昆山铁南片区污水管网地下水入渗情况调查

2014-03-20彭杰，章涛

净水技术 2014年5期

彭杰，章涛

(苏州科技学院环境科学与工程学院，江苏苏州 215000)

在污水管设计中地下水渗透系数通常取10% ～15%。然而当前已建的污水管网系统的地下水入渗量通常远大于这个数值，尤其在降雨丰沛、地下水位较高的江南地区，地下水渗透量达到20% ～30%［1］甚至更高。这使得污水管网系统不能发挥正常功能，过度稀释的污水最终进入污水处理厂，加大污水处理负荷同时使得进水污染物浓度降低，对污水处理不利。要解决地下水入渗的严重问题，首先必须开展污水管道的地下水入渗点的排查工作，确定渗漏严重的管段，进行修复。但管网排查往往耗时、耗力，因此在排查时必须制订合理、可靠的排查方案。

1 污水管网现状问题

铁南污水处理厂服务范围东至长江南路、青阳港，西到小虞河，南至吴淞江，北到沪宁铁路。目前，污水厂服务范围内污水管道已经基本建成。

自2009 年以来，铁南污水处理厂进水提升泵房内水位一直很高，污水厂实际进水量远超设计进水量，通过对比该地区的用水量与污水量发现，实际进水量与当前铁南片区发展现状不符。同时该污水厂几个常规进水水质指标也普遍偏低，污水厂处理效果不佳。

根据上述情况分析，推测主要原因可能是2009年以后建设的污水管道，在某处存在比较严重的地下水入渗问题。因此，必须对铁南污水处理厂污水管网进行全面排查，标出地下水入渗比较严重的管段，进行修复。

2 管道排查方案

铁南片区污水管道排查拟按资料收集、现场调查、详细调查3 个步骤由一般到个体逐步推进。调查技术流程如图1 所示。

2.1 资料调研

在进行排查之前，首先应对铁南污水厂服务范围进行资料收集，根据收集的结果确定现场调查的地点。在资料收集时，主要调研铁南污水厂服务范围内各排水小区或单位的用水量、污水量、排水水质情况及其变化规律，以此作为水质、水量基础数据，同时收集管道施工竣工图、设计说明书、泵站及污水处理厂流量记录等。

图1 调查技术流程图Fig.1 Flow Chart of Survey Technology

通过将流域划分为排水区域—排水子区域—排水小区或单位，有利于区域管道排查的实施。根据昆山市开发区污水管道现状图中的污水管道走向，铁南污水处理厂服务范围分为六个区，如图2 所示。

图2 铁南片区监测点分布图Fig.2 Distribution of Monitoring Points in Tienan District

Ⅰ区:小虞河路以东，嵩山路以西，沪宁铁路以南，中华园路以北区域，污水收集主干管管径DN600，沿人民路向南接入站北路DN1200 总管。

Ⅱ区:嵩山路以东，长江路以西，沪宁铁路以南，沪宁高铁以北区域，污水全部进入创业路污水泵站，经创业路污水管道接入站北路总管。泵站规模0.5 万吨/日。

Ⅲ区:小虞河路以东，嵩山路以西，中华园路以南，沪宁高铁以北区域，污水全部自流进入站北路DN1200 总管。

Ⅳ区:小虞河路以东，嵩山路以西，沪宁高铁以南，沪宁高速以北区域，污水全部自流进入污水处理厂。

Ⅴ区:小虞河路以东，青阳港以西，沪宁高速以南，312 国道以北区域，污水全部自流进入柏庐路DN800 干管。

Ⅵ区:312 国道以南区域，为玉山镇所辖范围，污水通过高新区内DN600 污水管道接入312 国道DN800 污水干管，经小虞河路进入污水处理厂。

通过资料收集，应达到以下目的:对区域内的管道走向有详细了解，根据已知的区域人口、给水量等，可以确定各排水子区域内各管段的大致流量。以此作为水量基础数据。

2.2 现场调查

现场调查是在资料收集的基础上，通过测定点位和管段的水质和水量等参数来确定具体的地下水入渗点。现场调查共分为两个部分:一是水质监测，在已有划分排水区域的基础上，初步确定地下水入渗发生在哪个排水子区域。二是通过流量监测，可以确定地下水入渗发生的具体管段。

在泵站、管道工艺正常运行的情况下，测定排水区内干管或污水泵站的水质情况，若有水质与常规值相比存在突变，则可说明对应服务区域范围有较大的地下水入渗点。水质参数选测BOD、COD、氨氮、总磷。例如取COD 为监测标准，根据以往监测数据原生污水的COD 应为150 ～300 mg/L，由于地下水的流入稀释了污水，会使得COD 明显偏低。为了进一步提高方案的可行性和准确性，在常规值的基础上进一步缩小水质参数的范围，制定该排水区域水质参数的基准值。该方案水质参数基准值取值的方法采用算术平均值法，首先对每处小区或单位总出水口取多次样本，在固定的1 h 内(例如工作日的9 时至10 时)每隔10 min 采集一次样本，实验室测定后取均值，作为该小区或单位水质参数基准值。最后将这些小区或单位的基准值再取均值作为排水区域水质参数基准值。

在前期资料收集过程中已将铁南污水处理厂服务范围分为6 个排水区，现场调查时在6 个排水区内布置9 个水质监测点，其中Ⅰ区1 个、Ⅱ区1 个、Ⅲ区2 个、Ⅳ区1 个、Ⅴ区2 个、Ⅵ区2 个，在监测点取样(同小区或单位取样时间)检测水质参数是否存在突变，9 个点具体位置如图2 所示。

Ⅰ区:重点排查中华园路和人民路口污水管道，在监测点1 取水样，测量此区域内水质参数。如BOD 数值和基准值差距较大，说明此区域内有较大的地下水入渗点。

Ⅱ区:重点排查创业路泵站，即监测点7，若泵站内污水水质参数正常，则说明泵站上游管道工作正常，如泵房进水水质参数突变，则需对该区管道继续往上游进行排查。

Ⅲ区:该区域内设置两处监测点，为了防止上游管段流量对本区进行影响，首先对Ⅰ区内1 号监测进行封堵，截断上游来水，在2 号监测点取水样，如检测该点的水质参数存在突变，则Ⅲ区西侧(人民路以西)部分存在较大的漏水点。

在3 号监测点取样，如检测该点的水质参数存在突变，则Ⅲ区东侧(人民路以东)部分存在较大的漏水点。

Ⅳ区:在Ⅲ区2、3 号监测点，Ⅴ区6 号监测点进行封堵，在Ⅳ区8 号监测点取样，如检测该点的水质参数存在突变，则该区存在漏水，同时对沪宁高铁施工时挖断的管道进行重点排查，挖断的干管端头是否封堵。

Ⅴ区:该区域内设置两处监测点，为了防止上游管段流量对本区进行影响，首先在Ⅵ区内4，9 号监测进行封堵，截断上游来水，然后在5 号监测点取样，如检测该点的水质参数存在突变，则该区西侧存在较大的漏水点。

在6 号监测点取样，如检测该点的水质参数存在突变，则其东侧小区内存在较大的漏水点。

Ⅵ区:在监测点4，9 取样，如检测该点的水质参数存在突变，则南侧高新区内存在较大的漏水点。

通过以上步骤可以初步确定漏水发生在哪个排水区，下一步进行排水子区域的漏水测量。以Ⅰ区为例，如若在监测点1 发现水质存在突变，则可说明Ⅰ区内存在比较大的漏点，而后对Ⅰ区管道再进行分级划分，布置监测点，监测点布置如图3 所示。在管段1、2、3 上布置三个二级监测点a、b、c，监测水质，如监测点c 上存在水质突变，再继续管段3 的上游管段3-1、3-2、3-3 上布置三级监测点d、e、f 监测水质，如管段3-3 上f 监测点监测到水质突变，则继续在管段3-2 的上游管段3-2-1、3-2-2 上布置四级监测点h、g 监测水质，通过以上步骤可以将漏水点框定排水区内某一小片区域内。其余5 块区域以此法类推即可。

图3 排水区Ⅰ区监测点布置图Fig.3 Layout of Monitoring Points of Drainage District Ⅰ

根据先期调查确定的主要地下水入渗区域，测定该区域内主管段和各支管的水量情况，先长距离后短距离，先大范围后小范围，若无支管和污水接入的管段流量有较大变化，则说明该段管道有较大的渗漏点。由于本次是对市政污水流量进行调查，拟采用涡街流量计，其主要用于市政管道介质流体的测量，且使用方便，可靠性高。在选定管道两端同时测量流量，逐段检测，本次水量不能用于下次，本段流量不能用于下段。在监测时注意当天天气变化，天气变化会导致气压的变化，从而导致地下水入渗量的增加或减少。

2.3 详细调查

详细调查是将现场调查后确定的各渗漏管段按照入渗量大小划分严重等级，按顺序使用CCTV 进行管道渗漏点排查，确定出现问题的准确位置、管段状态，分析应修复的部位及修复的顺序。

具体调查方法:根据现场调查情况基本框定地下水入渗管段，把入渗区域按入渗量分成三个严重等级:1 级大于30%，2 级为20% ～30%，3 级为15% ～20%，小于15%认为是正常范围，暂不考虑修复。按照1 级→2 级→3 级的顺序对管段进行详细排查，封堵要排查的管道，排干管道内积水，使用高压喷水装置将管道内壁清洗干净，然后用CCTV 管道内窥检测技术寻找漏点，标定位置，进行修复。