缺陷。檢測發現，普濟河流域管網存在結構性缺陷和功能性缺陷，其中功能性缺陷占比更大。

針對發現的結構性缺陷或功能性缺陷進行等級劃分，再分析計算缺陷管道的修復指數和養護指數，最終據此提出修復或養護方案。對于積水嚴重或因內壁上積攢沉積物而致使無法發現具體缺陷的管道，需要進一步進行管道清通，然后再做檢測，分析是否有缺陷存在。

3.2 污水水質檢測分析

3.2.1 水質采樣點

根據前期所掌握的污水收集系統的分布和地表水系的分布，結合管道檢測分析和雨污混接的調查，選定污水管網中具有代表性的節點設置為采樣點。采樣點需要均勻分布，以便獲取污水管網系統中真實全面的水質情況。

3.2.2 檢測材料及方法

試驗過程中采用的藥劑如過硫酸鉀、重鉻酸鉀、酒石酸鉀鈉、碘化汞、碘化鉀、濃硫酸等均為分析純，檢測指標為五日生化需氧量（BOD5）、氨氮。檢測取樣周期為旱流時連續檢測一周；下雨時（中雨時10.00～24.90 mm降雨量）每1 h監測一次。

3.2.3 檢測結果與分析

共選擇82個采樣點，其中82個采樣點檢測了五日生化需氧量，28個采樣點檢測了氨氮情況。具體檢測結果見表1。

表1 焦作市普濟河污水分區采樣點檢測結果統計表

由表中統計結果可以看出，五日生化需氧量處于中低段的占比高達93.90%，其中低于100 mg/L 的檢測點占將近半數比例，污水管網中的濃度相對較低，說明管網可能存在外水入侵，或因低濃度的污（廢）水與高濃度生活污水未進行分離收集，因此稀釋了污水的濃度，管網系統有待優化，需以實現“清污分流”為目標。氨氮含量較正常。

3.3 污水收集存在的問題

3.3.1 老城區的排水體制老城區大部分排水體制采用截流式合流制排水體制，這種排水體制在非雨季時，排放的污水流量小流速慢，會在管道中發生沉積現象，下雨時，易造成溢流污染，并且大量雨污混合水會造成污水處理廠超負荷運行以及進水濃度降低的問題。

3.3.2 老城區排水管道存在缺陷

管道中存在的結構性缺陷會帶來地下水入滲或者污水外溢問題。地下水入滲會使管網高水位運行，污水處理廠進水濃度會降低；污水外溢造成問題管道周邊的地下水和土壤受到污染。沉積和障礙物堵塞等功能性缺陷會占據管道的空間，導致管道的運輸能力下降，部分管道可能會存在因堵塞而水位過高的問題，下雨時甚至會存在溢流問題。

3.3.3 老城區仍存在排水管網空白

老城區中污水管網的普及率較低，整體上幾乎不成系統，有的地區甚至沒有鋪設污水管道，污水不能完全被收集進入污水管網中，未收集的污水隨意排放，污染地表水體及淺層地下水，且未處理的水若排入河道還會污染下游新河水體。

3.3.4 新城區雨污管道混錯接

新城區采用的分流制排水體制減少了溢流污染問題，但仍存在雨污混錯接問題。雨水進入污水管道系統導致水量增大，污水泵站和污水處理廠無法接收和處理所有污水而排向河道，致使河道水質變差；污水進入雨水管道系統會使得未經過處理的污水經雨水排放口進入河道，導致收集率降低和環境污染。

3.3.5 污水直排口

未處理的污水經河道沿線的直排口流入河道，污染水體，造成河道黑臭現象，需要盡快治理。另外，沿街商戶排水意識薄弱，大部分沒有辦理排水許可證，存在向雨水口中傾倒餐飲污水的現象。

4 污水提質增效改造（對策）方案

4.1 雨污分流改造

對老城區進行雨污分流改造，將現狀合流制管道改為雨水管道，封堵污水支管，另外再鋪設一條污水管道供收集污水之用。除了雨污分流，污水管道和截污管道低水位運行也可以保證污水廠進水濃度的提升。

4.2 管道缺陷修復

對于結構性缺陷可以采用開槽施工和非開槽施工來進行修復。經現場勘查以及QV檢測，確定本工程合適的施工方法為開槽施工法和非開槽施工法中的頂管法。對于存在障礙物的管道，要開展清疏作業，采用大型機械清疏作業等措施。管道沉積問題可能是管道坡度小或管徑大導致管道中流速過低，因此也要關注管道坡度問題，逐漸降低管網運行水位，減少沉積現象的發生。

4.3 新建排水管網實現全覆蓋

對于普濟河流域中大部分的城中村和城鄉接合部管網空白問題，需要新建管網系統，將污水進行全面的收集，實現全覆蓋、全收集、全處理的目標，加快推進管網改造升級工程建設。

4.4 混錯接改造

焦作市普濟河流域實施雨污分流的地區存在混錯接現象，需要對其進行錯混接改造，在道路下方鋪設新的污水管道，將收集的污水順地勢匯入下游的污水管道內。施工過程中發現的污水支管應該接入本次設計污水管道中。

4.5 排污口治理

對于沿河排口的治理僅僅依靠封堵是無法徹底解決的，需要結合上游管網的情況、建設條件和相關管道建設資料等進行綜合處理。根據排口不同的情況，用不同的措施對排口進行治理。

4.6 增強排水意識

組織人員進行專門的排水知識宣講，通過分發宣傳冊，播放宣傳廣告等方法加深商戶的排水意識。同時，也可以制定相應的規范條例，以此約束沿街商戶的排水行為。

5 結論與建議

第一，普濟河流域污水收集系統存在的問題主要有：截流式合流制排水系統雨季溢流，非雨季沉積；分流制排水系統雨污混接；管網老舊，收集效能低；管網普及率低；存在河道直排口；沿街商戶排水意識淡薄等。

第二，普濟河流域提質增效主要做法是增加普濟河流域污水管網收集效能，提高污水處理廠的處理效率，增進公眾的排水意識等，這樣才能發揮污水處理廠的最大工程效益。

第三，前期對管網進行優化是提質增效工作的重要一步，可以系統地解決現存問題。同時，也應注重后期管網的運行維護，使用智慧科技手段，對于污水收集系統運行中出現的問題要保證做到及時知曉及時處理，避免問題擴大化；要積極推進“廠—網—河”一體化、專業化的運行維護；確定責任主體，完善相關體制，保障污水提質增效的順利進行。

第四，普濟河流域污水提質增效改造完成以后，污水廠進廠污水濃度得到提高，實現了“擠外水、收污水”的目的。城市水體環境得到改善。