郴州城區污水系統確定目標提質增效可達性分析

中圖分類號：X703：TU992.3 文獻標志碼：A 文章編號：1004-4345（2025）03-0041-05

AbstractAimingatthelowinfluent pollutantconcentrationinurban wastewatertreatment plants，thispaper takesthe W8 wastewatercolectionzoneindowntown Chenzhouasthestudyobject.Basedonmonitoringdataof waterqualityflowinthe pipelinenetwork，theprimarycausesoflowregionalwastewaterconcentrationsignificantexteralwaterintrusion（dry-season intrusion rate reaching 46.99% ） were analyzed. Targeted technical measures were proposed， including pipeline network renovation， externalwaterseparationlocalizedsource-levelstor-wastewaterseparatio.Analysisofextealwaterremovalefectivenes demonstrates thatchemicaloxygendem（COD）inthezone'smainefluent pipelineisexpectedtoincreasefrom78.3mg/Lto 104.2 mg/L after implementation of this proposal. The planned target of 100mg/L will bestablyachieved，thereby effectively enhancing wastewater treatment efficiency water quality.

wordswastewatersystem;qualityeficiencyenhancement;wastewater network monitoring;external waterintrusion; chemical oxygen dem （COD）

隨著城市化進程的推進，我國城鎮污水收集處理設施得到快速普及，污水收集率和處理率逐年提升。然而，污水處理廠進水濃度偏低問題依然突出，這在南方特別是長江流域更為明顯。據研究，長江沿線6省共計191座污水處理廠的進水生化需氧量 BOD₅ ），均值僅 。2022年，住房城鄉建設部、生態環境部、國家發改委、水利部聯合印發《深入打好城市黑臭水體治理攻堅戰實施方案》，明確提出到2025年城市生活污水集中收集率要達到 70% ，進水 BOD₅gt;100mg/L 的污水處理廠規模占比超90% 。現狀距此目標差距顯著。如湖南省目前達標的污水處理廠進水 BOD₅ 濃度高于 100mg/L 的規模占總規模的比例僅為 25.1% ，因此，精準診斷管網濃度偏低的成因，并據此制定科學合理的進水濃度提升方案，是當前污水系統提質增效的關鍵。

本研究以郴州中心城區W8污水納污片區為研究對象，針對該區污水廣進廣濃度偏低問題，通過管網水質、水量監測等手段，分析研究進廠濃度偏低的主要原因，并據此提出污水系統濃度提升的改造對策。

1項目概況

1.1片區排水系統概況

郴州市位于湖南省東南部，屬亞熱帶濕潤季風氣候區，地勢南高北低，長江和珠江水系在此分流。該市中心城區總面積為 164.77km² ，其中西城區約為 102.24km² ，包括第一、第二、第四污水收集處理系統，如圖1所示。第一與第四污水收集系統邊界模糊，形成了老城區合流制與分流制共存的“混合型”系統。位于西城區北部的下湄橋第一污水廠，主要負責老城區的生活污水；在其下游的第四污水處理廠則負責接納超出第一污水處理廠處理能力的水量。第一、第四污水處理廠現狀最大處理規模分別為1.2×10⁵m³/d 和 6.0×10⁴m³/d， 0

本次研究對象W8片區，位于郴州市中心老城區，面積為 16.05km² 。研究區內排水體制以合流制為主，已建污水管總長 44.5km ，合流管總長 77.1km ，污水主要沿郴江河DN1650 截污干管 -2.6m×2.0m 燕泉河DN1200截污干管、同心河 DN1000 截污干管以及北干渠 3.0m×2.0m 合流箱涵接人第一、第四污水處理廠。

1.2污水處理廠進廠濃度現狀

根據水質監測結果，第一污水處理廠2019年1月—2021年6月期間，進水化學需氧量（COD）為98～150mg/L ，見圖2。2021年7月—2021年12月期間，由于餐廚垃圾匯入污水管道，第一污水處理廠進水COD翻倍，基本維持在 200mg/L 以上，其中 2021年9月和10月的進水COD峰值 gt;450mg/L_? 。剔除該時間段進水數據后，第一污水處理廠平均進水COD為 130mg/L 。第四污水處理廠進水COD變化不明顯，2019年1月—2022年4月月度平均進水COD為 97mg/L 。

2管網監測方案

研究表明[4-5]，外水入侵污水管道嚴重影響污水處理系統的能效發揮。因此，本研究采用分區診斷的方法排查管網外水，即根據現狀管道數據進行拓撲分析與分區劃定，明確不同層級的邊界，并根據監測目標建立粗分區一精細網格的層級模型。具體排查流程如下。

1）開展基礎資料收集工作，包含管網排查資料、污水處理廠水質水量資料和區域用水量數據等。2）根據基礎資料分析情況，確定監測方案，包括區域監測指標及頻次、排水分區劃分及監測點位等。3）根據監測水質水量數據結果鎖定管網問題突出區域。4）通過現場踏勘、CCTV、QV、水質水量監測分析等工作制定外水精細化摸排方案。

2.1監測布點

監測布點應覆蓋截污主干管及沿線主要支管匯入點。布點方案需依據污水分區，結合管網結構、水力拓撲結構、區塊面積、覆蓋人口、管網長度等要素合理制定。在保障監測效果的基礎上，兼顧經濟合理性。重點監測區域為沿河兩側的截污干管。該段區域管網內液位較高，長期處于高負荷運行狀態，排水較為困難，故需重點排查區域內入流入滲點。

2.2水質水量監測方案

對污水管網進行概化分析，建立由主干管為骨干并向上游溯源分級的污水系統拓撲結構，不同管段分為一級支管、二級支管等。

依據同心河和郴江兩側截污干管的走向，在干管主要節點、重要支管匯入節點及污水分區邊界處布設監測點，共計15個。所有點位監測COD及管道流量，具體檢測要求如下：流量連續監測14d，COD監測時間為連續3個晴天，采樣頻率為每天4次，時段分別為早上（7：00—9：00）、中午（12：00—14：00）、晚上（18：00—20：00）夜間（0：：00—2：00）。監測布點及分區見圖3。其中，A8監測點為本研究區最終匯流點，具體位于郴江河左岸DN1650截污干管內。

3 管網監測結果分析

3.1市政管網水質水量監測結果

將監測點的水質水量取平均值，綜合得到W8片區整體水量拓撲關系如圖4。

片區監測總水量為 84560m³/d（Q_A8-Q_E+Q_A9+ Q_B3 ），監測點的COD范圍為 78.3～95.5mg/L（lt;100 mg/L ）。其中，A8節點為片區的污水主干管出口，COD檢測結果見圖5。

由圖5可知，A8節點COD檢測結果為62＼～98mg/L，3 天COD平均值為 78.3mg/L 。市政管網水質水量監測結果見圖6。郴江河左岸監測點（A1＼～A6）干管管徑為 DN800～DN1800 ，末端總水量為10.8萬 m³/d ，干管COD 范圍為 115.0～78.9mg/L_? 。整體質量濃度較低，且呈現從上游往下游遞減趨勢，表明管道沿線存在外水進入。

北干渠主干管監測點（A11＼～A15）污水主干管為北干渠合流箱涵（ 3.0m×2.0m ），末端總水量為5.9萬 m³/d ，末端COD為 84.4mg/L 。主干管的COD質量濃度較低，表明管網系統存在一定量的外水。其中，A12 監測點（沿湖箱涵段）的COD平均僅為 26.0mg/L ，表明該區域存在大量湖水入滲。

3.2源頭水質水量監測結果

在源頭水質監測方面，研究區共布置監測點353個。源頭水量水質采用快檢法，結果為瞬時值

1）片區源頭水質水量監測結果。研究區源頭監測結果如圖7、圖8所示，研究區污水量主要源自合流制排水單元出流，為14.74萬 m³/d ，占本片區源頭總產污水量的 87% 。所有地塊平均COD為 86.4mg/L ，分流制和合流制排水單元的平均COD出水質量濃度分別為 84.8mg/L 和 97.8mg/L

據圖8所示，本片區污水主要來源于小區（10.53萬 m³/d ，占比 62.4% ），其次為商業（污水量4.16萬 m³/d ，占比 24.6% ），第3為醫院（污水量1.20萬 m³/d ，占比 7.1% ）。根據各地塊出水COD分析，僅垃圾站和餐飲單元出水的COD超過 100mg/L 而最大產污單元（小區）的出水COD平均為 89.5mg/L ，低于預期水質考核目標。同樣，污水量較大的商業和醫院地塊出水COD平均為 92.0mg/L 和 70.6mg/L ，亦低于預期水質考核目標。

3.3水量平衡分析

根據自來水公司抄表數據，研究區日均用水量為7.99萬 m³/d ，理論污水量按用水總量的 85% 折算，約為6.79萬 m³/d 。通過比較理論污水量和實際監測排水量之間的差值，可以計算得到片區的理論外水量為6.02萬 m³/d ，具體計算結果詳見表1。

由表1可知，片區監測污水總量為8.46萬 m³/d 污水外溢量為4.35萬 m³/d 。據此計算可得，污水管網旱季外水入侵率為 6.02/（8.46+4.35）×100%= 46.99% 。

本片區外水主要來源于 W8-6 北湖周邊片區，外水量為3.51萬 m³/d ，占理論總外水量的 58.26% ：其次是W8-7片區，外水量為1.71萬 m³/d ，占總外水量的 28.46% ，其余5個片區外水占比合計為13.28% 。因此， W8–6 和W8-7片區是外水治理的重點區域。

3.4外水調查分析

基于管網水質水量分析，初步確定主要外水入侵片區后，通過人工排查進一步精調，定位集中外水匯入點。排查重點區域為W8-6和W8-7片區，重點管道為截污干管、合流箱涵、北湖片區周邊沿湖管道以及施工工地。

已查明外水量約為4.17萬 m³/d ，其中地表水（北湖湖水）量為1.75萬 m³/d ，占外水總量的 41.97% ：地下水入滲水量為0.70萬 m³/d ，占比 17.99% ;地下車庫抽排水水量為0.64萬 m³/d ，占比 15.35% ；工地排水水量為0.48萬 m³/d ，占比 11.51% ；以及較少量的自來水（水量為0.30萬 m³/d ，占比 7.19% ）和其他外水（水量為0.25萬 m³/d ，占比 6% ）。

4片區濃度提升方案

4.1工程實施內容

針對不同類型的外水，本文制定了不同的實施方案。1）地表水。地表水接入污水管道時，可通過對雨污混接/錯接改造，將集中地表水導流至雨水系統或新建外水專管后排入水體。2）地下水。地下水主要包括集中入滲和沿線入滲兩種類型。集中入滲點可采用雨污分流，將地下水接入雨水系統，通過雨水排口直排至自然水體。沿線入滲，若采用分流制排水系統，可對沿線管道破損處進行修復，避免地下水滲進污水系統；若采用合流制排水系統，則可通過新建污水管道，將外水排人雨水管道后直排河道。3）工地排水。加強對工地排水的監管，督促施工單位將工地排水接入雨水系統。4）自來水。加強自來水管道的巡查與維護，發現滲漏點及時反饋相關單位進行搶修。

4.2外水去除效果分析

外水調查表明，集中外水點水量為4.17萬 m³/d 基于外水中COD不高于地表水Ⅲ類標準限值（20mg/L 的假定，削減現有外水匯入后，研究區出水口A8監測點COD可達到 96.7mg/L ，但不能保證片區出水COD均穩定在目標值 100mg/L ，因此需要進一步對片區范圍內流量大、COD低的源頭區域進行改造。

源頭改造方案出水目標為出水 COD130mg/L 或現狀流量削減不超過 60% ，源頭地塊外水混入后COD按照現有外水實測質量濃度 19.7mg/L 計算。選取片區范圍內14個源頭地塊（總面積 41.3ha 進行改造，改造后W8片區總出水COD達到 115.8mg/L 。此外相關研究表明，當輸送距離 ?5km 時，污水中污染物降解率一般 ?10%^[6] ，因此本文考慮 10% 的水質沿程衰減，仍能確保片區出水COD質量濃度達到104.2mg/L

5結論及建議

污水管網外水入侵點位的精準識別與治理，對排水系統評估和提質增效改造至關重要。本研究通過市政管網監測源頭地塊水質水量分析，以及片區自來水供水數據對比，揭示了研究區污水低濃度的成因，可項目決策提供較為堅實的科學依據。

研究結論如下。1）源頭地塊出水平均COD僅為86.4mg/L ，污水濃度總體偏低。背后原因主要為現狀源頭地塊管網建設質量差、運維管理缺失，導致排水管網混錯接普遍。2）研究區總出口平均COD僅為78.3mg/L ，片區旱季外水入侵率達 46.99% ，市政排水管網混錯接外水入侵比例高，主要外水類型為山泉水入侵、地下水人滲、自來水爆管等。3）根據水質水量監測數據結果，片區主要外水入侵區域為W8-6和W8-7區域，擬通過實施針對性措施來撇除外水，并輔以小范圍的源頭地塊雨污分流改造，以實現研究區總出口COD達到 100mg/L 的水質目標

建議下一階段持續監測重點區域和管道，有針對性地開展提質增效工作，進一步提升污水處理廠進水污染物濃度，實現節能降耗、降本增效，提高排水系統整體運行效率，促進城市可持續發展。

參考文獻

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