我國(guó)污水系統(tǒng)現(xiàn)狀

目前，根據(jù)我國(guó)城市每年發(fā)布的環(huán)境公報(bào)可以看出，各地污水處理率基本都在90%以上，污水收集處理率和歐美國(guó)家接近，但是城市水體水質(zhì)差距較大。原因是大量地下水或其他客水排入污水處理廠，虛高了城市污水處理率。截至2015年底，我國(guó)城市排水管道總長(zhǎng)度達(dá)到54×104km，其中26.1×104km的排水管網(wǎng)使用時(shí)間在10年以上。由于污水腐蝕、侵蝕、沖刷、沉積及地面荷載等影響，污水管道破損嚴(yán)重的問題在我國(guó)城市普遍存在。敷設(shè)在地下水位以下的排水管道，地下水進(jìn)入污水管網(wǎng)，擠占了污水管網(wǎng)的輸送容量，降低了污水處理廠的進(jìn)水濃度，我國(guó)4000多座污水處理廠中約有1000座進(jìn)水COD在150mg/L以下，污水處理廠設(shè)計(jì)進(jìn)水COD是350 mg/L，兩者相比說明污水處理廠處理的并不全是污水，污水系統(tǒng)存在入滲入流現(xiàn)象。

入滲入流預(yù)判

診斷區(qū)域內(nèi)污水系統(tǒng)存在以下現(xiàn)象時(shí)，可初步判斷該污水系統(tǒng)存在入滲入流現(xiàn)象：

• 在雨天或河道水位增加時(shí)污水系統(tǒng)內(nèi)流量大幅度增加；
• 污水系統(tǒng)晴天輸送污水的水質(zhì)濃度偏低。

入滲入流診斷資料收集

入滲入流診斷資料收集主要包括管網(wǎng)資料、河道水位標(biāo)高、地下水位標(biāo)高、污水廠和泵站運(yùn)行情況、區(qū)域用水量。

（1）管網(wǎng)資料

管網(wǎng)資料包括污水管網(wǎng)系統(tǒng)的平面位置、高程、埋深、走向（流向）、規(guī)格、材質(zhì)以及管線附屬構(gòu)筑物的信息。

（2）河道水位標(biāo)高

河水主要通過排口倒灌、穿河管或埋河管破損、公園等地景觀引水后排入市政管網(wǎng)等方式進(jìn)入污水系統(tǒng)。對(duì)于排口倒灌或管道滲漏導(dǎo)致的河水入侵，可通過調(diào)查不同季節(jié)的河道水位變化來判斷。

（3）地下水水位標(biāo)高

地下水主要通過工地基坑排水、管道破損等方式進(jìn)入污水系統(tǒng)。對(duì)于管道破損導(dǎo)致地下水入滲的管段，可通過比對(duì)區(qū)域內(nèi)地下水位與管道管內(nèi)底標(biāo)高來初步判斷。

（4）污水廠、泵站運(yùn)行情況

包括污水廠地理位置、設(shè)計(jì)規(guī)模、現(xiàn)狀日進(jìn)水量、進(jìn)水水質(zhì)情況等，泵站地理位置、現(xiàn)狀運(yùn)行情況等。

（5）區(qū)域用水量

包括整個(gè)診斷區(qū)域排水戶的接管情況以及接入市政管網(wǎng)內(nèi)用戶的用水量信息。

入滲入流區(qū)域劃定

入滲入流區(qū)域的劃定原則：

（1）根據(jù)管網(wǎng)劃分診斷排水分區(qū)

首先應(yīng)根據(jù)管網(wǎng)走向與連接關(guān)系將診斷區(qū)域劃分為幾個(gè)面積或管網(wǎng)長(zhǎng)度相近的診斷排水分區(qū)，每個(gè)診斷排水分區(qū)都應(yīng)有一個(gè)末端監(jiān)測(cè)點(diǎn)可以代表整個(gè)分區(qū)的排水情況。

（2）診斷分區(qū)晴天末端水質(zhì)濃度偏低

劃分診斷排水分區(qū)后對(duì)應(yīng)每一個(gè)末端監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行晴天連續(xù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)，水質(zhì)濃度低則可初步判斷該區(qū)域?yàn)槿霛B入流區(qū)域。

（3）診斷分區(qū)雨天末端流量增加

劃分診斷排水分區(qū)后對(duì)應(yīng)每一個(gè)末端監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)流量監(jiān)測(cè)（至少包含一次降雨），若出現(xiàn)雨天末端流量明顯增加現(xiàn)象，則可初步判斷該區(qū)域?yàn)槿霛B入流區(qū)域。

（4）診斷分區(qū)內(nèi)河道水位增加導(dǎo)致末端流量增加

若診斷區(qū)域內(nèi)存在可能發(fā)生倒灌的排口、穿河管或埋河管，需根據(jù)該區(qū)域內(nèi)河道水位年際變化情況初步判斷管道或排口是否有河水入侵的可能，在河道水位增加時(shí)段內(nèi)安裝流量計(jì)，若末端流量隨河道水位增加，則可初步判斷該區(qū)域?yàn)槿霛B入流區(qū)域。

入滲入流點(diǎn)的調(diào)查和診斷

入滲入流調(diào)查與診斷的技術(shù)路線：

（1）本底水質(zhì)調(diào)查以及特征因子的確定

本底水質(zhì)調(diào)查包括診斷區(qū)域內(nèi)生活污水（灰水、黑水）、河水、地下水、自來水。通過本底水質(zhì)檢測(cè)確定至少兩種水質(zhì)特征因子作為相互校核以及驗(yàn)證。

特征因子用以指示某種水類型區(qū)別于其他類型的物理、化學(xué)指示因子。用于入滲入流診斷的水質(zhì)特征因子選擇應(yīng)滿足以下4個(gè)條件：

• 不同類型的水質(zhì)特征因子濃度有較為明顯的差別；
• 水質(zhì)特征因子在排水管道內(nèi)基本無沉降、無降解；
• 水質(zhì)特征因子在同一類型水質(zhì)中檢出值較為穩(wěn)定，差異性較��；
• 分析方法簡(jiǎn)單且檢測(cè)限、測(cè)試精度、安全性和重視性均較為理想。

根據(jù)現(xiàn)階段已完成診斷區(qū)域的本底調(diào)查結(jié)果顯示，在常規(guī)指標(biāo)中NH3-N在排水管道中較為穩(wěn)定且在生活污水中較其他類型水質(zhì)濃度差異較為明顯，可作為理想的生活污水水質(zhì)特征因子；在非常規(guī)指標(biāo)中一些陰離子、陽(yáng)離子在地下水中較其他類型水質(zhì)濃度差異較為明顯，在部分地區(qū)可作為理想的地下水水質(zhì)特征因子。

（2）現(xiàn)場(chǎng)勘察優(yōu)化監(jiān)測(cè)方案

對(duì)于根據(jù)診斷排水分區(qū)末端的監(jiān)測(cè)結(jié)果可以初步判斷存在入滲入流的區(qū)域，然后進(jìn)行關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的流量水質(zhì)監(jiān)測(cè)。根據(jù)資料調(diào)查以及現(xiàn)場(chǎng)勘察優(yōu)化監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)布置方案，優(yōu)化布置應(yīng)滿足以下原則：

• 資料調(diào)查以及現(xiàn)場(chǎng)勘查區(qū)域應(yīng)覆蓋診斷分區(qū)內(nèi)所有管段交叉節(jié)點(diǎn)；
• 通過標(biāo)高比對(duì)去除不可能發(fā)生入滲入流管段區(qū)域的監(jiān)測(cè)點(diǎn)；
• 通過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查確定晴天檢查井無流量、檢查井上游管段不會(huì)發(fā)生地下水入滲或河水入侵現(xiàn)象；
• 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查情況為監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)確定監(jiān)測(cè)等級(jí)，按照一級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)–二級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)–三級(jí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)順序優(yōu)先確定診斷區(qū)域內(nèi)的主要問題。

（3）基于監(jiān)測(cè)結(jié)果流量水質(zhì)分析

根據(jù)優(yōu)化監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)方案進(jìn)行流量水質(zhì)監(jiān)測(cè)，其中流量監(jiān)測(cè)要結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況確定連續(xù)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)與短時(shí)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，水質(zhì)監(jiān)測(cè)要根據(jù)每個(gè)監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)第1天的流量監(jiān)測(cè)結(jié)果確定高峰與低峰排水時(shí)段的取樣時(shí)間，流量水質(zhì)監(jiān)測(cè)要滿足以下要求：

通過流量水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，有以下監(jiān)測(cè)結(jié)果可認(rèn)為該管段有入滲入流情況發(fā)生：

• 晴天管段上下游節(jié)點(diǎn)流量水質(zhì)發(fā)生突變：下游節(jié)點(diǎn)低峰時(shí)段流量較上游節(jié)點(diǎn)低峰時(shí)段流量大幅度增加，且下游節(jié)點(diǎn)水質(zhì)濃度明顯低于上游節(jié)點(diǎn)水質(zhì)濃度；
• 雨天時(shí)監(jiān)測(cè)點(diǎn)流量發(fā)生突變：流量較晴天監(jiān)測(cè)流量明顯增加；
• 河道水位增加時(shí)流量發(fā)生突變：流量較河道水位低于管內(nèi)底標(biāo)高或排口標(biāo)高時(shí)明顯增加。

（4）綜合手段找到客水入侵點(diǎn)位

根據(jù)流量水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析結(jié)果對(duì)確定入滲入流管段進(jìn)行綜合手段排查，如管道潛望鏡檢測(cè)（QV）、聲吶檢測(cè)、管道閉路電視檢測(cè)（CCTV）等，找到客水入侵點(diǎn)位。各種檢測(cè)手段的適用條件如下表所示：

（5）客水入侵點(diǎn)位流量水質(zhì)監(jiān)測(cè)

對(duì)已經(jīng)確定的客水入侵點(diǎn)位進(jìn)行流量水質(zhì)監(jiān)測(cè)，根據(jù)該檢測(cè)結(jié)果結(jié)合末端流量水質(zhì)情況對(duì)診斷區(qū)域進(jìn)行整體水質(zhì)水量平衡測(cè)算。

入滲入流成效分析及評(píng)估

（1）污水系統(tǒng)入滲入流程度評(píng)估

①各個(gè)監(jiān)測(cè)分區(qū)滲入流量測(cè)算：

根據(jù)監(jiān)測(cè)分區(qū)按入滲入流量分成3個(gè)嚴(yán)重等級(jí)：

1級(jí)：大于30%

2級(jí)：20%~30%

3級(jí)：15%~20%

小于15%認(rèn)為是正常范圍，暫不考慮修復(fù)，可根據(jù)入滲入流量等級(jí)評(píng)價(jià)的順序?qū)�管網(wǎng)進(jìn)行詳細(xì)排查。

②管網(wǎng)破損程度綜合評(píng)價(jià)：

按照1級(jí)–2級(jí)–3級(jí)的順序?qū)ΡO(jiān)測(cè)分區(qū)的管段進(jìn)行逐段排查，對(duì)管網(wǎng)破損程度進(jìn)行判定，管網(wǎng)破損指數(shù)m可表示為：

m=q/q0

式中：q為管道實(shí)際客水入侵量；q0為管道允許客水入侵量（按照管道中監(jiān)測(cè)水量的15%考慮）。

m≤1：管網(wǎng)基本不破損；1＜m≤2：管網(wǎng)輕度破損；m＞2：管網(wǎng)嚴(yán)重破損。

根據(jù)管網(wǎng)破損程度排查結(jié)果制作污水管網(wǎng)破損程度綜合評(píng)價(jià)圖，可根據(jù)該成果圖依據(jù)管網(wǎng)破損程度對(duì)該區(qū)域管網(wǎng)進(jìn)行檢測(cè)與修復(fù)。

（2）診斷區(qū)域水質(zhì)水量平衡測(cè)算

污水系統(tǒng)旱天水量來源為生活污水和其他客水，通過監(jiān)測(cè)手段獲得管網(wǎng)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的流量水質(zhì)，可建立整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)的水量和化學(xué)質(zhì)量平衡方程：

QJ=QS+QK

QJCJ=QSCS+QKCK

式中：QJ為管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)流量；CJ為管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水質(zhì)特征因子濃度；QS為管網(wǎng)中生活污水水量；CS為管網(wǎng)中生活污水水質(zhì)特征因子濃度；QK為管網(wǎng)中客水水量；CK為管網(wǎng)中客水水質(zhì)特征因子濃度。

根據(jù)上述方程解析可得：

QS=QJ(CJ－CK)/(CS－CK)

QK=QJ(CS－CJ)/(CS－CK)

客水比例m=(CS－CJ)/(CS－CK)

案例1：玉溪市海綿城市試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目管網(wǎng)診斷

玉溪市海綿城市建設(shè)試點(diǎn)區(qū)包括老城區(qū)和近期規(guī)劃向北新拓展的新城區(qū)，城市診斷區(qū)域存在大量地下水入滲現(xiàn)象，需通過管網(wǎng)診斷技術(shù)定性定量地下水入滲點(diǎn)位，為城市黑臭水體治理、污水系統(tǒng)提質(zhì)增效以及海綿城市建設(shè)提供改造建議與技術(shù)支持。

• 重度滲漏管段8處，地下水總滲入量為3.3×104m3/d，嚴(yán)重淤積管道18km；
• 通過混接區(qū)域進(jìn)行改造，恢復(fù)現(xiàn)狀5條雨水主箱涵和1條蓋板河道功能，節(jié)省12km新建雨水箱涵，節(jié)約投資2.4億元；
• 重新梳理分流改造和海綿化改造項(xiàng)目，減少不必要的海綿化改造項(xiàng)目42個(gè)，減少不合理的分流改造區(qū)域3.6km2，降低投資3.6億元（扣除增加的調(diào)蓄池費(fèi)用）；

• 優(yōu)化截污方案，減小截污管長(zhǎng)度和管徑，降低投資1.3億元；
• 對(duì)主要漏損管道進(jìn)行修復(fù)，減少進(jìn)入污水廠的地下水量2.6×104m3/d，每年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)支出860萬元；
• 通過設(shè)計(jì)優(yōu)化，在保證海綿城市各項(xiàng)考核目標(biāo)的前提下，工程投資降低約20%。

案例2：拉薩市主城區(qū)合流制管網(wǎng)客水入侵診斷

根據(jù)拉薩市在主城區(qū)排水管網(wǎng)診斷需求以及“十三五”規(guī)劃提出的建設(shè)要求，本次排水管網(wǎng)診斷工作在管線勘察成果的基礎(chǔ)上進(jìn)行管網(wǎng)校核，并綜合采用在線流量監(jiān)測(cè)、水質(zhì)化驗(yàn)、視頻監(jiān)測(cè)等手段獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析結(jié)果對(duì)客水入侵問題進(jìn)行量化診斷和評(píng)估，為管網(wǎng)改造設(shè)計(jì)、管網(wǎng)信息化平臺(tái)建設(shè)提供重要的數(shù)據(jù)支撐，逐步實(shí)現(xiàn)“城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施全覆蓋” “基本消除黑臭水體”的建設(shè)目標(biāo)。

通過合流制管網(wǎng)末端水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)與化學(xué)平衡質(zhì)量測(cè)算，客水入侵比例為26.8%~27.6%。

結(jié)語

污水系統(tǒng)提質(zhì)增效核心在管網(wǎng)診斷，管網(wǎng)診斷不僅僅要選擇有效的科學(xué)方法，更要秉承行業(yè)良心，沒有花哨的捷徑可走，穩(wěn)扎穩(wěn)打步步為營(yíng)，就如同繡花針，管網(wǎng)要一段接一段、小區(qū)要一個(gè)挨一個(gè)，只有這樣細(xì)致的排查與踏實(shí)作業(yè)，方可一點(diǎn)一滴的實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)提質(zhì)增效的大目標(biāo)。

編輯：劉貴春

微信制作：劉劍書

審核：李德強(qiáng)

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