城市污水处理系统水量分析及布局优化

冒文娟，朱晓娟，何 翔

（1.镇江市规划勘测设计集团有限公司；2.镇江市海绵城市设计研究院，江苏 镇江 212000）

句容市共有两座污水处理厂（污水处理厂A 和污水处理厂B），污水处理厂A 进水量长期超标，2019年由5.0 万m/d 扩建至7.5 万m/d，随即超负荷运行。2019年，平均进水量为8.04 万m/d，平均进水化学需氧量（COD）浓度为112 mg/L。根据相关政策，应优先考虑污水提质增效，适度超前建设污水处理设施。因此，有必要对句容市实际污水量、存量污水处理设施处理能力进行梳理，科学测算现状污水量及其发展趋势，合理布局污水处理设施。

1 污水处理厂现状

1.1 现状进水量和水质情况

污水处理厂A 原设计进水量为5.0 万m/d，于2019年2月扩建至7.5 万m/d，投产使用后又立即超负荷运行，2019年1—11月超负荷运行294 d。2019年，该污水处理厂旱季平均进水量为8.04 万m/d，最低进水量为5.24 万m/d，暴雨时最大进水量为10.60 万m/d。污水处理厂A 设计进水COD浓度为400 mg/L，而2019年实际进水COD平均浓度为112 mg/L，最低浓度为44 mg/L。由此可推测，该厂污水处理系统有大量的雨水、河水、地下水等污染物浓度较低的外水进入。

1.2 进水量与实际用水量的矛盾

2019年，污水处理厂A 和污水处理厂B 旱季平均进水量分别为8.04 万m/d 和0.44 万m/d，污水处理厂平均总进水量约为8.48 万m/d。根据当地水务企业提供的用水数据，2019年，句容市最高日用水量为8.96 万m/d，若日变化系数取1.30，污水排放系数取0.85，地下水入渗率取10%，则根据用水量数据换算，平均污水量约为6.44 万m/d，污水处理厂实际进水量大于该区域的产污量。

2 污水处理系统分析

2.1 区域竖向分析

句容市处于丘陵地区，地形高程介于5.8～71.7 m（1985 国家高程基准高程），总体地势北高南低，东高西低，排水条件较好。污水处理厂A 地形标高约为11.50 m，污水处理厂B 地形标高约为36.50 m，两个污水处理厂高差为25.0 m。句容市骨干河流有汤水河、句容河和黄梅河，其属于秦淮河北源。根据《江苏省2021年水污染防治工作计划》，全面开展全省骨干河道“消劣奔Ⅲ”行动，句容河和黄梅河水质目标均为Ⅲ类标准。污水处理厂A 和污水处理厂B 尾水排放的受纳水体分别为句容河和黄梅河。

2.2 现状污水处理系统

污水处理厂A 服务范围主要为主城区（含工业园区）和北部新城，现状主城区合流制范围约为5.0 km；污水处理厂B 服务范围主要为黄梅组团，地势低洼区域的污水通过污水泵站提升进入污水处理厂。

2.3 规划污水处理系统

根据《句容市城市排水规划（2014—2030）》，句容市规划设置2 座城镇生活污水处理厂和1 座工业污水处理厂，规模分别为12.0 万m/d、2.0 万m/d 和2.0 万m/d。考虑到工业园区建设的不确定性，工业园区先修建0.5 万m/d 的污水泵站，将污水提升至污水处理厂A 处理，随着污水排放量的增加，再修建工业污水处理厂。

3 污水量测算

3.1 水量指标分析

为摸清实际污水量，科学预测污水量变化趋势，本研究收集了句容市全年水量抄表数据，共有57.550 7万个。其中，居民抄表数据量有47.70 万个，服务类数据量有9.39 万个，工业类数据量有4 607 个。下面通过详细分析各类水量抄表数据，分别得出居民生活用水指标、公共服务用水指标和工业用水指标，并通过回归核算对用水指标准确性进行分析，可得误差为0.14%，因此各项用水指标与句容市实际情况基本吻合。之后，结合句容市实际情况，查阅相关统计年鉴，确定近远期规划用水指标，并参考《室外给水设计标准》（GB 50013—2018）和《城市给水工程规划规范》（GB 50282—2016）的建议指标取值。现状及规划用水指标如表1所示。

表1 现状及规划用水指标

3.2 现状污水处理厂处理能力校核

为明确污水处理厂实际进水量，分析了当地水务企业提供的人工抄表和远程抄表水量数据，分别统计出2019年污水处理厂A 和污水处理厂B 产污用水量。2019年，污水处理厂A 和污水处理厂B 服务范围内产污用水量分别为55 962 m/d 和5 584 m/d。取污水排放系数0.85、地下水入渗率10%、合流制区域截流雨量2.5 万m/d，则污水处理厂A 实际旱季进水量为5.23 万m/d，雨季进水量为7.73 万m/d；污水处理厂B 实际进水量为5 221 m/d。污水处理厂A 现状规模为7.5 万m/d，污水处理厂B 现状规模为2.0 万m/d，根据实际产污用水量测算，污水处理厂A 和污水处理厂B 现状处理能力均能满足要求。

3.3 污水量测算

句容市主城区现状合流制范围为5.0 km，旱流污水量为0.85 万m/d，暴雨时截流雨量约为2.5 万m/d。近期，合流制范围予以保留，污水处理厂规模考虑截流雨量，远期全面实施雨污分流，污水处理厂规模按规划远期污水量和需要接纳的初期雨水量确定。水量预测采用“居民生活用水+公共服务用水+工业用水”指标法，2025年和2035年污水量预测如表2所示。

表2 规划污水量预测

4 工业污水处理厂建设必要性及污水量分析

4.1 工业污水处理厂建设必要性

根据江苏省相关文件要求，工业园区应做好污水集中处理工作，加快工污废水和生活污水分开收集、分质处理。工业园区现状工业污水接入污水处理厂A处理，污水处理厂A 长期超负荷运行，溢流污水直接排入句容河。为降低污水处理厂A 负荷，不影响句容河水环境质量，并响应工业污水集中处理工作，工业园区应新建工业污水处理厂。

4.2 工业园区污水量

4.2.1 现状污水量

工业园区现状污水主干管沿致远路、石狮路敷设，经河滨北路污水主干管收集后，排入污水处理厂A。现状污水管道服务面积约为1 495 hm，其中，工业用地为735 hm，居住用地约为230 hm。根据前期统计资料，工业园区现状平均污水量约为1.89 万m/d。

4.2.2 规划污水量

工业园区水量预测采用“居民生活用水+公共服务用水+工业用水”指标法，用水指标同上，2025年和2035年平均污水量分别为2.52 万m/d 和3.11 万m/d。

5 污水处理厂布局优化

5.1 形成“2 座生活污水处理厂+1 座工业污水处理厂”布局

为便于政府招商引资、降低污水处理厂A 负荷、提升句容河水环境质量，并响应工业污水集中处理号召，工业园区应立即筹建工业污水处理厂，分流部分主城区污水，形成“2 座生活污水处理厂+1 座工业污水处理厂”布局（见图1），该污水处理厂布局与上位规划一致。工业污水处理厂现状建设规模为2.5万m/d，2035年建设规模为3.0 万m/d。污水处理厂A 和污水处理厂B 近期可不进行扩建，2035年分别扩建至14.0 万m/d 和4.0 万m/d，其中，初雨截流量分别为5.0 万m/d 和2.0 万m/d。

图1 污水处理系统布局

5.2 北部新城片区污水处理系统优化

北部新城片区污水规划通过东昌东路主干管排至污水处理厂A，为缓解污水处理厂A 负荷，新建北部新城污水处理厂，将肖杆河以西片区污水接至北部新城污水处理厂，肖杆河以东片区污水继续通过东昌东路污水管道接至污水处理厂A。污水处理厂选址位于片区下游临河位置，初选为肖干河中游地带。但是，该位置为城市黄金地段，污水处理厂建设不仅占用城市宝贵的建设用地，也会影响周边居民的居住环境（噪声、气味等）。现状地块基本未开发，污水量较少，近期在北部新城建设污水处理厂，迫切性和必要性均较低。建议在北部新城大规模开发后，再深入研究该片区污水处理系统优化方案。

5.3 分流部分污水至污水处理厂B

为充分利用污水处理厂B 余量，在污水处理厂A 内建设污水提升泵站，将部分污水提升至污水处理厂B 处理。泵站规模为1.5 万m/d，污水压力管管径为300 mm，长度约为8.4 km。污水处理厂A 与污水处理厂B 现状地面高差约为25.0 m，将污水提升至污水处理厂B，经济性与合理性均较差。

6 结论

未来，句容市可以形成“2 座生活污水处理厂+1 座工业污水处理厂”布局。当前，工业园区要立即筹建工业污水处理厂，分流部分主城区现状污水，降低污水处理厂A 负荷。北部新城片区近期污水量较少，污水仍通过东昌东路主干管排至污水处理厂A，建议在北部新城大规模开发后，再深入研究北部新城片区污水处理系统优化方案。污水处理厂B 虽有较大富余量，但地势较高，不适宜将主城区大范围污水提升至该污水处理厂。在主城区管网完善和工业污水处理厂投入使用之前，可采取临时措施，将污水处理厂B 周边生活污水提升至污水处理厂B 处理，降低污水处理厂A 负荷。通过分析水量、水质数据可知，该厂污水处理系统有大量的雨水、河水、地下水等污染浓度较低的外水进入。句容市污水提质增效近期应以“挤外水”为主要目标，对管道混接、管道缺陷、截流井倒灌等进行重点排查，远期开展管网完善、源头雨污分流改造等工作，建立长效机制，改造和优化污水收集系统。