雨污混接調(diào)查在上海市崇明地區(qū)的實踐

高劍

（上海優(yōu)佰思環(huán)境科技有限公司，上海市　200231）

雨污混接調(diào)查在上海市崇明地區(qū)的實踐

高劍

（上海優(yōu)佰思環(huán)境科技有限公司，上海市200231）

首先，介紹了雨污混接調(diào)查在上海市崇明地區(qū)的應(yīng)用情況。接著，通過查明水量異常的原因，為后續(xù)改造提供了重要基礎(chǔ)，也可為同類情況提供參考。

排水管網(wǎng)；雨污混接；CCTV檢測；流量測定；CODcr濃度

0　引言

崇明城橋鎮(zhèn)自上世紀80年代起開始建設(shè)排水管網(wǎng)，管齡最長已超過30 a，早期建設(shè)的管道采用混凝土管材，基本上都是雨、污合流管。近年來，隨著城橋鎮(zhèn)人口數(shù)量的增加，用水量與污水量都明顯增長，城橋污水處理廠的建造解決了污水排江污染水體的問題，與此同時，區(qū)域內(nèi)新增的管網(wǎng)也開始執(zhí)行雨污分流制。

但是，自運行以來，崇明縣城橋污水處理廠收集的污水量與用水量相比偏大，污水COD濃度偏淡，不明來路的外來水導(dǎo)致城橋污水處理廠污水處理能力過飽和，而污水中有機物的不足又導(dǎo)致好氧細菌缺乏足夠的營養(yǎng)而影響生長，嚴重影響著污水廠的正常運轉(zhuǎn)。

涉及區(qū)域包括崇明縣城橋鎮(zhèn)老城區(qū)、新城區(qū)和工業(yè)區(qū)三部分（見圖1），其中城橋鎮(zhèn)老城區(qū)共有管網(wǎng)71 km，新城區(qū)管網(wǎng)21.2 km，崇明工業(yè)區(qū)管網(wǎng)24 km，共計排水管道116.2 km。其中，工業(yè)園區(qū)和新城區(qū)已基本實現(xiàn)雨污分流體制，而老城區(qū)由于發(fā)展建設(shè)較早，區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)大部分未實行雨污分流，而是由合流管網(wǎng)統(tǒng)一收集。

雨水管網(wǎng)遵循就近排入河道的原則，主要分布于老城區(qū)東北一側(cè)，工業(yè)園區(qū)和新城區(qū)，污水和合流管網(wǎng)收集水體后統(tǒng)一匯入污水處理廠處理后排放。而合流管網(wǎng)所處的老城區(qū)用戶集中，水量大，其雨水匯水面積也大，在旱季，合流污水通過污水總管進入污水處理廠；在雨季，暴雨時東門泵站、西門泵站兩個防汛泵站可將合流管內(nèi)雨污水部分放江，以緩解防汛壓力。

1　技術(shù)路線

根據(jù)城橋污水處理廠進廠水量偏大，污水CODcr濃度偏低的現(xiàn)狀，經(jīng)前期分析和檢測施工過程可確定問題為外來水源的侵入。現(xiàn)分析如下：

（1）項目范圍內(nèi)的地下水位偏高，污水收集管網(wǎng)本身的結(jié)構(gòu)性缺陷而導(dǎo)致地下水滲入。

（2）分流制區(qū)域的雨污混接所造成的部分雨水進入污水管網(wǎng)，河道附近的混接還可造成高潮時段河水逆流經(jīng)過雨水管進入污水管網(wǎng)。

（3）合流制區(qū)域所收集的雨水，主要是其中未經(jīng)截留而進入污水處理廠的水量。

城橋城區(qū)的排水系統(tǒng)并不單一，而且河道眾多，其管徑、埋深、流量等差距很大，這就需要采用各種不同的管道檢測技術(shù)，從而對城區(qū)的排水管網(wǎng)檢測達到全覆蓋。由以上分析，結(jié)合管網(wǎng)實際特點，項目組確定了以下技術(shù)路線（見圖2）。

2　調(diào)查結(jié)果

2.1東引路877弄中瀛建德苑混接點

2.1.1混接情況說明

（1）該路段雨水管的水流方向是自北向南，排入河道。

圖2　技術(shù)路線示意圖

（2）雨污混接管段為污水主管連入小區(qū)，而后至道路雨水主管網(wǎng)。

（3）東引路/高島路口處相鄰的雨污水井井內(nèi)液面至路面高度均為1.7 m；南面靠近河道相鄰的雨污水井井內(nèi)液面至路面高度均為2.3 m，且與雨水入河口和河道水位持平。

該路段所屬的污水泵站日常開泵時間為1 h；東引路/高島路口的雨水井和污水井均為四通井，且與河道相通；測試開始前管道內(nèi)雨水自北向南重力流排放至河道，且水位與污水管內(nèi)水位持平。

2.1.2測試方法及過程

（1）使用流量計置于監(jiān)測點的管道內(nèi)，可以監(jiān)測到正常水流狀態(tài)下的流速和流量。

（2）模擬泵站日常工作狀態(tài)，開啟污水提升泵站約75 min，雨水管內(nèi)流速逐漸減小，直至逆流，做好流速和流量的監(jiān)測工作。

（3）隨著泵站的運行和停止，逆流速度逐漸增大，而后趨緩，做好監(jiān)測工作。

根據(jù)流量計采集到的瞬時流速和流量（每分鐘一次），將數(shù)據(jù)匯總，分別繪制成流量和流速隨時間的變化曲線。圖3為現(xiàn)場調(diào)查之實景。

圖3　施工人員現(xiàn)場調(diào)查之實景

根據(jù)采集的瞬時流量和流速，泵站運行時段內(nèi)雨水逆流的總量約為400 t。

2.2崇明中學(xué)混接點

2.2.1混接情況說明

（1）東引路污水井DYLW48經(jīng)崇明中學(xué)內(nèi)部管網(wǎng)，與高島路雨水管網(wǎng)連通。

（2）高島路雨水通過東引路雨水，最終向南與河道相連。

（3）此情況為崇明中學(xué)內(nèi)部管網(wǎng)混接，學(xué)校內(nèi)部管網(wǎng)連接情況及具體混接點位置不詳。

2.2.2測試方法及過程

依據(jù)對崇明中學(xué)混接點的現(xiàn)場調(diào)查，還進行了泵站配合條件下的流量監(jiān)測，具體操作如下：

（1）將流量計置于監(jiān)測點，調(diào)試好設(shè)備可查看管內(nèi)瞬時水流狀態(tài)。

（2）泵站配合，于下午13:00-17:00開啟，記錄實時水流數(shù)據(jù)。

（3)整理記錄的流速和流量數(shù)據(jù)。

根據(jù)流量計采集到的瞬時流速和流量（每分鐘一次），將數(shù)據(jù)匯總，分別繪制成流量和流速隨時間的變化曲線。

在泵站運行時間段內(nèi)，管內(nèi)流速和瞬時流量變化不大，且可得流量的平均值為210 m3/h。泵站正常運行時，每日開啟1 h，即說明了崇明中學(xué)混接點的日混接量為210 t/d。

2.3降雨對合流管污水濃度的影響

老城區(qū)大部分為合流管，不僅收集范圍內(nèi)的生活污水和工業(yè)廢水，雨水也同時進入，而后經(jīng)由泵站，部分放江，其余進入了污水處理廠。

根據(jù)管線測繪成果，可以看出合流管分部區(qū)域較大：西起三沙洪路，東至湄洲路（玉環(huán)路以南），北面至利民路，整個合流區(qū)域面積約2 km2。范圍內(nèi)管網(wǎng)收集的污水都經(jīng)由東門與西門兩個泵站連入污水干管，在泵站不運行時段則直接匯入污水處理廠。東門泵站和西門泵站均為防汛泵站，只有在遭遇大到暴雨的情況下才會運行進行部分放江處理，由于時間短水量有限，因此這部分放江水量暫不作考慮。

初步認為，有大量的降水經(jīng)過路面匯流進入老城區(qū)的合流管網(wǎng)，這部分水一直停留在排水管網(wǎng)系統(tǒng)中，最終絕大部分進入了污水處理廠。

2.4污水主管的聯(lián)合監(jiān)測

2.4.1污水主管上游（鼓浪嶼路湄州河橋以北）管段以cctv為主

通過CCTV檢測，這部分管網(wǎng)共發(fā)現(xiàn)一處2級壩頭，兩處2級滲漏，一處4級滲漏，無其他重大管道缺陷。其中，崇明大道老滧河倒虹、崇明新城公園路面改造段和鼓浪嶼路過河長管為在電視檢測范圍內(nèi)。

2.4.2污水主管中下游管段以流量和濃度對比為主

2.4.2.1流量監(jiān)測

城橋污水處理廠的進水可分為3個部分，分別為工業(yè)園區(qū)范圍內(nèi)來水、西門泵站服務(wù)范圍內(nèi)來水和鰲山泵站的出水。因此，在這部分管網(wǎng)選取關(guān)鍵節(jié)點于12月18日18時至19時進行了流量監(jiān)測，管內(nèi)水流穩(wěn)定的相同時間段內(nèi)，各監(jiān)測點相同時間段內(nèi)各點的數(shù)據(jù)變化幅度不大，可以認為該時間段內(nèi)管內(nèi)水流穩(wěn)定，監(jiān)測數(shù)據(jù)有效。各測點的詳細數(shù)據(jù)如表1所列。

表1　各測點流量監(jiān)測表

依據(jù)流量監(jiān)測的數(shù)據(jù)結(jié)果，依據(jù)水量平衡的原理可以從以下兩個方面進行數(shù)據(jù)的計算分析：

（1）污水廠進水量=工業(yè)園區(qū)水量+西門泵站下游水量=112 m3+1230 m3=1 342 m3

（2）污水廠進水量=工業(yè)園區(qū)水量+西門泵站范圍進水量+鰲山泵站出水量=112 m3+(1 230 m3-782 m3)+780 m3=1 340 m3

（3）實測污水處理廠進水量=1 308 m3

由以上監(jiān)測數(shù)據(jù)可以看出，從以上兩個角度計算出的污水處理廠進水總量均與實測數(shù)據(jù)相吻合（誤差不超過3%），污水總管中下游管段水量正常，這就說明了這部分管網(wǎng)無重大外來水源。

2.4.2.2 COD濃度分析

結(jié)合流量計監(jiān)測情況，依據(jù)管網(wǎng)分布選取節(jié)點采集水樣并做了進一步的COD濃度測定與分析，以更進一步了解管網(wǎng)現(xiàn)狀。采集點測試數(shù)據(jù)及位置說明見表2所列。

表2　各采集點COD濃度測試表

為更好地分析這部分管網(wǎng)現(xiàn)狀，根據(jù)以上測試數(shù)據(jù)，結(jié)合上一節(jié)污水總管（鰲山泵站—污水廠）流量監(jiān)測結(jié)果，可以引進一個“水量影響”的概念，即：在管網(wǎng)匯流處，上游管網(wǎng)內(nèi)水體的COD濃度對下游管網(wǎng)COD的影響程度與其匯入下游管網(wǎng)的水量成正比，依據(jù)這個概念可以將上列COD測試數(shù)據(jù)以數(shù)學(xué)公式計算如下：

（1）污水廠入口COD=西門泵站下游COD×該點水量影響+工業(yè)園區(qū)污水出口COD×該點水量影響

因此：污水廠處理入口實測COD150 mg/L，與計算結(jié)果144 mg/L基本吻合，說明污水總管（西門泵站—污水廠）無重大外來水源。

（2）相同方法計算西門泵站上下游的COD濃度變化如下：

西門泵站下游COD=西門泵站入口COD×影響因子1+西門泵站上游COD×影響因子

因此：西門泵站下游實測COD122 mg/L，與計算結(jié)果130 mg/L基本吻合，說明污水總管（鰲山泵站—西門泵站）無重大外來水源。

污水總管中下游（鰲山泵站下游）總體運行正常。

2.5 COD濃度對比

2.5.1崇明大道過河倒虹管的COD濃度對比

崇明大道兩段倒虹管兩端所采集水樣的COD濃度分別為100∶87和91∶81，可以看出倒虹兩側(cè)的濃度相對比較接近，可以認為崇明大道的這兩段倒虹管運行正常。

2.5.2鼓浪嶼路過河長管的COD濃度對比

在鼓浪嶼路（一江山路以南）存在兩段過河管道，管長均超過100 m，經(jīng)兩端采集水樣進行的測定，其COD濃度為86∶96，結(jié)果比較接近，且河道北側(cè)其余污水管網(wǎng)均已經(jīng)過CCTV檢測，因此可以認為鼓浪嶼路兩段過河長管運行正常。

2.5.3湄洲泵站進出水管的COD濃度對比

湄州泵站共計有3根進水管和1根出水管，由于其中 1根進水管服務(wù)范圍內(nèi)并無主要用戶接入，水量十分有限，因此此次將其余進出水管進行了COD濃度的對比。經(jīng)采樣測定其進水管濃度為141和71，出水管濃度為120，為正常變化，可以認為湄洲泵站運行正常。

3　結(jié)論匯總

為了解決崇明縣城橋污水處理廠收集的污水量與用水量相比偏大，污水濃度偏淡，不明來路的外來水源導(dǎo)致城橋污水處理廠污水濃度過飽和，通過雨污混接調(diào)查的全部工作，應(yīng)用了管道檢測、流量檢測、COD濃度測試、管道測繪等技術(shù)，予以綜合分析。其結(jié)論有兩點。

3.1地下水滲入

在崇明城橋鎮(zhèn)的排水管網(wǎng)檢測與評估中，共發(fā)現(xiàn)整個管網(wǎng)系統(tǒng)的明顯滲漏點138處，其中最終進入污水廠的滲漏點為116處，管段總長3 150 m。

3.2雨水及河水接入污水

在檢測過程中，共發(fā)現(xiàn)東引路877弄和崇明中學(xué)的兩處雨污混接點。

以上兩方面的情況造成的非污水總水量約為4 000 t/d。此外，根據(jù)歷史降雨量分析得出合流管網(wǎng)收集的雨水量約為2 000 t/d。通過對排水管網(wǎng)的雨污混接調(diào)查工作，基本達到預(yù)期目的。

4　效益分析

通過上述工作，針對兩處混接點的狀況，主管部門根據(jù)調(diào)查結(jié)果落實了改造方案。通過調(diào)查，對管網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性問題也提出了改造建議。兩方面的改造工作逐步落實，給崇明城橋鎮(zhèn)地區(qū)的排水管網(wǎng)運行帶來了重要的安全保障。

通過對混接點的改造，城橋污水處理廠進廠水量偏大，污水CODcr濃度偏低的問題基本得到解決。調(diào)查前，每年約千萬元的運行維修費用，投入到大量的地下水、雨水等處理中，浪費資源。調(diào)查完成并通過改造，降低了污水處理廠及沿途泵站大量運行成本，同時解決了污水對河道的污染，促進了地區(qū)的生態(tài)環(huán)保發(fā)展，避免了生態(tài)持續(xù)污染，從而居民對生活環(huán)境滿意度提高。

根據(jù)調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)的管網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性缺陷，于后期投資了約400萬元進行了管道的非開挖修復(fù)，分階段完成，把急需處理的管道進行了修復(fù)工作，恢復(fù)了管道的完整功能，避免“拉鏈式”道路重現(xiàn)。同時主管部門根據(jù)調(diào)查結(jié)果針對管網(wǎng)提出了有效的管理養(yǎng)護和維護方案，逐步推進，提前解決管道問題，道路積水、路面坍塌、污水冒溢、河道污染等問題也得到大大的緩解。由于地下排水問題引起各地出現(xiàn)的“看海”現(xiàn)象，也未出現(xiàn)。

通過本文的介紹，希望對類似的工作能帶來參考。

TU992

B

1009-7716（2016）10-0092-04

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2016.10.028

2016-05-24

高劍（1985-），男，上海人，工程師，從事工程測繪和GIS系統(tǒng)，以及給排水工程與排水管道檢測維修、技術(shù)研究工作。