基于排水泵站水質(zhì)水量分析的排水管網(wǎng)排查策略研究

郭曼 高升

摘要：以石井河流域為例，提出以排水泵站為“診斷”管網(wǎng)問題的著手點(diǎn)和突破口，基于流域內(nèi)排水泵站的水質(zhì)、水量平衡關(guān)系分析，縮短問題范圍，最終精準(zhǔn)篩選出了排水管網(wǎng)排查的重點(diǎn)區(qū)域，有效節(jié)約了管網(wǎng)排查的時間、成本。實(shí)際摸查成果與推斷結(jié)論相互印證，此方法具有可行性，以期為其他區(qū)域的排水管網(wǎng)摸查提供借鑒思路與方法。

Abstract： Taking Shijing River Basin as an example， this paper puts forward that taking drainage pumping station as the starting point and breakthrough point for diagnosing the problems of drainage pipeline network， and based on the analysis of water quality and water quantity balance of drainage pumping station in the basin， shortening the problem range， the key area of drainage pipe network is selected accurately， which saves the time and cost of pipe network investigation. This method is feasible， which is proved by the result of actual survey and the conclusion of inference， and can be used for reference in other areas.

關(guān)鍵詞：排水管網(wǎng);管網(wǎng)排查;外水;水質(zhì)分析;水量分析

Key words： drainage pipe network;pipe network investigation;pumping station;water quality analysis;water quantity analysis

中圖分類號：TU992 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）15-0208-02

0 ?引言

近年來，隨著城市黑臭水體整治、海綿城市建設(shè)、城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效等工程的推進(jìn)，城市地下排水管網(wǎng)問題越來越凸顯并得到重視，全國各地市政排水管網(wǎng)整治工作也逐步開展起來。關(guān)于排水管網(wǎng)隱患及問題的排查，是排水管網(wǎng)整治的第一步。查清、查準(zhǔn)問題是為了“對癥下藥”，特別是黑臭水體整治初期一定需要有重點(diǎn)、有針對性地開展排水管網(wǎng)問題的排查[1]。鑒于排水管網(wǎng)的隱蔽性，目前排查主要依賴于管網(wǎng)檢測的手段，包括管道內(nèi)窺機(jī)器人系統(tǒng)（CCTV）、管道潛望鏡（QV）、探地雷達(dá)系統(tǒng)（GPR）等等。但由于城市排水管網(wǎng)面大、點(diǎn)廣、距離長，管道檢測時不僅需要?dú)饽曳舛隆⑼Ｋ裙ば?，且停水時間長，成本也高[2]。因此，可考慮先通過排水管網(wǎng)現(xiàn)狀的系統(tǒng)梳理、人工管井調(diào)查等手段，縮短管網(wǎng)檢測區(qū)域，以求在節(jié)約時間、成本的前提下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)排查。針對排水管網(wǎng)現(xiàn)狀的梳理，應(yīng)以污水系統(tǒng)為單元，而排水泵站在每個污水系統(tǒng)的管網(wǎng)拓?fù)潢P(guān)系圖中起著關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的作用，也是理清排水管網(wǎng)現(xiàn)狀、“診斷”管網(wǎng)問題的著手點(diǎn)和突破口。

1 ?材料與方法

1.1 石井河概況

石井河流域位于廣州市中心區(qū)北部，白云區(qū)南部，干流全長19.44km，集雨面積約89.67km2。流域河網(wǎng)水系復(fù)雜，河涌眾多，共有支涌65條，是廣州市治水工作的重點(diǎn)開展區(qū)域。石井河河口斷面是廣東省省考斷面，根據(jù)2016年1月至2019年6月的逐月連續(xù)水質(zhì)監(jiān)測資料，雖然石井河流域水質(zhì)持續(xù)好轉(zhuǎn)，但距離V類水質(zhì)目標(biāo)仍有較大差距，水質(zhì)超標(biāo)因子主要為氨氮和總磷，超標(biāo)比例分別為274%和158%。

1.2 排水管網(wǎng)現(xiàn)狀

目前，排水管網(wǎng)基本覆蓋整個石井河流域，但由于管道滲漏、破損、雨污合流或混流、河水倒灌、廠區(qū)排水等原因，排水管網(wǎng)存在嚴(yán)重的外水（雨水、地下水、河水、山水、施工廠區(qū)排水等）匯入問題。滲入的外水會連帶管周土進(jìn)入排水管道，失去支撐的管道容易引起爆管以及地表的沉降;同時還增加了泵站、污水處理廠的負(fù)荷和運(yùn)行費(fèi)用等問題[3，4]。同時，現(xiàn)狀轉(zhuǎn)輸管道由于過流能力不足，管網(wǎng)溢流情況頻現(xiàn)，也對石井河水質(zhì)造成污染。

1.3 污水泵站現(xiàn)狀

石井河流域現(xiàn)狀污水泵站9座，分屬于三個污水處理系統(tǒng)。

大坦沙廠外1號、2號、3號、6號、7號、9號以及瑤臺泵站是中途提升泵站，污水最終匯入羅沖圍5號泵站，再通過壓力管道將污水提升直接輸送到大坦沙廠外沉砂池。根據(jù)大坦沙污水處理系統(tǒng)泵站調(diào)度方案，6號泵站提升的污水有3～4萬m3/d轉(zhuǎn)輸?shù)绞畠羲畯S，其余8～9萬m3/d污水轉(zhuǎn)輸?shù)?號泵站，進(jìn)入大坦沙污水處理廠;9號泵站提升的污水主要經(jīng)大朗橫路泵站轉(zhuǎn)輸?shù)绞鬯畯S。

2 ?結(jié)果與討論

2.1 基于泵站水量分析

根據(jù)各泵站承接范圍內(nèi)用水量指標(biāo)，采用用水量法計算片區(qū)現(xiàn)狀總污水量，再結(jié)合片區(qū)污水收集率，估算污水轉(zhuǎn)輸量。通過對比各泵站承接范圍內(nèi)污水轉(zhuǎn)輸量與泵站實(shí)際提升水量，可判斷泵站服務(wù)范圍內(nèi)的排水管網(wǎng)是否存在外水匯入現(xiàn)象。

現(xiàn)狀總污水量=日均用水量×城市綜合生活污水排放系數(shù)×（1+地下水入滲率） ? ?（1）

污水轉(zhuǎn)輸量=現(xiàn)狀總污水量×污水收集率 ? ?（2）

根據(jù)上式計算污水轉(zhuǎn)輸量，并與非雨天實(shí)際測量的泵站提升量進(jìn)行比較，若污水轉(zhuǎn)輸量遠(yuǎn)小于實(shí)測泵站提升量，則可判斷該片區(qū)污管網(wǎng)中混入了外水。以2號泵站為例，經(jīng)初步估算，該泵站承接范圍內(nèi)污水轉(zhuǎn)輸量約2.5萬m3/d，而實(shí)測泵站提升量為4～7萬m3/d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過片區(qū)內(nèi)污水轉(zhuǎn)輸量，因此可知2號泵站及上游1號泵站服務(wù)范圍內(nèi)有外水匯入排水管網(wǎng)，外水量約1.5～4.5萬m3/d，應(yīng)篩選為排水管網(wǎng)排查重點(diǎn)區(qū)域。

2.2 泵站水質(zhì)分析

通過對各主力泵站進(jìn)行非雨天的水質(zhì)監(jiān)測，結(jié)合當(dāng)天泵站提水水量，按照水質(zhì)、水量的平衡關(guān)系，可判斷泵站服務(wù)范圍內(nèi)的排水管網(wǎng)是否存在外水匯入現(xiàn)象。石井河流域內(nèi)泵站水質(zhì)監(jiān)測資料如表2所示。

由連續(xù)兩天的水質(zhì)數(shù)據(jù)來看，各泵站的水質(zhì)普遍偏低，兩天平均CODcr濃度為94～226mg/L，NH3-N濃度為17.85～22.25mg/L，TP濃度為1.41～2.25mg/L，與生活污水的一般指標(biāo)CODcr300～400mg/L、NH3-N25～30mg/L，TP2～3mg/L對比可知，大部分泵站范圍內(nèi)存在外水匯入問題。

采用物料平衡法進(jìn)行水質(zhì)分析，2#泵站和6#泵站提升的污水一并進(jìn)入3#泵站，2#、6#泵站的提升水量比為1：2（4萬m3/d：8萬m3/d），但3#泵站的水質(zhì)濃度并沒有出現(xiàn)這種比例關(guān)系，推斷3#泵站收水范圍可能存在大量的外水匯入，應(yīng)篩選為排水管網(wǎng)排查重點(diǎn)區(qū)域。根據(jù)實(shí)際摸查，3#泵站服務(wù)范圍內(nèi)的西槎路污水干管以及同德片區(qū)污水收集管道確實(shí)均存在較嚴(yán)重的外水匯入問題。

3#、7#泵站提升污水一并進(jìn)入5#泵站，3#泵站COD平均濃度131mg/L，7#泵站COD平均濃度124.5mg/L，而5#泵站COD平均濃度僅為99.5mg/L，小于上游兩個泵站的濃度，由此推斷整個石井河西片區(qū)排水管網(wǎng)存在較大問題，應(yīng)篩選為排水管網(wǎng)排查重點(diǎn)區(qū)域。

3 ?結(jié)束語

排水管網(wǎng)問題排查是實(shí)現(xiàn)城市黑臭水體整治、污水處理提質(zhì)增效成果的一項必不可少的基礎(chǔ)性工作。基于排水泵站水質(zhì)水量分析，研究排水管網(wǎng)排查策略具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義與價值，通過分析排水泵站的水質(zhì)、水量之間的平衡關(guān)系，可判斷管網(wǎng)問題點(diǎn)，篩選出管網(wǎng)排查的重點(diǎn)區(qū)域，避免了管網(wǎng)大排查“廣撒網(wǎng)”模式，在節(jié)約時間、成本的前提下實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)的精準(zhǔn)排查。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐建國.完善城市排水系統(tǒng)，鞏固和提升黑臭水體整治成效[J].給水排水，2018，44（1）：1-7.

[2]江剛，沈越天，林駿，等.通過水質(zhì)分析排查管網(wǎng)滲漏的方法研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2018（18）：107-108.

[3]De Benedittis J，Bertrand-Krajewski JL.Infiltration in sewer systems： comparison if measurement methods[J].Water Sci Technol，2005，52（3）：219-227.

[4]Schulz N，Baur R，Krebs P.Integrated modelling for the evaluation of infiltration effects[J].Water Sci technol，2005，52（5）：215-223.

作者簡介：郭曼（1988-），女，陜西人，工程師，碩士，2014年畢業(yè)于西南交通大學(xué)，主要從事市政給水排水設(shè)計工作。