城镇污水处理系统提质增效综述

何伟

南京市市政设计研究院有限责任公司 江苏南京 210000

2019年4月，住房和城乡建设部、生态环境部、发展改革委联合印发《城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019—2021年）》。目标经过3年努力，地级及以上城市建成区基本无生活污水直排口，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。

当前，国内城镇排水系统大多为雨污分流制，但城区部分地区排水系统受各种因素的影响，仍存在局部合流、错混接、结构性缺陷等问题，导致污水管网中污水浓度不高，而河道中又有大量污水下河的现象。污水管网污染物浓度偏低，会影响以活性污泥法为主体工艺的污水厂的运行效率，而雨水系统中大量污水下河，又导致河道水环境受到污染，排水管网提质增效工作很是必要。污水系统提质增效项目，核心指导思想是河道、箱涵排污口溯源截污，主要从公共管网覆盖率，排水单元达标创建，河道、箱涵清污分流，公共管网结构性缺陷修复几个方面进行展开。

1 公共管网完善

城市排水系统包含雨水排水系统、污水排水系统和合流排水系统。城市排水体制，从直排式合流制到截流式合流制，再到截流式分流制，直至最终的完全分流制，是随着经济社会不断发展而演进的，公共管网也从起初的单一主干管，到支管，直至立管不断丰富和完善。

城市排水体制一般分为合流制和分流制两种类型。

合流制排水系统可分为直排式合流制、截流处理式合流制和全处理式合流制。

城市污水与雨水径流不经任何处理直接排入附近水体的合流制称为直排式合流制排水系统。由于污水对环境造成的污染越来越严重，必须对污水进行适当的处理才能够减轻城市污水和雨水径流对水环境造成的污染，为此产生了截流式合制。截流式合流制是在直排式合流制的基础上，修建沿河截流干管，在适当的位置设置溢流井，并在截流主干管（渠）的末端修建污水处理厂。截流式合流制排水系统可以汇集部分雨水（尤其是污染重的初期雨水径流）至污水处理厂，当雨-污混合水量超过截流干管输水能力后，其超出部分通过溢流井泄入水体。这种体制对带有较多悬浮物的初期雨水和污水都进行处理，对保护水体是有利的，但另一方面雨量过大时，超出设计流量部分将溢流到城市河道，不可避免会对水体造成局部和短期污染。并且，进入处理厂的污水，由于混有大量雨水，使原水水质、水量波动较大，对污水厂各处理单元产生冲击，对污水厂处理工艺提出了更高的要求。在雨量较小且对水体水质要求较高的地区，可以采用完全合流制将生活污水、工业废水和降水径流全部送到污水处理厂处理后排放。这种方式对环境水质的污染最小，但对污水处理厂处理能力的要求高，并且需要较大的投资和运行费用[1]。

当生活污水、工业废水和雨水用两个或两个以上排水管渠排除时，称为分流制排水系统。分为完全分流制、不完全分流制和截流式分流制。

完全分流制排水系统分设污水和雨水两个管渠系统。截流式分流制既有污水排水系统，又有雨水排水系统，与完全分流制的不同之处是在于它具有把初期雨水引入污水管道的关键设施——雨水截流井。截流式分流制可以较好地保护水体不受污染，由于仅接纳污水和初期雨水，截流管的断面小于截流式合流制，亦减少污水泵站和污水处理厂的运行管理费用。不完全分流制只建污水排水系统，未建雨水排水系统，雨水沿着地面、道路边沟和明渠泄入水体。对于常年少雨、气候干燥的城市可采用这种体制，而对于地势平坦，多雨易造成积水地区，不宜采用不完全分流制。

当前大多数城镇属于截流式合流制或不完全分流制，具备合流管道、截流设施和污水干管，在合流主管下游进行末端截污。提质增效环节，大多数城镇采用将原来的合流管主管道改造为雨水主管，其在设计时考虑了一定截留倍数，管道管径普遍较大，适合作为雨水主管，而后在雨水主管附近平行敷设污水管道。公共管网的完善是提质增效的前提，是将城市生活污水未纳管部分有效收集的必要基础设施，是提升污水管网水质的重要因素，只有具备完善的排水系统才能使得城市各街区生产、生活污水和雨水有管可排，各行其道[2]。

2 排水达标单元创建工程

从河涌排口溯源，往上至溯源至上游支管、次支管、小区、建筑物，直至具体的污染源，公共管网部分已经将公共道路，街巷管道完善，但大多数污染源点在小区、企事业单位、商业区甚至工厂内部，因涉及产权，物业等问题，无法统一，进行实施分流，需要将小区、企事业单位、商业区、工厂等进行划分，按照建筑性质和产权归属进行单元划分，将财政出资部分和自筹整改部分区分开来，财政出资部分由政府统一组织设计施工，自筹整改部指定相应的规范要求，督促产权部门自行整改。排水单元的划分有利将整片区域模块化，分片各个击破，雨污分流完成后，设置水质监测点和节点井，利于水质观测和验收。

3 公共管网结构性缺陷整改工程

现状公共管网管子建成后，运行一定年限后，都会存在不同程度的结构性缺陷和功能性缺陷。管道结构性缺陷影响管道结构强度和使用寿命，主要包括破裂、变形、腐蚀、错口、起伏、脱节、支管暗接、异物穿入和渗漏等；管道功能性缺陷影响管道输水能力，如沉积、结垢、障碍物、残墙及坝根和树根等。各缺陷又分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ个等级。

管道缺陷的摸查工作，通常由勘察单位完成，勘察提供管道缺陷成果表，根据不同缺陷情况进行梳理和分类，按照不用类型，制定整改和修复方案。修复排水管道存在的各种结构性缺陷，是解决地下水等外来水入侵和污水外渗的根本措施。常见的修复方案主要分为开挖修复和非开完修复。一般而言，除大型管道修复采用局部修复比较经济外，其余非开挖修复造价普遍较高，通常采用开挖修复与非开挖修复相结合作为排水管道修复方式。对于老城区、交通量大、环境要求高、施工空间有限的区域，可优先采用非开挖修复，对于开发区，新建城区、交通量小、施工空间大的区域，则优先采用开挖修复[3]。

3.1 管道开挖修复

排水管道开挖修复是指采用开挖换管的方式进行排水管道修复的方法。开挖修复可适用于所有排水管道的结构性缺陷修复。具体做法需参照《城镇排水工程施工质量验收规范》（DG/TJ08-2110-2012）、《给排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-2008）等相关规范、规程执行。

3.2 管道非开挖修复

非开挖修复适用于管径范围500-2000mm的排水管道结构性缺陷修复。分为局部非开挖修复和整体非开挖修复两种，其中：局部非开挖修复适用于缺陷集中于某个部位的场合，整体非开挖修复适用于损坏部位分布较广的场合。目前国内常用的非开挖修复方式主要有紫外光固化内衬修复、不锈钢快速锁修复、CIPP局部修复、碎裂管法修复、管盾修复等。

4 明渠、箱涵及河道排口清污分流

从源头控制污水向城市水体排放是整治河道黑臭水体最有效的工程措施，也是其他技术措施的前提。

基本所有提质增效项目总体思路都是以治理雨水排放通道内的污水及合流排口为核心任务，摸清明渠、箱涵及河道的污水及合流排口数量、位置，通过排口往上游溯源，梳理排水管道性质、走向及服务范围，调查其服务范围内排水单元的排水性质，对范围内排水单元按进行雨污分流建设，从源头将雨污水分离开来。

对于直接排至河道的污水管道，常规做法是沿河敷设截污管道，将其污水截污至下游污水主管，

原有合流制系统全部改造为分流制系统难度较大时，可适当提高截流倍数，或设置调初期雨水调蓄池，尽可能少的让污水进入河道。但需合理设置溢流堰标高，合理设置防倒流措施。大多数城市截流井改造难以达到溢流堰标高高于洪水位的要求，在调查中发现，经常在洪水位时出现河水倒灌至截流井的情况，影响到正常污水的收集。而且在内河水位较高的情况下，如溢流堰抬高到洪水位以上，会影响到雨水的正常排放。实际应用中，可采用溢流堰+电动阀式截污井，当水位超过设定时，浮球液位计发出指令关闭电动阀，从而防止河水倒灌。或者在出口加装鸭嘴阀、拍门等装置，采用提升泵进行强排措施[4]。

污水处理提质增效，本质还是雨污分流，核心指导思想是溯源截污，污水管网及设施的梳理和调研是前期重要的工作，在充分了解研究区域现状情况下，从公共管网和排水单元入手，完善排水设施，修复排水管道结构性缺陷，彻底解决河道污水排口后，提质增效才能取得较好效果。