市政污水管網(wǎng)排查檢測(cè)與研究

文／王紹偉 沈陽(yáng)市市政工程設(shè)計(jì)研究院有限公司 遼寧沈陽(yáng) 110015

1、研究區(qū)域概況

長(zhǎng)白地區(qū)位于沈陽(yáng)市渾河南岸，東西長(zhǎng)度約4.2 公里，南北長(zhǎng)度約3.7 公里，總面積約11 平方公里，該區(qū)域開(kāi)發(fā)已成熟，用地性質(zhì)以居住區(qū)為主，人口約30 萬(wàn)人，人口密度較大，現(xiàn)狀污水量約5 萬(wàn)噸/日，通過(guò)長(zhǎng)白污水干線收集排放至南部污水處理廠。

為貫徹落實(shí)三部委聯(lián)合發(fā)布的《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案（2019-2021年）》，進(jìn)一步提高南部污水廠進(jìn)水BOD 濃度，長(zhǎng)白地區(qū)于2019年底開(kāi)展了污水管網(wǎng)檢測(cè)與診斷。

2、管網(wǎng)排查目標(biāo)

對(duì)長(zhǎng)白島內(nèi)排水管網(wǎng)及附屬設(shè)施進(jìn)行系統(tǒng)排查，全面掌握排水管網(wǎng)的脈絡(luò)，摸清該區(qū)域排水設(shè)施結(jié)構(gòu)及功能狀況，為該區(qū)域制定“一廠一策”系統(tǒng)化整治方案提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（1）調(diào)查尚未鋪設(shè)污水管網(wǎng)或尚未完成市政污水管網(wǎng)接入服務(wù)的區(qū)域，指導(dǎo)實(shí)施空白區(qū)污水管網(wǎng)建設(shè)；

（2）調(diào)查旱季污水直排口情況，為直排口治理提供依據(jù)；

（3）調(diào)查市政排水管網(wǎng)集中外水侵入數(shù)據(jù)，指導(dǎo)實(shí)施清污分流；

（4）調(diào)查分流制市政排水管網(wǎng)雨污混接數(shù)據(jù)，指導(dǎo)實(shí)施管網(wǎng)混錯(cuò)接改造；

（5）調(diào)查市政排水管網(wǎng)破損、淤堵數(shù)據(jù)，指導(dǎo)實(shí)施管網(wǎng)更新、清淤、破損修復(fù)改造等工程；

（6）調(diào)查區(qū)域排水管網(wǎng)水位、流速、充滿度等運(yùn)行數(shù)據(jù)，為下一步優(yōu)化管網(wǎng)運(yùn)行狀況提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；

（7）調(diào)查識(shí)別區(qū)域內(nèi)水體沿線分流制雨水口、合流制溢流口降雨期間污染物排放情況。

3、管網(wǎng)排查方法介紹

管網(wǎng)排查是市政污水行業(yè)一項(xiàng)傳統(tǒng)工作，早些年一直采用開(kāi)井目測(cè)發(fā)、試劑判斷法、抽水試驗(yàn)法、流量及水質(zhì)測(cè)定法等方法對(duì)排水管網(wǎng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行檢測(cè)及判斷，對(duì)于局部排水管網(wǎng)，極端情況下，也會(huì)雇傭有經(jīng)驗(yàn)的潛水員下井進(jìn)行實(shí)地檢測(cè)與判斷。

近些年，隨著技術(shù)的發(fā)展，一些新技術(shù)、新方法逐步應(yīng)用于管網(wǎng)排查檢測(cè)，例如，CCTV管道內(nèi)窺、聲吶掃描、潛望鏡檢測(cè)、紅外線溫度記錄分析技術(shù)、管道掃描與評(píng)價(jià)技術(shù)（SSET）、快速電子檢測(cè)側(cè)漏定位、管道檢測(cè)機(jī)器人[1][2]等等。

這些新技術(shù)、新方法的出現(xiàn)，擴(kuò)大了市政污水管網(wǎng)排查的工作范圍，使管網(wǎng)排查與檢測(cè)更加定量化和可視化。但是，由于這些新技術(shù)、新方法對(duì)管網(wǎng)水位、技術(shù)實(shí)力、資金情況等外部條件要求較高，因此，傳統(tǒng)的排查檢測(cè)方法仍有較大的應(yīng)用市場(chǎng)，實(shí)際工作中，往往是根據(jù)管網(wǎng)實(shí)際情況，酌情采取經(jīng)濟(jì)合理的組合式方法。

4、管網(wǎng)排查數(shù)據(jù)成果

4.1 混接點(diǎn)調(diào)查成果

本項(xiàng)目共排查長(zhǎng)白島地區(qū)長(zhǎng)白南路、長(zhǎng)白二街等35條市政道路上的污水管網(wǎng)，總長(zhǎng)度約44.5 公里，調(diào)查檢查井991 座，雨水口1605 座。調(diào)查發(fā)現(xiàn)混接點(diǎn)172 處。

4.2 水質(zhì)特征因子測(cè)定成果

（1）建筑小區(qū)

本項(xiàng)目共選取選取島內(nèi)華潤(rùn)幸福里、圣水苑、萬(wàn)科城和龍湖唐寧ONE 四個(gè)小區(qū)對(duì)化糞池進(jìn)出水COD、BOD5、NH3-N、TN、TP 進(jìn)行了測(cè)定。

其中華潤(rùn)幸福里位于長(zhǎng)白北路與南京街交匯處，于2014年建設(shè)，占地面積4.8 萬(wàn)m2，建筑面積60 萬(wàn)m2，共3000 戶；圣水苑位于長(zhǎng)白中路18 號(hào)，于2006年建成，共1152 戶；萬(wàn)科城位于長(zhǎng)白西路58 號(hào)，于2006年建成，共5996 戶；龍湖唐寧ONE 位于星島路100 號(hào)，于2011 建成，共2960 戶。水質(zhì)測(cè)定成果見(jiàn)下表1。

表1 建筑小區(qū)水質(zhì)特征因子測(cè)定表

（2）市政污水管道

為了研究長(zhǎng)白島內(nèi)市政污水管道水質(zhì)變化情況，本項(xiàng)目選取長(zhǎng)白南路污水主干線和長(zhǎng)白四街、長(zhǎng)白三街和長(zhǎng)白二街三條主要污水支線為研究對(duì)象，共選取16 個(gè)測(cè)點(diǎn)，分別對(duì)COD、BOD5、NH3-N、TN、TP 指標(biāo)進(jìn)行了多次取樣及測(cè)定。

長(zhǎng)白南路污水主干線是一條輸送長(zhǎng)白、渾南新區(qū)及滿融的污水總干線，污水管道起點(diǎn)為樹(shù)臺(tái)街，沿線經(jīng)過(guò)長(zhǎng)白南路、長(zhǎng)白一街、迎春街、中心湖北路，末端接至南部污水廠雙孔2.2mX2.7m 進(jìn)水暗渠。該污水管線總設(shè)計(jì)流量為30.0 萬(wàn)m3/d，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)按沈陽(yáng)市長(zhǎng)白地區(qū)污水（5.0 萬(wàn)m3/d）、渾南新區(qū)部分污水（20.0 萬(wàn)m3/d）以及滿融經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)污水（5.0 萬(wàn)m3/d）進(jìn)行設(shè)計(jì)。新建污水干管管徑為d=2.0m，全長(zhǎng)約8.4km，管材為鋼筋混凝土管/鋼筋混凝土管（內(nèi)襯PVC）/玻璃鋼管，最大縱坡為1‰，最小縱坡為0.36‰。水質(zhì)測(cè)定成果見(jiàn)下表2。

表2 市政污水管道水質(zhì)特征因子測(cè)定表

?

5、排水管網(wǎng)診斷

5.1 混接錯(cuò)接診斷

排水管道混接類型主要包括沿街商鋪私接錯(cuò)接、企事業(yè)單位和住宅小區(qū)出口混接進(jìn)入市政排水管道以及市政雨污水管道錯(cuò)接混接。

污水混接錯(cuò)接至雨水管網(wǎng)，致使未經(jīng)處理的污水經(jīng)雨水系統(tǒng)排入城市水體，對(duì)城市水環(huán)境質(zhì)量造成嚴(yán)重影響；雨水混接錯(cuò)接進(jìn)入污水系統(tǒng)，造成污水廠進(jìn)水水量增加、濃度降低，在一定程度上影響污水處理廠的運(yùn)行。

根據(jù)長(zhǎng)白島地區(qū)雨水管網(wǎng)混接調(diào)查結(jié)果，共排查雨水檢查井991 座，雨水口1605 座，查出混接點(diǎn)172 個(gè)，混接點(diǎn)占比為17.3%，屬于重度混接。

沿街商鋪私接錯(cuò)接主要是由于部分商鋪排污意識(shí)不強(qiáng)，在建設(shè)商鋪排水管道時(shí)不分管道屬性，以方便自己為原則進(jìn)行接管，導(dǎo)致污水接入市政雨水管。

市政雨污水管道錯(cuò)接混接大部分是市政雨水口接入污水管道的情況，對(duì)于這種情況絕大部分都是由于標(biāo)高等原因致使雨水管無(wú)法穿越馬路到達(dá)對(duì)面的雨水檢查井中，為了方便排水，就近接入污水檢查井造成的。

5.2 小區(qū)化糞池對(duì)水質(zhì)衰減的貢獻(xiàn)

建筑小區(qū)內(nèi)污水首先排入化糞池，在化糞池經(jīng)細(xì)菌分解后進(jìn)入市政污水管道。化糞池是將生活污水分格沉淀及對(duì)污泥進(jìn)行厭氧消化的小型處理構(gòu)筑物。其原理是固化物在池底分解，上層的水化物體，進(jìn)入管道流走，防止了管道堵塞，給固化物體（糞便等垃圾）有充足的時(shí)間水解。

污水進(jìn)入化糞池后，大分子有機(jī)物水解，成為酸、醇等小分子有機(jī)物，沉淀下的污泥經(jīng)過(guò)厭氧發(fā)酵分解，使污泥中的有機(jī)物分解成穩(wěn)定的無(wú)機(jī)物，易腐敗的生污泥轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的熟污泥，改變了污泥的結(jié)構(gòu)，降低了污泥的含水率。定期將污泥清掏外運(yùn)，填埋或用作肥料。

為了研究化糞池對(duì)污水中污染物的去除效果，本報(bào)告選取島內(nèi)華潤(rùn)幸福里、圣水苑、萬(wàn)科城和龍湖唐寧ONE四個(gè)小區(qū)對(duì)化糞池進(jìn)出水COD、BOD5、NH3-N、TN、TP 進(jìn)行了測(cè)定。

根據(jù)對(duì)四個(gè)建筑小區(qū)的水質(zhì)測(cè)定結(jié)果，結(jié)合周邊市政污水管道的水質(zhì)情況，可以看出，化糞池對(duì)于污染物去除效果不大，其中COD 和BOD5 平均去除率在10%左右，不同小區(qū)受水溫和停留時(shí)間等因素影響有一定差別，但差別不大。

5.3 市政污水管道水質(zhì)衰減分析

圖1

水質(zhì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，污水主干線沿線BOD5 濃度位于63.2～150.4mg/L 之間，BOD5 變化幅度較大。其中長(zhǎng)白島內(nèi)段BOD5 濃度在106.8～150.4mg/L 之間，BOD5 濃度變化不大，而長(zhǎng)白島外段BOD5 濃度在63.2～129.6mg/L 之間，BOD5 濃度變化較大，在接入南部污水廠進(jìn)水暗渠前端BOD5 濃度最低，為63.2mg/L。沿線TN 濃度位于70.7～89.4mg/L 之間，長(zhǎng)白三街以東段TN 濃度隨水流方向逐漸降低，長(zhǎng)白三街以西段TN 濃度隨水流方向逐漸升高。

圖2

5.4 管道運(yùn)行狀況診斷

一般來(lái)說(shuō)，造成管道或污水廠進(jìn)水污染物濃度（BOD5）下降的原因有三方面：生物降解、自然沉淀、外水稀釋。

生物降解。污水在管道內(nèi)流動(dòng)時(shí)，污水中的BOD5被微生物部分降解。此過(guò)程主要受污水停留時(shí)間限制，若進(jìn)水管道較長(zhǎng)，流行緩慢，BOD5 被微生物降解的較多，造成BOD5 濃度隨水流方向線性下降。

自然沉淀。若管道內(nèi)污水量較小，流速低，管道“上倒虹”，人為高水位運(yùn)行或者溢流通水，易造成污染物在管道內(nèi)沉淀，部分BOD5 進(jìn)入底泥中，造成BOD5 濃度隨水流方向線性下降。

外水稀釋。外水包括施工降水、地下水入滲、降雨、采暖循環(huán)水等形式，外水進(jìn)入污水管道中，水量增加，污染物稀釋，造成進(jìn)水BOD5 濃度下降。由于外水進(jìn)入具有周期性，導(dǎo)致污水廠進(jìn)水BOD5 濃度明顯呈周期性波動(dòng)，波動(dòng)幅度與外水侵入量呈正相關(guān)。

根據(jù)長(zhǎng)白島內(nèi)污水BOD5 和TN 濃度變化情況可以看出，長(zhǎng)白二街以東段TN 濃度隨水流方向逐漸降低，此段有外水侵入的可能性，而長(zhǎng)白二街以西段TN 濃度隨水流方向逐漸升高，基本可以排除外水侵入的可能性。而島內(nèi)污水BOD5 濃度變化不大，平均BOD5 在130mg/L以上。而島外段BOD5 濃度隨水流方向線性下降，在接入南部污水廠進(jìn)水暗渠前降到最低值63.2 mg/L，主要是長(zhǎng)白污水干線末端未接入南部污水廠進(jìn)水干線，管道長(zhǎng)期處于高水位運(yùn)行，管道流速較低，由于生物降解和自然沉淀雙重作用導(dǎo)致BOD5 濃度大幅下降。部分BOD5 進(jìn)入底泥中，部分BOD5 在管道中被微生物部分降解，其中生物降解作用主要受污水停留時(shí)間限制，進(jìn)水管道越長(zhǎng)，流行越緩慢，BOD5 被微生物降解的越多。隨著南部污水廠二期工程的正式投入運(yùn)行以及長(zhǎng)白污水干線與南部污水廠進(jìn)水干線的打通，管道內(nèi)水位逐步降低，水流速度逐漸增大，這種情況會(huì)大大緩解。

結(jié)語(yǔ):

（1）依據(jù)對(duì)長(zhǎng)白島地區(qū)雨水管網(wǎng)混接調(diào)查結(jié)果，島內(nèi)雨水管網(wǎng)屬于重度混接，共排查雨水檢查井991 座，雨水口1605 座，查出混接點(diǎn)172 個(gè)，混接點(diǎn)占比為17.3%；

（2）根據(jù)對(duì)島內(nèi)長(zhǎng)白南路污水主干線和長(zhǎng)白四街、長(zhǎng)白三街和長(zhǎng)白二街三條主要污水支線的水質(zhì)取樣檢測(cè)結(jié)果，TN 濃度位于64.5～85.8mg/L 之間，平均在75mg/L 左右，除長(zhǎng)白南路（和安街～長(zhǎng)白二街段）TN 濃度有一定下降外，其余區(qū)域變化不大。因此推測(cè)長(zhǎng)白南路（和安街～長(zhǎng)白二街段）有外水侵入的可能性，其余路段基本可以排除；

（3）建議對(duì)島內(nèi)污水管網(wǎng)進(jìn)行排查，調(diào)查島內(nèi)是否存在市政污水管網(wǎng)未覆蓋區(qū)域，以及是否存在尚未納管的企事業(yè)單位、居住小區(qū)和沿街商鋪；

（4）建議按照源頭改造為本、末端截污為輔的原則，開(kāi)展區(qū)域內(nèi)水體沿線污水直排口排查；

（5）建議按照設(shè)施權(quán)屬及運(yùn)行維護(hù)職責(zé)分工，全面排查污水管網(wǎng)等設(shè)施功能狀況、錯(cuò)接混接等基本情況和用戶接入情況；

（6）建議強(qiáng)化城市排水監(jiān)管，健全污水接入服務(wù)與管理制度和管網(wǎng)建設(shè)質(zhì)量管控機(jī)制，完善河湖水位與市政排口協(xié)調(diào)制度，健全管網(wǎng)專業(yè)運(yùn)營(yíng)維護(hù)管理機(jī)制。