污水系統提質增效分析與實踐
——以南方某鎮區域為例

劉苛

（廣州市市政工程設計研究總院有限公司，廣東 廣州 510006）

0 引言

為全面貫徹落實全國生態環境保護大會要求，加快補齊城鎮污水收集和處理設施短板，盡快實現污水管網全覆蓋、全收集、全處理。2019年4月，住房和城鄉建設部、生態環境部和發展改革委聯合印發了《城鎮污水處理提質增效三年行動方案（2019—2021年）》。方案要求：地級及以上城市建成區基本無生活污水直排口，基本消除城中村、老舊城區和城鄉接合部生活污水收集處理設施空白區，基本消除黑臭水體，城市生活污水集中收集效能顯著提高。同時方案還要求城市污水處理廠進水生化需氧量（BOD）濃度低于100mg/L的，要圍繞服務片區管網制定“一廠一策”系統化整治方案，明確整治目標和措施。

1 背景調查

截至2021年底，系統現狀污水廠已建成規模為4萬m3/d，近期規模為6萬m3/d，遠期規模為10萬m3/d，實際運行規模約2～3萬m3/d。進水設計COD濃度值為300mg/L，BOD濃度值為150mg/L，氨氮設計濃度值為30mg/L。出水常規指標執行《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB 18918—2002）一級A標準、《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）地表V類水標準中要求的較嚴值。近幾年實際進水變化情況如表1～表4所示。

表1 2019—2021年污水廠進水量 單位：萬m3/d

表4 2019—2021年污水廠氨氮濃度 單位：mg/L

自2019年全面提質增效工作開展以來，污水廠進水水質濃度整體有顯著的提高。2020年1月—10月污水廠COD濃度平均值已達到132.01mg/L，BOD濃度平均值55.82mg/L，氨氮濃度平均值12.98mg/L。

2 理論分析

表2 2019—2021年污水廠COD濃度 單位：mg/L

表3 2019—2021年污水廠BOD濃度 單位：mg/L

通過2021年各月份自來水廠的用水量數據統計，該區域日均供水量約為6.02萬t/d，其中工業用水量為2.58萬t/d，理論污水量為1.97萬t/d，生活用水為3.44萬t/d，理論污水量為2.81萬t/d。

通過現狀排水區域劃分及調查各工業企業的分布位置分析，納入市政污水系統范圍的日均工業企業污水總量為0.73萬m3/d，分散處理污水系統范圍內的日均污水總量為1.23萬m3/d。

計算得出納入市政污水系統的現狀污水量為2.59萬t/d。對現狀生活污水典型排水單元大戶進行水質監測：其中工業區COD濃度平均值180mg/L、氨氮濃度平均值15mg/L；生活區COD濃度平均值300mg/L、氨氮濃度平均值40mg/L。

按照各水量占比，計算現階段污水廠理論污水濃度應為：COD 266.62mg/L，氨氮32.86mg/L。

3 存在問題

以現狀本底數據為基礎結合已實施項目資料，劃定范圍內排水分區及排水單元界限對現狀泵站、主管、支管布設監測點進行初步監測。其中泵站設置固定長期一級點，監測氨氮（化學法）、COD、液位及流量，監測頻率為2h一次；主管設置固定長期二級點，監測氨氮（光學法）、COD、液位及流量，監測頻率為5min一次；主管接駁口設置固定長期三級點，監測COD、液位及流量，監測頻率為1天三次取樣；支管設置移動短期四級點（必要時），監測COD、液位，監測頻率為1天三次取樣。該片區共設置24個監測點，初步監測結果如表5所示。

表5 監測點結果統計

對監測結果進行分析，區域內主要問題如下。

（1）按照降雨及未降雨時間分析片區內主管均滿負荷運行，其中10—11月份降雨量少，管道運行水位有所下降。從監測點分布及主干管水位情況分析，片區主干管運行水位直接影響支管水位，并且有污水倒灌的風險。

（2）部分片區水質濃度偏低，城中村，城鄉接合部仍存在管網空白區污水直排或溢流進入了河道。

（3）低濃度外水進入，降低了管道內污水濃度，同時也擠占空間導致污水無法順利接入。管道內水位過高也會導致流速降低，使污染物沉積堵塞管道，降低了效能。

（4）市政主路的雨污水錯混接，小區的雨污混接，沿街店鋪混接亂接。

（5）存量歷史管網缺乏管養及維修，系統內存在管道缺陷、破損、坍塌及高程設置不合理情況。

對比實際污水廠進水濃度COD 132.01mg/L，BOD 55.82mg/L，氨氮16.98mg/L，以流域內河涌水為外水來源（檢測指標：COD濃度平均值13mg/L、氨氮濃度平均值1.57mg/L），按照水質平衡進行水質分析。

以COD指標為例2021年5—12月總計推測平均約有1.40萬m3/d外水進入。

以氨氮指標為例2021年5—12月總計推測平均約有1.33萬m3/d外水進入。

綜上：對污水廠的實際進水水質、設計水質和外水水質進行對比分析，當采用COD的水質指標做平衡分析可知，污水處理廠2021年的平均外水占比為54.75%；當采用氨氮的水質指標做平衡分析可知，污水處理廠2021年的平均外水占比為50.57%。

4 解決思路

綜合考慮項目服務范圍內現狀基本情況和存在問題，主要形成以下思路[1]。

以收污水、擠外水為主要工作方向。按流域、片區開展“收污水”工作，完善流域的排水管網，實現片區雨污分流，消除黑臭水體；同時開展“擠外水”工作，實現片區雨污分流，排出外水。

以源頭改造、管網建設、管網監測診斷、管網改造與修復為主要措施；根據現狀問題的分布特征，按照“源頭減排、過程控制、系統治理”的思路，將問題和治理措施進行歸納匯總，便于開展集中整治。

根據現狀問題的集中分布特點及不同片區（流域）的問題權重，按照流域和排水分區劃分，提出了“排水管網診斷及修復、老舊城區混錯接改造、暗渠截流改造改造、廠網河一體化建設運營”等4個重點任務，便于優先集中開展工作。

5 技術路線

以問題為導向，按照解決思路，點對點確定技術路線。

（1）完善區域公共雨、污水管網系統。

（2）對系統內水位進行監測，降低系統運行水位，解決合流管溢流口、污水系統運行不暢等問題。

（3）對外水點進行溯源分析，采取工程措施及管理措施相結合的方式完成整治。嚴格執行“雨污分流”原則，將晴天外水截污點徹底改造，并對管道缺陷處進行修復整改。取消雨水系統總出口處截污堰或閘，旱季時避免大量清水進入污水處理系統，提升污水濃度。

（4）整改現狀系統中的錯混接點，減少積存在雨水系統內的污水和污染物等；同時，避免雨季時，積存的污水和污染物溢流進河涌。

（5）還原區域內的雨水通道功能，通道內空間可作為排水調蓄空間，緩解周邊區域的排澇能力，恢復其晴天排清水，雨季排洪的功能，進一步提高河涌的水質，初步實現長制久清的目標。

6 工程方案

全面梳理區域污水主干管網，系統性掌握現狀污水主干管網情況，以分區為整體、子區域為單元，進行排水管網全面摸查。排水管線摸查成果繪制“污水管線摸查成果圖”，圖中應標識排水管管徑、排水方向、附屬構筑物、地面標高、管底標高、排水管與房屋、河涌、道路的位置關系等。針對管網普遍存在病害問題，結合摸查成果需進一步對存在病害的排水管線進行檢測修復[2]。

6.1 雨污分流改造

合流制片區內部僅有一套排水管道，根據管網健康情況，按照雨污分流改造原則，新建一套或兩套管網，其中保留合流管道作為雨水管道，并對管道進行清淤，同時出戶管改接入雨水管道；新建污水管網，污水管接入市政污水管道。源頭改造根據對改造難以程度、工程量以、污水流失量及外水入侵量等確定對混錯接優先改造，對小區雨污分流改造逐步進行。主要包括市政污水管網建設、市政污水管網斷頭管打通、市政管網雨污分流改造、沿河（渠）截污管網建設等4個方面。

6.2 管網監測與診斷

根據污水廠、污水泵站、污水干管主要節點的水質、水量監測，以及老舊管網的問題診斷和排查。管網改造和修復，主要包括：市政排水管網混錯接改造、市政污水管網問題修復等兩個方面。摸查根據不同的管網情況選取不同的方式：能降水封堵的管道，封堵管道兩側污水井以及周邊連接管等管口，確保該段管道不與其他管道連通，抽干管道內污水，采用內滲法檢測管道滲漏以及破損情況，如24h后，管道內有污水存在，則須對此段管道進行檢測；如管道內無污水存在，則不需檢測修復該段管道。如管道封堵困難，水位難以降低，則采用帶水摸查方式進行摸查。根據摸查的情況確定管道是否需要檢測修復等。摸查是系統化梳理的關鍵，測量、檢測修復改造是對其中遇到的問題進行處理。對存在錯接、漏接、混接的管道，須進行錯接、漏接、混接的改造；對存在斷裂、破損的管道進行管道修復[3]。

6.3 雨污混錯接改造

雨污混錯接的形式可分為污水管接入雨水管、雨水管接入污水管兩種。主要表現為小區內部混錯接和小區出戶管混錯接。小區內部混錯接造成小區內部污水進入雨水管道，造成污水流失；小區內雨水進入污水管道，造成外水入侵?；戾e接改造，小區內部重點排查和建筑立管、小區排水管網等存在混錯接點，按照“雨對雨、污對污”的原則對混錯接點位進行改造；小區出戶管應重點排查小區接駁市政混錯接點，按照混錯接改造原則進行混錯接改造。

6.4 信息化平臺建設

通過監測數據支撐，建立可評估、可追溯、可控制的“廠—網—河”一體化智慧水務管理平臺，支撐排水系統的運維管理、績效評估等。項目的建設需要實現以下目標：建立管網管理、GIS應用、日常辦公等核心基礎信息化系統，實現排水設施運營的數字化管理。圍繞污水處理廠、排水設施、排放口、污染源，建立排水管網在線監測體系、排水管網模型，實現排水安全運行、實時監測預警、管網運行預測，保障排水管網的可靠、安全運行[4]。整合排水管網、設備設施、監測、視頻、人員、車輛等排水大數據，優化排水管網運維，分析各項排水運行指標，建立應急預警、上報、指揮機制，實現日常綜合管理、應急調度、決策指揮等保障支撐體系。以日常排水管網、設備設施以及污染源點位的日常巡檢、養護出發，對外勤運維工作實現全閉環的流程化管理，提升運維工作的規范性與科學性，提升現場運維監管與執行能力。

7 保障措施

為保障污水提質增效工作有效開展，污水廠濃度逐步提升，進一步提出非工程保障措施，包括：排水許可和臨時排水許可發放方案、綜合執法管理方案、排水設施后期養護方案和完善激勵支持政策、信息化平臺建設等。

排放污水可接入市政排水設施的工業、建筑、餐飲、醫療等單位，應當按照《城鎮排水與污水處理條例》《城鎮污水排入排水管網許可管理辦法》等文件規定，申請污水排入市政管網許可，依法規范接入，并嚴格按許可要求排放污水。對已列入重點排污單位名錄的排水戶（如工業企業、醫院等）應實行重點管理；對影響一般或排放量較大的集中排水戶可實行一般管理；對城鎮排水設施影響較小的排水戶（如居民小區、餐飲等）可實行備案管理。

排水設施后期養護方案應滿足《城鎮排水管渠與泵站運行、維護及安全技術規程》（CJJ 68—2016）中的相關要求。排水管渠、預處理設施和低影響開發設施養護方案應包括管渠巡視的頻率、養護的內容、標準、頻次與時間要求等。

8 目標可達

本項目納污范圍總計10.36km2，服務人口12萬人，項目通過連續監測、理論分析結合具體工程措施，積極推進現狀排水管網的隱患修復、外水點改造工程、對合流管渠實施清污分流改造工作，達到取消末端截污的目的，減少外水進入，實現“污水入廠、清水入河”，解決雨季溢流和排水不暢的問題。項目新增收集污水量約1.4萬m3/d。同時本工程通過與排水單元達標創建工程的同步實施相結合，根據排水單元設計方案，配套完善公共管網，公共管網的管徑、標高、接駁點位置均與排水單元內部排水方案充分銜接，為單元污水提供市政接駁條件，實現從單元到市政路、污水廠污水管網的全覆蓋，可實現市政公共道路的整體雨污分流，有效削減污水入涌COD負荷約3640t/年，氨氮負荷約400t/年。提升污水進廠COD濃度約達到約266mg/L，氨氮達到約30mg/L。從而改善河涌水質，提升污水廠進水濃度，最終實現污水系統提質增效的目的。