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城乡
经济一体化
背景
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城区
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改造
对策
研究
王通
Nong Jia Can Mou|经济管理1042023.5下城乡经济一体化背景下城镇污水处理提质增效 中老旧城区排水管网改造对策研究王通曹玉鑫刘硕(北京市市政工程设计研究总院有限公司,北京,100080)摘要:本文以广东省惠州市某污水处理厂服务范围的两个片区为例,介绍了对现况排水系统的调研思路,从排水体制、污水处理厂运行状态、排水管网及设施方面对现况排水系统进行了分析,并总结了现况排水系统存在的问题。以问题为导向,提出了在污水处理提质增效背景下,老旧城区在消灭污水直排口和混错接,污水“应收尽收”、雨污分流改造、削减合流制溢流污染、挤排“外水”、建立智慧水务信息化系统、加强排水系统的维护管理等方面的改造对策。关键词:污水处理;提质增效;老旧城区;排水管网改造;改造对策中图分类号:X703文献标识码:A文章编号:1003-5494(2023)05-0104-03作者简介:王通(1993),男,研究方向:市政给水排水设计、水环境综合治理。0引言2019年4月29日,三部委联合印发了关于城镇污水处理提质增效三年行动方案(20192021年)(“下文称行动方案”)的通知,要求经过3年努力,地级及以上城市建成区基本没有生活污水直接排放口,基本消除城中村、老旧城区和城乡结合部生活污水收集处理设施空白区,基本消除黑臭水体,城市生活污水集中收集效能显著提高。城市污水处理厂进水生化需氧量(BOD)浓度低于100mg/L的,要围绕服务片区管网制定“一厂一策”系统化整治方案,明确整治目标和措施,实施管网混错接改造、管网更新、破损修复改造等工程,实施清污分流,全面提升现有设施效能。同时,明确城中村、老旧城区、城乡结合部污水管网建设路由、用地和处理设施建设规模,加快设施建设,消除管网空白区1。城镇污水处理“提质增效”目的是针对影响排水系统质量和污染物减排效能低下的核心问题,采取工程和非工程性治理措施,提升系统污染收集效能、排水效能,巩固黑臭水体取得的成果和和促进水环境质量得到持续提升。“黑臭在水里,根源在岸上,关键是排口,核心是管网”已成为全国各个城市整治黑臭水体工作的共同认识。所以城镇污水处理“提质增效”为城镇排水系统的建设、治理、完善、和管理提出了新的要求2。老旧城区排水系统主要存在的问题有:一是排水系统建设年代时间长,在早期排水系统建设时,缺乏规划及管理,管材质量、施工质量均较差,管线混乱;二是局部区域无排水管网或者管网没有下游;三是部分排水管道由于超过了服务年限或者长期没有进行维护管养,导致管道出现老化、破损、腐蚀、沉降、淤积等问题;四是老旧城区内合流制直排、分流制混接、分流制污水直排、合流制溢流等问题明显,使得大量污染物直排河道,对河道水质造成极大影响;五是“外水侵入”现象严重,大量雨水、地下水、河水、山泉水、施工降水等通过污水管道或合流制管道进入污水处理厂,很大程度上影响了污水厂的效能3。因此推动老旧城区排水管网改造和修复有利于城市污水收集处理系统提质增效。1研究范围与对象本文选取广东省惠州市某污水处理厂服务范围内2个典型老旧城区的片区为研究对象,片区A和片区B研究范围面积分别为4.92km2、5.85km2,研究对象位于东江西岸,西湖北岸。2现况排水系统调研与分析2.1调研思路以影响大的问题、关键问题为突破口,先重点、后全面对排水系统进行排查。主要排查以下方面:一是污水处理厂进水水质分析,查看进厂污染物浓度,初步判定污水处理厂是否存在提质增效空间;二是旱天污水直排口排查,主要排查对象为水体沿线排口、检查井、溢流井和提升泵站;三是污水管网空白区排查,主要排查对象为城中村和城乡结合部,排查尚未敷设污水管网或未完成接入服务的区域;四是清水入渗与入流情况排查,主要排查对象为山溪水、山体水、地下水,施工降水等;五是分流制错接混接排查;六是排水管道缺陷排查,排查管道变形、断裂、塌陷、错口、异物入侵情况;|Nong Jia Can Mou 经济管理1052023.5下七是污水管道工况排查,排查管网运行水位、流速、充满度和淤积深度;八是降雨污染水体情况排查,排查分流制雨水口、合流制溢流口等;九是污水主管网或排水设施内污水污染物浓度调查4。2.2排水体制片区A和片区B均为老城区,老旧小区密布,大部分区域为合流制排水系统。2.3污水处理厂运行分析污水处理厂现况处理总规模达30万m3/d,总服务面积约139.88km2,服务总人口约57.2万人。2019年,该污水处理厂进水水量为22.66万m3/d,进水的化学需氧量(COD)在90mg/L130mg/L之 间,平 均 值 为114.36mg/L,其中小于100mg/L的天数达到84d,占比23%。进水的生化需氧量(BOD)在60mg/L100mg/L之间,平均值为82.85mg/L,其中小于85mg/L的天数达到267d,占比73%。该污水处理厂进厂浓度的生化需氧量低于行动方案中要求的100mg/L,由此看出,该污水处理厂需要进行提质增效。2.4排水管网分析片区A和片区B现况排水管网,包括市政道路和小区内部,长度共计139.5km,其中雨水管网总计约93km,污水管网长度总计约46.5km。片区A市政排水管道长度总计35.872km,管网覆盖密度8.31km/km2。片区B市政排水管道长度25.71km,管网覆盖密度4.4km/km2。根据现场对排水管网的调研,研究范围内共有污水直排口16处;主要合流制溢流口有3处;混错接共156处。借助QV和CCTV检测技术,对片区A和片区B内排水主管网进行检测,检测内容分为两类,一类是功能性缺陷,另一类是结构性缺陷,按照广东省地方标准中的病害等级划分原则,对病害管网进行分类。2.5排水设施分析片 区A共 有1座 污 水 提 升 泵 站,泵 站 服 务 面 积3.9km2,设计规模3.5万m3/d,目前,实际运行水量为2.4万m3/d。片区B共有1座污水提升泵站,该泵站主要将片区B的污水输送至污水处理厂,该泵站设计规模7.5万m3/d,实际运行旱季污水量2.8万m3/d。两座泵站进水格栅井位置COD浓度分别为65mg/L和70mg/L。根据调研,由于“外水”侵入管网导致污水浓度较低。2.6排水系统存在的问题总结片区A和片区B排水系统主要存在的问题如下:1)存在部分污水直排口,对研究范围内水体环境存在污染;2)合流制溢流污染严重,片区内大部分区域为合流制系统,雨季时管道内污泥、污水溢流以及地表径流污染,造成水环境污染;现有合流制排河口虽然设置截流设施,但由于截流井过于简陋,导致旱季存在污水溢流和河水倒罐问题;3)局部分流制区域雨污混错接严重,主要是沿街门店接入市政雨水管和小区阳台洗衣、厨房污水通过雨水落水管接入小区雨水管;4)现状管道存在底泥淤积,部分箱涵底淤泥厚度深,影响管道的过流能力及箱涵的过水面积,同时雨季时雨天冲刷淤泥,污染物与雨水一同排入河涌;5)“外水”进入管网情况严重,部分管道高水位运行,导致污水处理厂进场BOD5浓度低;6)研究范围内存在管网空白区及部分污水管道无下游问题。3排水管网改造思路及对策3.1消灭污水直排口和混错接,污水“应收尽收”坚决封堵污水直排口,把直接排入周边水体的污水改接至污水管网;针对混错接点,如居民区和企事业单位内部错接排进雨水管的污水、路边餐饮店和洗车店错接接入雨水管或雨水口的污水改接至污水管网。在污水管网空白区,包括研究范围内居民区、工业区、城中村和农村等地区,新建污水收集管网,针对污水“断头管”,新建污水管线,打通污水管道下游,做到污水“应收尽收”,将收集起来的污水,通过污水输送至污水处理厂进行处理,处理达标后排入水体。实现污水收集率的提升。3.2雨污分流改造因研究范围内大部分区域为老旧城区,所以基本思路和对策是治理从全局到局部、建设从骨架到细部、区域从普遍到特殊,分期分区治理,构建区域排水系统。对有条件实施雨污分流改造条件的区域,进行最大程度雨污分流改造,对不具备雨污分流实施条件的,在保留现况合流制排水系统的基础上对合流制系统进行改造,增设智能截流井等设施,来保证旱季污水能够最大限度的收集至污水处理厂处理,实现提质增效。对具备实施条件的区域,可以从市政排水管网、小区排水管网、建筑立管三个层面统筹考虑,优先进行市政排水管网改造,结合工程投资及建设进度,逐步推荐小区排水管网和建筑立管改造,实现排水系统彻底的雨污分流。结合工程实际,针对片区A和片区B优先进行市政管网雨污分流改造、沿路商铺雨污分流改造和部分居民区“正本清源”。3.3削减合流制溢流污染针对不具备雨污分流条件的区域,还需做好溢流污染削减改造,主要分为三部分,分别是管道清淤;结合 Nong Jia Can Mou|经济管理1062023.5下LID技术和海绵城市理念控制径流污染;提高截流倍数和完善合流制系统控制合流污水。随时管道的使用,水体中的部分物质会沉积在管道底部,需通过人工和机械的方式对管道的淤泥进行清掏,保持管道的畅通,一方面可以一定程度上减小城市内涝的风险,同时也减轻溢流污染程度。把管中积泥清出来,削减入河溢流污染。雨天经雨水排水口和合流排水口排入水体的水是溢流污染,主要由管道中的积泥、地表径流污染和混接(接入)的污水组成,其中管道积泥占雨天溢流污染负荷的60%70%,所以必须定期把沉积在雨水管道、合流管道中的积泥清出来,有效减少雨天排水口的溢流污染,最大程度解决整治后水体“下雨就黑”的问题4。LID技术和海绵城市建设措施主要从源头减少进入管网的污染物量,主要措施有设置雨水收集口网篮、雨水井内截污球等。3.4挤排“外水”针对山泉水,进行清污分流改造,将污水截流进污水系统,山水单独入河进行生态用水补给。排水口的功能是雨天排水,当排水口低于河道常水位,旱季时河湖等水体的水将通过这些排水口进入到排水管网中,出现旱天雨水管、合流管、截流管内充满谁;再加上雨污混接,进而导致了污水管高水位运行和污水处理厂进水浓度偏低的问题,针对排水口河水倒灌,可采用降低河道水位和加设防倒灌设备,防止河水倒灌。针对地下水和河水入渗管道问题,结合QV和CCTV技术进行管网病害检测及修复,封堵外水入渗管网。修复方法可以为非开挖修复和开挖修复,非开挖修复主要包括CIPP紫外光固化法、FIPP热塑成型法、高分子材料喷涂法等。在施工时间和对社会正常生活秩序影响程度的角度,非修复技术具有一定的优势,它对城市交通、环境环保、居民生活和沿街商业门店造成的影响远远小于大开挖修复技术,有利于项目的实施落地。针对片区A和片区B主要采用的修复原则是:两检查井之间同一段管道出现3级及3级以上结构性缺陷不大于3处或缺陷密度小于0.5时,采用局部修复的方案,两检查井之间同一段管道出现3处3级及3级以上结构性缺陷或缺陷密度大于0.5时,采用整体修复方法;当出现3、4级变形、起伏或4级破裂并塌陷时,具备开挖条件的采用开挖翻建方式进行修复。通过上述几项措施可减少“外水”进入污水管网,进而提高污水处理厂进厂BOD5浓度。3.5建立智慧水务信息化系统随着互联网和人工智能的发展迅速,排水系统中自动化和智能化设施日渐完善,目前该片区已进行排水管网摸排查和构建了初步的管网GIS系统等,为更好地保证排水系统的高效运行,可对重要的溢流口、泵站、智能截流井等节点补齐在线监测设备,并整合污水处理厂现况自控系统,形成厂网河池一体的智慧水务信息化系统,实现对排水系统中重要节点的监控、数据采集、反馈和调度功能,可高效和及时对排水系统进行运行维护。3.6加强排水系统的维护管理管理是确保排水系统有效发挥作用的重要保障,也是城镇污水处理提质增效的重要工作。政府相关部门应健全污水接入服务和管理制度,强化居民、各个单位和个人排水与市政排水的接驳,防止出现私自接管现象。强化工地发放施工降水临时排水许可发放和加强后期兼顾,保证工地依照许可要求进行施工降水排放。健全污水应接尽接,完善污水管网移交,强化“小散乱”规范管理等管理要求,如建立沿街商铺信息登记制度、建立健全市政管网私搭乱接溯源执法制度。此外通过多种宣传方式加强排水许可宣传、管理和执法。做到“有