構建城市污水系統在線監測體系的作用

毛立波

(山西省城鄉規劃設計研究院，山西太原 030001)

1 城市污水系統現狀存在的主要問題

1.1 污水系統存在的問題

我國城市現狀排水體制主要有3種形式:合流制、截流制及分流制。隨著經濟的發展，大多數城市近年來對其排水管網進行了改造，逐漸由合流制向雨、污分流制過渡。但近年來，通過污水處理廠的進廠水質統計數據發現，很多污水處理廠進水水質低于設計值，而且雨季進廠流量經常超過了設計規模，導致污水廠處理負荷加大，出水水質受到影響，給污水處理廠的運行管理帶來很多問題。

1.2 產生問題的原因

很多學者通過分析研究，認為原因如下:

1)存在雨污混接的問題。

城市的排水系統在多年建設過程中，缺少統一的規劃和施工分序安排，導致城市排水設施建設時序不同以及區域建設不平衡，同時在城市污水管網建設過程中，缺少嚴格的監管，施工單位沒有嚴格按圖紙施工，致使雨污管道接入混亂。當城市合流制排水系統改造成截流制接入下游污水處理廠時，存在局部新建道路和城市新區采用雨污分流，而部分建筑庭院采用雨污合流，結果導致合流、分流區域難于清晰劃定，城市污水收集系統產流來源及關系復雜，污水量波動較大，污水處理廠實際處理規模與理論計算的污水量差異突出。

2)存在地下水和內河入滲的問題。

我國很多城市，尤其是南方城市地下水位較高、內河密布，管道由于基礎沉降、管材質量等問題，導致管道產生裂縫，致使地下水和內河滲入污水管道，使得管道流量超出設計值。

在這種情況下，采用在線監測技術對污水管網系統進行管理，日益顯示出它的重要性和迫切性。

2 污水系統在線監測的作用及構建

2.1 在線監測的作用

在國外城市污水處理和排放管理實踐中，監控和數據采集系統(SCADA)技術及數值模擬，已經成為城市排水在線監測技術與管理體系的標準設施。

我國把SCADA技術應用到污水管網在線監測中還處于初步階段。采用在線監測可以起到以下作用:

1)將整個城市污水系統納入動態管理、實時監測。該系統可以根據需要布置網絡網點，全面、系統、及時地掌握排水信息，建立排水模型，充分發揮已有排水設施和資源的功能，減少資源的閑置，保護排水設施的安全使用，合理有效地制定排水建設規劃。

2)建立在線監測系統，通過對污水管網排水數據的收集，可以建立歷年污水量數據庫。如果城市管網改造時發生管道混接的狀況，或管道產生裂縫導致地下水進入管道，在線監測系統將會顯示流量異常信號，工作人員將會很快找到異常點，采取相應的處置措施。

2.2 污水在線監測系統的構成

現狀城市多采用SCADA系統對城區污水管網進行監測。SCADA系統具有中央監視和數據管理，集分布式數據采集、分層數據傳輸多種顯示方式于一體等功能。

在線監測系統包括在線監測儀器、數據傳輸網絡、數據處理、應用設施和業務信息系統。系統采用分散測控、集中管理的方式，整個系統由監控中心、若干個分散的遠程測控終端RTU和通信介質三部分組成。監控中心是SCADA系統的核心，負責控制管理整個系統的運行;RTU采用微處理器或DSP的可獨立運行的智能測控模塊，完成各種遠端現場數據的采集與處理，現場執行機構的控制以及與遠程控制中心的通信。系統通過遠程RTU采集管網各測控點的數據，主要為污水COD，SS值及流量等，根據需要可以增加適當站點的監測數據。經過管網管理系統處理后在顯示屏直觀顯示各測控點狀態，并可通過相關標準對監測點污水的排放進行控制。

2.3 在線監測點的布置方法

由于城市排水管網信息量大、拓撲結構復雜，因此監測點的布置選擇尤為重要。通過對核心地段及關鍵節點進行布控監測，以污水處理廠為起點，污水泵站為中間節點，各居住區出水口為終點，管網為分支，形成自上而下的樹形拓撲結構網絡。以這種方式著重解決及識別關鍵區域，形成以點帶面的發展。

污水管網水量監測點一般布置在提升泵站和重要的檢查井節點，其設置應兼顧監測點的數量和監測數據的代表性，即采用較少的監測點較為全面的反映所轄區域內污水管網的排水量情況。具體選取方法如下:在污水處理廠進水井設置監測點;在污水管網各加壓泵站設置監測點，以管道為路徑，以檢查井為重點監測目標，逐段推進至源頭。

3 監測數據對現狀污水系統運行狀況的指導

基于監測區域不間斷連續監測數據，可以建立相關數據庫，通過研究旱季入流的波動規律，分析雨天工況下運行的異常。通過對監測數據的分析，可以找出發生異常情況的區域，對出現問題的區域，從泵站開始逐段排查，找到問題源頭。若屬于雨污混接，則改造管網，使雨水、污水各行其道;若屬于管道出現裂縫，導致地下水或內河水進入管道，則確定裂縫點，及時修補或更換管道。

選擇對比旱季和雨季的數據，是因為通常降雨入滲量異常增加，說明存在管道錯接或管道有破裂等問題，在排水管網管理中，通常是在降雨入滲分析發現風險后進行管道的調查與評估，從而指導后續的管養和維護工作，保證管網安全穩定運行。

4 結語

建立污水管網水質在線監測系統在技術上是可行的，通過它可以掌握污水管網水量變化情況，及時對管網異常作出響應，及時有效的采取補救措施，進而保障污水處理廠的正常運行，將在污染物減排工作中發揮重要的作用。

［1］邱鴻榮.城鎮污水管網現狀調查及整改對策研究［J］.地下空間與工程學報，2011，7(6):1258-1261.

［2］盛 平.城市排水在線監測系統的應用［J］.排灌機械，2009，27(3):190-195.

［3］龔汝平.城市排水在線監測系統設計研究［J］.西南給排水，2012，34(3):64-68.

［4］李翊君.杭州市某污水管網水質在線監測系統設計［J］.中國給水排水，2009，25(4):49-52.

［5］王海玲.基于GIS與在線監測的混合截污排水系統運行狀況分析［J］.給水排水，2012(38):444-447.

［6］向 軍.建立城市排水監測/管理網絡系統的設想［J］.市政技術，2003，21(3):181-183.