某城区污水处理厂“一厂一策”系统化整治方案研究

文／周鑫 安徽深渡规划设计研究有限公司 安徽芜湖 241000

1、污水系统现状

1.1 总体情况

某城区污水处理厂现状服务面积61.0km，主要用于收集城镇生活污水及工业企业生产废水，周边村庄现状及规划均采用分散处理，不纳入污水处理厂服务范围。

近三年来污水厂年均进水BOD5浓度仅为50mg/L，且整体呈逐年下降趋势，依据《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》,针对城市污水处理厂进水生化需氧量（BOD5）浓度低于100mg/L的，要围绕服务片区管网，系统排查进水浓度偏低的原因，科学确定水质提升目标，制定并实施“一厂一策”系统化整治方案，稳步提升污水收集处理设施效能。

1.2 污水处理厂现状

污水处理厂现状一二期总规模为6.0万m/d，其中，一期工程建于2013年，并于2020年完成提标改造，二期工程建于2021年，设计出水水质达《城镇污水处理厂污染物排放标准》中的一级A标准。

2018～2020年污水厂一期处理规模为3.0万m/d，年平均日进水量分别为3.40万m/d、3.30万m/d、3.49万m/d，污水厂长期处于超负荷状态，污水管网长期高水位运行；年平均日进水BOD5分别为56.85mg/L、46.60mg/L、45.66mg/L，整体呈逐年下降趋势（见图1）。

图1 污水厂一期工程2018～2020年进水水量逐日变化

2021年污水厂二期通水后，一二期总规模达6.0 万m/d，实际年平均日进水量为5.20万m/d，进水BOD5为59.5 mg/L，污水厂扩建后满足该城区现状污水排放需求（见图2）。

图2 污水厂一二期工程2021年进水水量逐日变化图

1.3 污水提升泵站现状

城区内共有污水提升泵站8座，其中6座现状泵站，2座在建泵站。对其中1座泵站实际运行规模及设计规模进行对比分析，发现该污水泵站设计规模为60500m/d，纳污范围内净污水量为7500 m/d，实际运行规模最小值7560m/d，最大值60480m/d，即存在大量外水涌水的现象（见图3）。

图3 某泵站污水泵站逐日进水量变化图

1.4 污水管网现状

城区内污水收集系统已基本成形，污水管总长136.5km，其中管径在300＜DN≤500范围内占比达56.9%；管材主要以混凝土管及塑料管为主，其中混凝土管总长71.50km，塑料管总长65.0km，结合管材分布情况，发现市政污水干管及大管径污水管以混凝土管为主，污水支管及小管径污水管以塑料管为主；管道缺陷包括结构性缺陷及功能性缺陷，污水管线共检测出缺陷10355处，其中结构性缺陷8529处，功能性缺陷1826处；管网混接现状情况，包括市政污水接入市政雨水管、市政雨水接入市政污水管、源头污水接入市政雨水管、源头雨水接入市政污水管以及源头排水单元内部雨污混接等。

1.5 现状问题分析与评估

1.5.1 污水管井缺陷渗漏严重

污水管道、检查井结构性缺陷严重，部分管道出现大面积的错口和破裂，大量地下水进入污水管，一方面加剧管道与污水厂处理量负荷，另一方面影响污水厂进水BOD5浓度。

1.5.2 市政污水管网拓扑关系异常

污水管网存在管道倒坡、管径异径（大管接小管）、出路异常等情况，降低了污水流速，造成了管道淤堵，影响了污水输送效能。

1.5.3 管网混接严重

管网混接严重易导致以下风险：污水管接入雨水管，存在污水直排河湖的风险，造成污染环境，易形成黑臭水体；雨水管接入污水管，雨季雨水占据污水管网的输送空间，减少污水管道的输送能力，导致局部区域污水冒溢；大量雨水进入污水处理厂，冲击污水厂处理能力。

1.5.4 缺乏有效沟通污泥处理处置方案

管道污泥堆积在管道内造成管道淤积堵塞，影响管道过流能力，此外管道淤积也是造成污水管道高水位运行的原因之一。

2、外水入渗分析

本方案主要通过水量平衡法与水质水量平衡法，对2021年污水厂二期通水后的情况进行外水量分析计算（见图4）。

图4 外水量计算方法示意图

2.1 水量平衡法

水量平衡法指当污水全收集且不存在污水直排或外溢情况下，污水系统节点检测水量减去净污水量即为外水量，考虑到污水收集系统实际运行过程中很难实现污水全收集，因此该法计算的外水量比实际值偏低，尤其是存在大量污水外溢的情况下，偏差更大。

该方法计算出污水厂晴天外水量为30262m/d，雨天外水量33033m/d，雨天较晴天外水量增加2771m/d，由于水量平衡法未考虑管道污染物的沿程沉积和降解，计算外水量偏高，实际外水量应低于计算值。

2.2 水质水量平衡法

水质水量平衡法指污水厂进水分为两股，一股为污水，另一股为外水。根据区域内生活污水、外水本底值，结合实际用水量和进厂水质水量数据，基于以下水质水量平衡耦合方程（1），求解清洁外水量及实际纳管污水量。

该方法计算出污水厂晴天外水量为21227m/d，雨天外水量为25805m/d，雨天较晴天外水量增加4578m/d，该结果更接近实际情况。

3、提质增效目标及思路

在厘清现状的前提下，结合《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》总体要求，以提升污水厂进水浓度为重点，加快补齐城镇污水收集和处理设施短板，消除城市建成区生活污水直排口，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，实现城市生活污水集中收集效能提升，改善城市水生态环境为总体目标，提出“厂、网、河、源”系统整治方案（见图5）。

图5 提质增效目标及思路

4、工程建设保障措施

4.1 污水厂改造方案

城镇污水主要由综合生活污水量、工业废水量及入渗地下水量三部分组成。根据水务公司提供的区域用水数据，计算出该城区综合生活污水量、工业废水量为24500m/ d；在实际污水管网运行过程中，通常情况下地下水位越高，渗入到污水管道的地下水水量越大，考虑到该城区地下水位高，入渗地下水量可按综合生活污水和工业废水总量的25%计算，则该城区入渗地下水量为6125 m/d，污水厂理论进水规模为30625m/d，即污水厂现有污水处理能力可满足城区污水排放需求。

4.2 市政污水管网改造方案

污水管网改造主要包括现状污水管网完善、现状污水管网修复、雨污水管网混接改造等三部分内容。

污水管网完善主要根据现状物探及排查成果，结合管网在建项目及相关排水专项规划，对管网进行分析诊断，并提出近远期完善方案；污水管网修复包括开挖修复及非开挖修复，在开挖或非开挖修复方法都可选择的情况下，工程费用是决定修复方法的重要指标，修复工程造价主要有修复工程的建造安装费用、周边设施设备的监测、保护、临迁、恢复等费用，此外，还应适当考虑社会稳定可能发生的费用；对于雨污水管网混接点，可采用封堵、敷设新管等方式，改变原有管道的非法连接方式，恢复雨污分流。

4.3 建筑与小区雨污分流混接改造方案

源头建筑与小区改造范围应从建筑单元排水至市政管网接户井，包括建筑内部排水系统、室外排水系统。根据不同建设条件，可将改造方案分为以下六类：

Ⅰ类：现状为合流制排水系统，有条件新建一套排水管道，将原合流管作为污水管用，新建雨水管；或原合流管作为雨水管用，新建污水管；有条件进行立管改造，新增雨水立管接入室外雨水管，现有阳台立管经室外水封井接入室外污水管。

Ⅱ类：现状为合流制排水系统，有条件新建另外一套排水管道，将原合流管作为污水管用，新建雨水管；或原合流管作为雨水管用，新建污水管；但无条件进行立管改造，将现状合流立管接入室外污水管，立管末端加设截流设施，截流设施与室外雨污水管都连通，旱季时合流立管内的污水进入室外污水管，雨季时合流立管内的雨水溢流进入室外雨水管。

Ⅲ类：现状为分流制排水系统，存在混接错接等，将截断混接的管道，接至正确的管道；有条件进行立管改造，新增雨水立管接入室外雨水管，现有阳台立管经室外水封井接入室外污水管。

Ⅳ类：现状为分流制排水系统，存在混接错接等，将截断混接的管道，接至正确的管道；但无条件进行立管改造，将现状合流立管接入室外污水管，立管末端加设截流设施，截流设施与室外雨污水管都连通，旱季时合流立管内的污水进入室外污水管，雨季时合流立管内的雨水溢流进入室外雨水管。

Ⅴ类：现状为合流制排水系统，且无条件新建一套排水管网，则进行末端截污，旱季污水排入市政污水管，雨季合流水溢流至市政雨水管。

Ⅵ类：对于已列入城市更新计划的排水单元，其雨污分流改造应随城市更新一并实施。

4.4 海绵城市改造方案

源头地块进行雨污分流的同时，开展源头地块海绵改造，以提高径流污染控制效果或有效削减径流量，主要措施包括环保型雨水口、雨水断接管、透水铺装、下沉式绿地、雨水花园、初期雨水弃流设施等。

4.5 污水提升泵站改造方案

已建污水泵站均各自独立运行，以人工手动启闭为主，缺乏系统智慧化管理运行，为提高城区生活污水集中收集率，更准确的了解各泵站的排水情况，对污水系统内已建污水泵站进行智能化改造，实现污水泵站水量监测、水质监测、水位监测、安防监控、智能化运维和远程自动化控制，为日后该城区智慧水务打下基础。

4.6 在线监测及智慧管理平台建设

在线监测以现状问题及目标为导向，统筹考虑控源截污和提质增效等监测目标，以针对性、灵活性、可持续性为原则，编制综合性在线监测方案，从整体监测为初步抓手，掌握区域整体情况，针对重要节点，掌握区域排水基本负荷，支持基础性管理工作的开展。后期逐步开展区域监测及精细监测，覆盖源头-过程-末端全过程，形成精细化的监测体系。

智慧管控平台以市政排水管网综合管控为目标，以体系化的在线监测网络为抓手，以可靠的物联传输网络为手段，并通过可持续的运维管理，实现区域市政排水管网的远程自动化管理。平台同步接入区域数学模型，以“孪生”的方式，数字化重现区域排水管网，既可回溯重大历史事件发生的根本原因，又可预演大型工程措施的实际效果。排水管网智慧管控平台在实现底层基本功能的同时，保留对上的接口，保证后期同步纳入涉水一体化平台，杜绝“信息孤岛”发生。

5、非工程保障措施

5.1 组织保障措施

成立由分管区领导担任提质增效领导小组组长，区相关职能部门、属地街道、水务、污水厂等部门领导为副组长的提质增效工作领导小组。明确职责，细化分工，围绕目标任务，按照时间节点狠抓落实，建立起各司其职、齐抓共管的工作格局。

5.2 健全排水管网建设质量管控机制

建立覆盖全流程的排水管网质量管理体系，强化对工程设计、材料采购、进场验收、管材送检、工程施工等重要环节监管。加大对管材市场的监管力度，严厉打击假冒伪劣管材产品，加强管道基础、接口、回填等关键节点的施工管控，严格把关检测、试验、验收等各个环节，确保工程质量，严管重罚违规失信行为。

5.3 健全污水接入和服务管理制度

健全生活污水应接尽接制度，要求市政污水管网覆盖范围内的生活污水应当按照雨污分流方式接入市政排水管网，严禁雨污混接错接；严禁小区、城中村或单位内部雨污混接或错接，严禁污水直排；制定排水户管理相关规定，建立排水户管理信息系统；申请污水排入市政管网许可，依法规范接入，并严格按许可要求排放污水。

5.4 规范工业企业排水管理

开展对进入市政污水收集设施的工业企业排查工作，经评估认定污染物不能被污水厂有效处理或可能影响污水厂出水稳定标的，要限期退出；经评估可继续接入污水管网的，工业企业应当依法取得排污许可。

5.5 健全排水设施专业运行维护管理机制

积极推进“厂-网-河（湖）”一体化、专业化运行维护，实现污水厂、管网与河湖水体联动。推行全流域、全要素综合治理模式，以流域为单元，构建“厂、网、河、站、源”全要素治理总图，进行科学治理、统一调度。建立健全流域管理机制，对流域内水务设施进行统一调度、统一管理、统一考核。

结语：

针对污水处理厂进水浓度低、污水系统高水位运行、外水大量汇入等问题，应厘清现状，开展“一厂一策”系统化整治方案的研究，分析外水来源，通过一系列工程及非工程等措施，“收污水、挤外水”，从而实现污水系统提质增效。