城鎮(zhèn)污水處理系統(tǒng)提質(zhì)增效綜述

何偉

南京市市政設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 江蘇南京 210000

2019年4月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部、發(fā)展改革委聯(lián)合印發(fā)《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案（2019—2021年）》。目標(biāo)經(jīng)過3年努力，地級及以上城市建成區(qū)基本無生活污水直排口，基本消除城中村、老舊城區(qū)和城鄉(xiāng)結(jié)合部生活污水收集處理設(shè)施空白區(qū)，基本消除黑臭水體，城市生活污水集中收集效能顯著提高。

當(dāng)前，國內(nèi)城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)大多為雨污分流制，但城區(qū)部分地區(qū)排水系統(tǒng)受各種因素的影響，仍存在局部合流、錯混接、結(jié)構(gòu)性缺陷等問題，導(dǎo)致污水管網(wǎng)中污水濃度不高，而河道中又有大量污水下河的現(xiàn)象。污水管網(wǎng)污染物濃度偏低，會影響以活性污泥法為主體工藝的污水廠的運行效率，而雨水系統(tǒng)中大量污水下河，又導(dǎo)致河道水環(huán)境受到污染，排水管網(wǎng)提質(zhì)增效工作很是必要。污水系統(tǒng)提質(zhì)增效項目，核心指導(dǎo)思想是河道、箱涵排污口溯源截污，主要從公共管網(wǎng)覆蓋率，排水單元達標(biāo)創(chuàng)建，河道、箱涵清污分流，公共管網(wǎng)結(jié)構(gòu)性缺陷修復(fù)幾個方面進行展開。

1 公共管網(wǎng)完善

城市排水系統(tǒng)包含雨水排水系統(tǒng)、污水排水系統(tǒng)和合流排水系統(tǒng)。城市排水體制，從直排式合流制到截流式合流制，再到截流式分流制，直至最終的完全分流制，是隨著經(jīng)濟社會不斷發(fā)展而演進的，公共管網(wǎng)也從起初的單一主干管，到支管，直至立管不斷豐富和完善。

城市排水體制一般分為合流制和分流制兩種類型。

合流制排水系統(tǒng)可分為直排式合流制、截流處理式合流制和全處理式合流制。

城市污水與雨水徑流不經(jīng)任何處理直接排入附近水體的合流制稱為直排式合流制排水系統(tǒng)。由于污水對環(huán)境造成的污染越來越嚴(yán)重，必須對污水進行適當(dāng)?shù)奶幚聿拍軌驕p輕城市污水和雨水徑流對水環(huán)境造成的污染，為此產(chǎn)生了截流式合制。截流式合流制是在直排式合流制的基礎(chǔ)上，修建沿河截流干管，在適當(dāng)?shù)奈恢迷O(shè)置溢流井，并在截流主干管（渠）的末端修建污水處理廠。截流式合流制排水系統(tǒng)可以匯集部分雨水（尤其是污染重的初期雨水徑流）至污水處理廠，當(dāng)雨-污混合水量超過截流干管輸水能力后，其超出部分通過溢流井泄入水體。這種體制對帶有較多懸浮物的初期雨水和污水都進行處理，對保護水體是有利的，但另一方面雨量過大時，超出設(shè)計流量部分將溢流到城市河道，不可避免會對水體造成局部和短期污染。并且，進入處理廠的污水，由于混有大量雨水，使原水水質(zhì)、水量波動較大，對污水廠各處理單元產(chǎn)生沖擊，對污水廠處理工藝提出了更高的要求。在雨量較小且對水體水質(zhì)要求較高的地區(qū)，可以采用完全合流制將生活污水、工業(yè)廢水和降水徑流全部送到污水處理廠處理后排放。這種方式對環(huán)境水質(zhì)的污染最小，但對污水處理廠處理能力的要求高，并且需要較大的投資和運行費用[1]。

當(dāng)生活污水、工業(yè)廢水和雨水用兩個或兩個以上排水管渠排除時，稱為分流制排水系統(tǒng)。分為完全分流制、不完全分流制和截流式分流制。

完全分流制排水系統(tǒng)分設(shè)污水和雨水兩個管渠系統(tǒng)。截流式分流制既有污水排水系統(tǒng)，又有雨水排水系統(tǒng)，與完全分流制的不同之處是在于它具有把初期雨水引入污水管道的關(guān)鍵設(shè)施——雨水截流井。截流式分流制可以較好地保護水體不受污染，由于僅接納污水和初期雨水，截流管的斷面小于截流式合流制，亦減少污水泵站和污水處理廠的運行管理費用。不完全分流制只建污水排水系統(tǒng)，未建雨水排水系統(tǒng)，雨水沿著地面、道路邊溝和明渠泄入水體。對于常年少雨、氣候干燥的城市可采用這種體制，而對于地勢平坦，多雨易造成積水地區(qū)，不宜采用不完全分流制。

當(dāng)前大多數(shù)城鎮(zhèn)屬于截流式合流制或不完全分流制，具備合流管道、截流設(shè)施和污水干管，在合流主管下游進行末端截污。提質(zhì)增效環(huán)節(jié)，大多數(shù)城鎮(zhèn)采用將原來的合流管主管道改造為雨水主管，其在設(shè)計時考慮了一定截留倍數(shù)，管道管徑普遍較大，適合作為雨水主管，而后在雨水主管附近平行敷設(shè)污水管道。公共管網(wǎng)的完善是提質(zhì)增效的前提，是將城市生活污水未納管部分有效收集的必要基礎(chǔ)設(shè)施，是提升污水管網(wǎng)水質(zhì)的重要因素，只有具備完善的排水系統(tǒng)才能使得城市各街區(qū)生產(chǎn)、生活污水和雨水有管可排，各行其道[2]。

2 排水達標(biāo)單元創(chuàng)建工程

從河涌排口溯源，往上至溯源至上游支管、次支管、小區(qū)、建筑物，直至具體的污染源，公共管網(wǎng)部分已經(jīng)將公共道路，街巷管道完善，但大多數(shù)污染源點在小區(qū)、企事業(yè)單位、商業(yè)區(qū)甚至工廠內(nèi)部，因涉及產(chǎn)權(quán)，物業(yè)等問題，無法統(tǒng)一，進行實施分流，需要將小區(qū)、企事業(yè)單位、商業(yè)區(qū)、工廠等進行劃分，按照建筑性質(zhì)和產(chǎn)權(quán)歸屬進行單元劃分，將財政出資部分和自籌整改部分區(qū)分開來，財政出資部分由政府統(tǒng)一組織設(shè)計施工，自籌整改部指定相應(yīng)的規(guī)范要求，督促產(chǎn)權(quán)部門自行整改。排水單元的劃分有利將整片區(qū)域模塊化，分片各個擊破，雨污分流完成后，設(shè)置水質(zhì)監(jiān)測點和節(jié)點井，利于水質(zhì)觀測和驗收。

3 公共管網(wǎng)結(jié)構(gòu)性缺陷整改工程

現(xiàn)狀公共管網(wǎng)管子建成后，運行一定年限后，都會存在不同程度的結(jié)構(gòu)性缺陷和功能性缺陷。管道結(jié)構(gòu)性缺陷影響管道結(jié)構(gòu)強度和使用壽命，主要包括破裂、變形、腐蝕、錯口、起伏、脫節(jié)、支管暗接、異物穿入和滲漏等；管道功能性缺陷影響管道輸水能力，如沉積、結(jié)垢、障礙物、殘墻及壩根和樹根等。各缺陷又分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ個等級。

管道缺陷的摸查工作，通常由勘察單位完成，勘察提供管道缺陷成果表，根據(jù)不同缺陷情況進行梳理和分類，按照不用類型，制定整改和修復(fù)方案。修復(fù)排水管道存在的各種結(jié)構(gòu)性缺陷，是解決地下水等外來水入侵和污水外滲的根本措施。常見的修復(fù)方案主要分為開挖修復(fù)和非開完修復(fù)。一般而言，除大型管道修復(fù)采用局部修復(fù)比較經(jīng)濟外，其余非開挖修復(fù)造價普遍較高，通常采用開挖修復(fù)與非開挖修復(fù)相結(jié)合作為排水管道修復(fù)方式。對于老城區(qū)、交通量大、環(huán)境要求高、施工空間有限的區(qū)域，可優(yōu)先采用非開挖修復(fù)，對于開發(fā)區(qū)，新建城區(qū)、交通量小、施工空間大的區(qū)域，則優(yōu)先采用開挖修復(fù)[3]。

3.1 管道開挖修復(fù)

排水管道開挖修復(fù)是指采用開挖換管的方式進行排水管道修復(fù)的方法。開挖修復(fù)可適用于所有排水管道的結(jié)構(gòu)性缺陷修復(fù)。具體做法需參照《城鎮(zhèn)排水工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（DG/TJ08-2110-2012）、《給排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50268-2008）等相關(guān)規(guī)范、規(guī)程執(zhí)行。

3.2 管道非開挖修復(fù)

非開挖修復(fù)適用于管徑范圍500-2000mm的排水管道結(jié)構(gòu)性缺陷修復(fù)。分為局部非開挖修復(fù)和整體非開挖修復(fù)兩種，其中：局部非開挖修復(fù)適用于缺陷集中于某個部位的場合，整體非開挖修復(fù)適用于損壞部位分布較廣的場合。目前國內(nèi)常用的非開挖修復(fù)方式主要有紫外光固化內(nèi)襯修復(fù)、不銹鋼快速鎖修復(fù)、CIPP局部修復(fù)、碎裂管法修復(fù)、管盾修復(fù)等。

4 明渠、箱涵及河道排口清污分流

從源頭控制污水向城市水體排放是整治河道黑臭水體最有效的工程措施，也是其他技術(shù)措施的前提。

基本所有提質(zhì)增效項目總體思路都是以治理雨水排放通道內(nèi)的污水及合流排口為核心任務(wù)，摸清明渠、箱涵及河道的污水及合流排口數(shù)量、位置，通過排口往上游溯源，梳理排水管道性質(zhì)、走向及服務(wù)范圍，調(diào)查其服務(wù)范圍內(nèi)排水單元的排水性質(zhì)，對范圍內(nèi)排水單元按進行雨污分流建設(shè)，從源頭將雨污水分離開來。

對于直接排至河道的污水管道，常規(guī)做法是沿河敷設(shè)截污管道，將其污水截污至下游污水主管，

原有合流制系統(tǒng)全部改造為分流制系統(tǒng)難度較大時，可適當(dāng)提高截流倍數(shù)，或設(shè)置調(diào)初期雨水調(diào)蓄池，盡可能少的讓污水進入河道。但需合理設(shè)置溢流堰標(biāo)高，合理設(shè)置防倒流措施。大多數(shù)城市截流井改造難以達到溢流堰標(biāo)高高于洪水位的要求，在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常在洪水位時出現(xiàn)河水倒灌至截流井的情況，影響到正常污水的收集。而且在內(nèi)河水位較高的情況下，如溢流堰抬高到洪水位以上，會影響到雨水的正常排放。實際應(yīng)用中，可采用溢流堰+電動閥式截污井，當(dāng)水位超過設(shè)定時，浮球液位計發(fā)出指令關(guān)閉電動閥，從而防止河水倒灌。或者在出口加裝鴨嘴閥、拍門等裝置，采用提升泵進行強排措施[4]。

污水處理提質(zhì)增效，本質(zhì)還是雨污分流，核心指導(dǎo)思想是溯源截污，污水管網(wǎng)及設(shè)施的梳理和調(diào)研是前期重要的工作，在充分了解研究區(qū)域現(xiàn)狀情況下，從公共管網(wǎng)和排水單元入手，完善排水設(shè)施，修復(fù)排水管道結(jié)構(gòu)性缺陷，徹底解決河道污水排口后，提質(zhì)增效才能取得較好效果。