構(gòu)建城市污水系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)體系的作用

毛立波

(山西省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西太原 030001)

1 城市污水系統(tǒng)現(xiàn)狀存在的主要問題

1.1 污水系統(tǒng)存在的問題

我國城市現(xiàn)狀排水體制主要有3種形式:合流制、截流制及分流制。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大多數(shù)城市近年來對(duì)其排水管網(wǎng)進(jìn)行了改造，逐漸由合流制向雨、污分流制過渡。但近年來，通過污水處理廠的進(jìn)廠水質(zhì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，很多污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)低于設(shè)計(jì)值，而且雨季進(jìn)廠流量經(jīng)常超過了設(shè)計(jì)規(guī)模，導(dǎo)致污水廠處理負(fù)荷加大，出水水質(zhì)受到影響，給污水處理廠的運(yùn)行管理帶來很多問題。

1.2 產(chǎn)生問題的原因

很多學(xué)者通過分析研究，認(rèn)為原因如下:

1)存在雨污混接的問題。

城市的排水系統(tǒng)在多年建設(shè)過程中，缺少統(tǒng)一的規(guī)劃和施工分序安排，導(dǎo)致城市排水設(shè)施建設(shè)時(shí)序不同以及區(qū)域建設(shè)不平衡，同時(shí)在城市污水管網(wǎng)建設(shè)過程中，缺少嚴(yán)格的監(jiān)管，施工單位沒有嚴(yán)格按圖紙施工，致使雨污管道接入混亂。當(dāng)城市合流制排水系統(tǒng)改造成截流制接入下游污水處理廠時(shí)，存在局部新建道路和城市新區(qū)采用雨污分流，而部分建筑庭院采用雨污合流，結(jié)果導(dǎo)致合流、分流區(qū)域難于清晰劃定，城市污水收集系統(tǒng)產(chǎn)流來源及關(guān)系復(fù)雜，污水量波動(dòng)較大，污水處理廠實(shí)際處理規(guī)模與理論計(jì)算的污水量差異突出。

2)存在地下水和內(nèi)河入滲的問題。

我國很多城市，尤其是南方城市地下水位較高、內(nèi)河密布，管道由于基礎(chǔ)沉降、管材質(zhì)量等問題，導(dǎo)致管道產(chǎn)生裂縫，致使地下水和內(nèi)河滲入污水管道，使得管道流量超出設(shè)計(jì)值。

在這種情況下，采用在線監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)污水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行管理，日益顯示出它的重要性和迫切性。

2 污水系統(tǒng)在線監(jiān)測(cè)的作用及構(gòu)建

2.1 在線監(jiān)測(cè)的作用

在國外城市污水處理和排放管理實(shí)踐中，監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(SCADA)技術(shù)及數(shù)值模擬，已經(jīng)成為城市排水在線監(jiān)測(cè)技術(shù)與管理體系的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)施。

我國把SCADA技術(shù)應(yīng)用到污水管網(wǎng)在線監(jiān)測(cè)中還處于初步階段。采用在線監(jiān)測(cè)可以起到以下作用:

1)將整個(gè)城市污水系統(tǒng)納入動(dòng)態(tài)管理、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。該系統(tǒng)可以根據(jù)需要布置網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)點(diǎn)，全面、系統(tǒng)、及時(shí)地掌握排水信息，建立排水模型，充分發(fā)揮已有排水設(shè)施和資源的功能，減少資源的閑置，保護(hù)排水設(shè)施的安全使用，合理有效地制定排水建設(shè)規(guī)劃。

2)建立在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，通過對(duì)污水管網(wǎng)排水?dāng)?shù)據(jù)的收集，可以建立歷年污水量數(shù)據(jù)庫。如果城市管網(wǎng)改造時(shí)發(fā)生管道混接的狀況，或管道產(chǎn)生裂縫導(dǎo)致地下水進(jìn)入管道，在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將會(huì)顯示流量異常信號(hào)，工作人員將會(huì)很快找到異常點(diǎn)，采取相應(yīng)的處置措施。

2.2 污水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成

現(xiàn)狀城市多采用SCADA系統(tǒng)對(duì)城區(qū)污水管網(wǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。SCADA系統(tǒng)具有中央監(jiān)視和數(shù)據(jù)管理，集分布式數(shù)據(jù)采集、分層數(shù)據(jù)傳輸多種顯示方式于一體等功能。

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括在線監(jiān)測(cè)儀器、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)處理、應(yīng)用設(shè)施和業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)。系統(tǒng)采用分散測(cè)控、集中管理的方式，整個(gè)系統(tǒng)由監(jiān)控中心、若干個(gè)分散的遠(yuǎn)程測(cè)控終端RTU和通信介質(zhì)三部分組成。監(jiān)控中心是SCADA系統(tǒng)的核心，負(fù)責(zé)控制管理整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行;RTU采用微處理器或DSP的可獨(dú)立運(yùn)行的智能測(cè)控模塊，完成各種遠(yuǎn)端現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集與處理，現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制以及與遠(yuǎn)程控制中心的通信。系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程RTU采集管網(wǎng)各測(cè)控點(diǎn)的數(shù)據(jù)，主要為污水COD，SS值及流量等，根據(jù)需要可以增加適當(dāng)站點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。經(jīng)過管網(wǎng)管理系統(tǒng)處理后在顯示屏直觀顯示各測(cè)控點(diǎn)狀態(tài)，并可通過相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)污水的排放進(jìn)行控制。

2.3 在線監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置方法

由于城市排水管網(wǎng)信息量大、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置選擇尤為重要。通過對(duì)核心地段及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行布控監(jiān)測(cè)，以污水處理廠為起點(diǎn)，污水泵站為中間節(jié)點(diǎn)，各居住區(qū)出水口為終點(diǎn)，管網(wǎng)為分支，形成自上而下的樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。以這種方式著重解決及識(shí)別關(guān)鍵區(qū)域，形成以點(diǎn)帶面的發(fā)展。

污水管網(wǎng)水量監(jiān)測(cè)點(diǎn)一般布置在提升泵站和重要的檢查井節(jié)點(diǎn)，其設(shè)置應(yīng)兼顧監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的代表性，即采用較少的監(jiān)測(cè)點(diǎn)較為全面的反映所轄區(qū)域內(nèi)污水管網(wǎng)的排水量情況。具體選取方法如下:在污水處理廠進(jìn)水井設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn);在污水管網(wǎng)各加壓泵站設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，以管道為路徑，以檢查井為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)目標(biāo)，逐段推進(jìn)至源頭。

3 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)狀污水系統(tǒng)運(yùn)行狀況的指導(dǎo)

基于監(jiān)測(cè)區(qū)域不間斷連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，可以建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，通過研究旱季入流的波動(dòng)規(guī)律，分析雨天工況下運(yùn)行的異常。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，可以找出發(fā)生異常情況的區(qū)域，對(duì)出現(xiàn)問題的區(qū)域，從泵站開始逐段排查，找到問題源頭。若屬于雨污混接，則改造管網(wǎng)，使雨水、污水各行其道;若屬于管道出現(xiàn)裂縫，導(dǎo)致地下水或內(nèi)河水進(jìn)入管道，則確定裂縫點(diǎn)，及時(shí)修補(bǔ)或更換管道。

選擇對(duì)比旱季和雨季的數(shù)據(jù)，是因?yàn)橥ǔ＝涤耆霛B量異常增加，說明存在管道錯(cuò)接或管道有破裂等問題，在排水管網(wǎng)管理中，通常是在降雨入滲分析發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)后進(jìn)行管道的調(diào)查與評(píng)估，從而指導(dǎo)后續(xù)的管養(yǎng)和維護(hù)工作，保證管網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)語

建立污水管網(wǎng)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在技術(shù)上是可行的，通過它可以掌握污水管網(wǎng)水量變化情況，及時(shí)對(duì)管網(wǎng)異常作出響應(yīng)，及時(shí)有效的采取補(bǔ)救措施，進(jìn)而保障污水處理廠的正常運(yùn)行，將在污染物減排工作中發(fā)揮重要的作用。

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