污水處理在城市給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)中的應(yīng)用研究

白凡玉

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

0 引言

城市給排水是城市水資源管控的基礎(chǔ)工程，它的運(yùn)行質(zhì)量和效率直接關(guān)系城市潔凈水使用和污、廢水集中處理的效果，關(guān)系到市民的正常生產(chǎn)生活和周邊自然環(huán)境的保持。隨著城市人口數(shù)量的增加和城市的繁榮發(fā)展，每天城市污水處理環(huán)節(jié)中需要收集和處理的污廢水量不斷上升，不少城市原有的污水處理廠、污水收集管網(wǎng)已經(jīng)不堪重負(fù)，進(jìn)行二期建設(shè)勢(shì)在必行。如何增強(qiáng)污水處理環(huán)節(jié)的運(yùn)行效果是城市給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)的重點(diǎn)內(nèi)容。

1 城市給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)中污水處理環(huán)節(jié)現(xiàn)狀

目前，很多城市的給排水系統(tǒng)規(guī)劃和設(shè)計(jì)時(shí)并未做雨水和污水的收集管道分離，雨水被城市污水收集管網(wǎng)一同帶入污水處理廠，不僅造成污水處理廠的處理壓力在多雨季節(jié)驟增，還導(dǎo)致大量的雨水資源被浪費(fèi)。這樣的城市給排水規(guī)劃和設(shè)計(jì)直接降低了城市水管理的能效，不利于城市的進(jìn)一步建設(shè)和發(fā)展，也對(duì)建設(shè)生態(tài)城市產(chǎn)生了阻礙。想要進(jìn)一步提升城市污水處理能力，做好城市給排水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)十分有必要。除了雨污未分離外，目前很多城市的給排水基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中還存在排水收集管網(wǎng)管道直徑過小、管道淤塞、下水井排布不均衡等問題，導(dǎo)致在降雨頻繁的季節(jié)極易在短時(shí)間內(nèi)形成城市內(nèi)澇，對(duì)市民正常的生活、出行造成影響。雨水在城市內(nèi)澇的情況下不通過無數(shù)處理系統(tǒng)直接進(jìn)入城市內(nèi)湖泊、河流時(shí)，容易攜帶大量的雜物、污染物進(jìn)入水體，造成城市水體污染。

2 污水處理在城市給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)中的具體應(yīng)用

2.1 城市污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

城市中的居民生活、工業(yè)生產(chǎn)每天都會(huì)產(chǎn)生大量污廢水，這些不同源頭的污廢水在排放量、污染物種類、污染物濃度等方面都有較大的差異，進(jìn)行統(tǒng)一處理的難度較大，處理出水質(zhì)量也難以控制。因此，在城市給排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)或污水處理環(huán)節(jié)二期建設(shè)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮分流處理。對(duì)城市工業(yè)生產(chǎn)廢水進(jìn)行工業(yè)園區(qū)的就地處理，根據(jù)生產(chǎn)工藝、污染物排放種類和比例應(yīng)用更有針對(duì)性的處理工藝；對(duì)城市居民生活污水進(jìn)行就地處理或集中處理，搭配必要的中水回用裝置，對(duì)處理后達(dá)標(biāo)部分的出水進(jìn)行再利用；對(duì)雨水進(jìn)行分流管理，建設(shè)綠化帶及雨水收集裝置，加快城市道路上的雨水下滲速度，避免形成過大的地表徑流，建設(shè)相應(yīng)的生態(tài)濕地等作為雨水的處理和回收利用方式，這些都是可以降低城市污廢水排放總量的規(guī)劃和設(shè)計(jì)方式。城市給排水工程規(guī)劃時(shí)需要考慮供水區(qū)域的用水峰谷值，考慮排水區(qū)域的排水峰谷值，合理規(guī)劃水資源的應(yīng)用，合理配置污廢水處理資源。

2.2 提高給排水管網(wǎng)設(shè)計(jì)工藝

給排水管網(wǎng)是關(guān)系到城市供水工作和排水工作效率的基礎(chǔ)設(shè)施，現(xiàn)有的給排水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)大多在十幾年前，無論是管網(wǎng)直徑尺寸，還是管網(wǎng)施工材料，都是按照當(dāng)時(shí)城市發(fā)展和科技水平進(jìn)行設(shè)計(jì)和使用的，大多已經(jīng)不適應(yīng)城市當(dāng)前的發(fā)展需求。常見的情況就是供水水壓不足、排水管網(wǎng)淤塞、降雨時(shí)段城市內(nèi)澇，這些都嚴(yán)重影響城市的供水和排水能力，影響城市污水處理系統(tǒng)中的污水收集和傳輸能力，不利于污水處理廠的運(yùn)行。因此，在新城區(qū)給排水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)或老城區(qū)給排水工程二期改造的過程中，給排水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)工藝都需要進(jìn)行相應(yīng)的升級(jí)，包括但不限于管網(wǎng)直徑尺寸、主干管道數(shù)量等。目前，城市給排水工程的規(guī)劃和設(shè)計(jì)目標(biāo)是能夠保證在一條主干管道故障的情況下，備用主干管道能夠以不低于70%的體量進(jìn)行水體傳輸，保證供水和排水的正常運(yùn)行；城市雨水收集管道能夠保證雨水收集時(shí)間在5min 之內(nèi)。但實(shí)際操作過程中，城市雨水收集管道的設(shè)計(jì)和規(guī)劃始終存在著一些問題，很難達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，這也是城市內(nèi)澇問題比較嚴(yán)重的原因之一。

2.3 提高污水處理工藝

目前，我國(guó)大多數(shù)城市選擇使用活性污泥法進(jìn)行城市生產(chǎn)生活污廢水的處理，這種處理工藝主要利用曝氣裝置創(chuàng)造有氧區(qū)和缺氧區(qū)，輔助活性污泥中的微生物將污水中有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，然后促使活性污泥在沉淀池中與上清液進(jìn)行分離，實(shí)現(xiàn)污泥排放和出水排放。在活性污泥法處理過程中，污泥中微生物的活性和污泥膨脹情況直接影響污水的處理效果，且這種處理工藝的抗沖擊能力有限，在面對(duì)突然增大的污水量時(shí)較難有穩(wěn)定的處理出水質(zhì)量。而且，活性污泥法的應(yīng)用需要特殊的污泥回流裝置將下沉到沉淀池中的污泥重新投入曝氣池中，保證曝氣池中活性污泥的量和工作質(zhì)量，因此，活性污泥法的使用過程中能源消耗較大。在城市的工業(yè)廢水和生活污水處理中，可生化性較高的污廢水比較適合使用包括活性污泥法在內(nèi)的生物處理工藝，但可生化性較低的污廢水比較適合處理后再使用生物處理工藝，或直接采用膜處理工藝等物理、化學(xué)處理工藝，總之，污水處理工藝應(yīng)根據(jù)污廢水的實(shí)際處理需求選擇。整個(gè)城市的污廢水混在一起進(jìn)行處理的出水效果較難保證，在城市工業(yè)廢水、生活污水、雨水分流處理的前提下，因地制宜選擇處理工藝的效果比較理想。

2.4 加強(qiáng)對(duì)污水處理環(huán)節(jié)的監(jiān)督和管理

城市環(huán)境保護(hù)部門要做好與城市給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)和管理部門的合作，建立健全的污水處理監(jiān)督管理制度，對(duì)工業(yè)園區(qū)工業(yè)廢水定點(diǎn)排放加強(qiáng)監(jiān)管，對(duì)城市生活污水就地處理質(zhì)量和回用中水水質(zhì)進(jìn)行定期監(jiān)管，對(duì)城市雨水收集處理環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督管理，確保城市各種污廢水的處理都達(dá)到需求標(biāo)準(zhǔn)，都能夠獲得較為理想的處理效果。城市環(huán)境保護(hù)部門要做好市政人員的教育培訓(xùn)工作，增強(qiáng)城市給排水領(lǐng)域中的工作人員環(huán)保意識(shí)，提高他們的專業(yè)水平和綜合素養(yǎng)，從而使城市的給排水工程能夠更加穩(wěn)定、健康地運(yùn)行，保證城市生產(chǎn)生活供水，也保證城市污廢水得到妥善處理。城市給排水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)中要對(duì)水資源消耗程度較高和水資源污染較為嚴(yán)重的區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)研究，配合環(huán)保部門和水務(wù)部門的工作，對(duì)耗水量較高的行業(yè)和企業(yè)加大用水費(fèi)用收繳，迫使行業(yè)和企業(yè)進(jìn)行技術(shù)革新，節(jié)約水資源，或在質(zhì)量允許的條件下從使用清潔水改為使用中水；對(duì)污水排放量較大的行業(yè)和企業(yè)加大污廢水排放的監(jiān)管，發(fā)現(xiàn)不達(dá)標(biāo)排放情況或偷排情況需進(jìn)行嚴(yán)肅處理，督促企業(yè)做好生產(chǎn)工藝優(yōu)化、生產(chǎn)設(shè)備更新?lián)Q代，提高末端廢水處理的質(zhì)量。同時(shí)，城市環(huán)保部門要加強(qiáng)污水處理的相關(guān)宣傳，充分調(diào)動(dòng)和發(fā)揮群眾力量，借助群眾的眼睛對(duì)高能耗、高污染區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)盯防，使人民群眾對(duì)污水處理重要性的認(rèn)識(shí)提高，增強(qiáng)人們的節(jié)水意識(shí)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)城市的水資源消耗降低，和整個(gè)城市污水排放總量的減低。

2.5 建設(shè)海綿城市

根據(jù)科學(xué)調(diào)查和研究數(shù)據(jù)可知，在自然界中，80%的雨水下滲到土壤之中，作為地下水的補(bǔ)充，20%的雨水以地表徑流的方式流失，進(jìn)入地表水系。但在城市系統(tǒng)中，這兩個(gè)數(shù)據(jù)是顛倒的。城市范圍內(nèi)80%的雨水以地表徑流的方式流失，進(jìn)入城市污水收集管網(wǎng)或直接進(jìn)入城市內(nèi)湖泊、河流，只有20%的雨水能夠下滲到地下水系之中。造成這種現(xiàn)象的原因是城市地面的大面積硬化處理，即大面積瀝青材料的使用。瀝青材料是一種非常優(yōu)質(zhì)的防水材料，使用這種材料鋪設(shè)道路，能夠有效保證道路不會(huì)在雨水、雪水的影響下變得松軟泥濘，提高城市交通的便利程度，但這種材料也大面積阻攔雨水的下滲，是造成雨水資源被浪費(fèi)的主要原因之一，也是造成城市內(nèi)澇、地下水持續(xù)虧空的主要原因之一。在新城區(qū)的建設(shè)和老城區(qū)的改造過程中，雨水收集管網(wǎng)應(yīng)當(dāng)從污水管網(wǎng)中分離出來，實(shí)現(xiàn)雨污分流，同時(shí)建設(shè)依附于城市綠化帶的雨水收集系統(tǒng)，并為雨水收集池配備相應(yīng)的污水處理設(shè)備。由于雨水中的污染物主要以樹枝、樹葉、塑料制品、灰塵等尺寸較大的物質(zhì)為主，針對(duì)雨水的污水處理設(shè)備以格柵、沉淀、過濾裝置為主。經(jīng)過處理的雨水在出水處接受水質(zhì)監(jiān)測(cè)，如果出水水質(zhì)達(dá)到中水回用標(biāo)準(zhǔn)，則可以直接進(jìn)入城市綠化、消防、道路清潔、公共廁所沖洗、車輛清洗等用水領(lǐng)域中，代替清潔水體進(jìn)行使用。如果經(jīng)過處理的雨水沒有通過中水回用標(biāo)準(zhǔn)的監(jiān)測(cè)，在其中發(fā)現(xiàn)其他的污染物，則這部分雨水需要進(jìn)入城市污水處理環(huán)節(jié)進(jìn)行處理后再進(jìn)行利用或排放。海綿城市的關(guān)鍵就在于對(duì)雨水資源的利用，給排水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)過程中要注意對(duì)路面雨水導(dǎo)流路線的設(shè)計(jì)，使雨水能夠順利進(jìn)入雨水收集管網(wǎng)，而不是在城市的低洼處淤積，形成城市內(nèi)澇。

3 結(jié)束語

城市給排水規(guī)劃設(shè)計(jì)是城市穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)展的前提，城市排水系統(tǒng)、管網(wǎng)設(shè)計(jì)規(guī)劃到位能夠有效減輕污水處理環(huán)節(jié)的壓力，提高出水水質(zhì)，提高水資源的利用率。城市給排水是建設(shè)生態(tài)城市、海綿城市的必要基礎(chǔ)，污水處理作為其中的一部分，設(shè)計(jì)和規(guī)劃的合理性、可行性十分重要，是減少水環(huán)境污染、土壤污染的主要力量。