長(zhǎng)江大保護(hù)試點(diǎn)城市廠(chǎng)網(wǎng)一體化監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建
——以岳陽(yáng)市湖濱片區(qū)為例

孔祥文

（上?？睖y(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200335）

0 引言

2018 年 1 月 16 日，在國(guó)家發(fā)改委基礎(chǔ)司主持召開(kāi)長(zhǎng)江沿線(xiàn)湖北、湖南、江西、安徽四省污水處理等項(xiàng)目協(xié)調(diào)推進(jìn)會(huì)上，作為長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶重要節(jié)點(diǎn)城市，岳陽(yáng)市被確定為長(zhǎng)江大保護(hù)首批四個(gè)試點(diǎn)城市之一。2019 年 2 月 12 日岳陽(yáng)市政府開(kāi)具了《關(guān)于委托三峽集團(tuán)長(zhǎng)江大保護(hù)岳陽(yáng)市項(xiàng)目部先期實(shí)施中心城區(qū)污水系統(tǒng)綜合治理 PPP 項(xiàng)目工程的函》，確定 PPP 項(xiàng)目中的湖濱管網(wǎng)、臨港望岳路排水改造、臨港安居小區(qū)雨污分流改造、東風(fēng)湖清淤、東風(fēng)湖青年堤調(diào)蓄池 5 個(gè)子項(xiàng)目先期開(kāi)工建設(shè)。2019 年 3 月30 日，岳陽(yáng)市中心城區(qū)污水系統(tǒng)綜合治理工程 PPP項(xiàng)目先期實(shí)施工程建設(shè)動(dòng)員會(huì)在東風(fēng)湖建設(shè)工地成功召開(kāi)，標(biāo)志著長(zhǎng)江大保護(hù)岳陽(yáng)市先行先試項(xiàng)目取得突破性的進(jìn)展，邁出實(shí)質(zhì)性一步[1]。為了配合岳陽(yáng)市湖濱片區(qū)廠(chǎng)網(wǎng)一體綜合治理工程，探索長(zhǎng)江大保護(hù)試點(diǎn)城市“廠(chǎng)網(wǎng)河（湖）岸一體”的先進(jìn)排水模式，同時(shí)為長(zhǎng)江大保護(hù)后續(xù)項(xiàng)目積累可持續(xù)、可復(fù)制、可推廣的根本改善城市水環(huán)境質(zhì)量的成果與經(jīng)驗(yàn)，本研究在岳陽(yáng)實(shí)地調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和人工監(jiān)測(cè)的技術(shù)手段，提出廠(chǎng)網(wǎng)一體化監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建。

1 岳陽(yáng)市湖濱片區(qū)概況

長(zhǎng)江大保護(hù)岳陽(yáng)市湖濱污水系統(tǒng)收集管網(wǎng)完善工程項(xiàng)目片區(qū)位于岳陽(yáng)市中心城區(qū)西南部，區(qū)位如圖 1 所示，片區(qū)西至洞庭湖，東至趕山路，北至南湖，南至新旺村，總面積共 23.02 km2，范圍如圖2 所示。項(xiàng)目工程范圍包括八仙臺(tái)片區(qū)，太平咀片區(qū)，以及岳陽(yáng)縣西北部分區(qū)域，建成區(qū)排水體制以雨污分流為主，管網(wǎng)普及率約為 90%，到 2021 年建成區(qū)管網(wǎng)普及率可達(dá)到 95%。

2 建設(shè)需求及監(jiān)測(cè)目標(biāo)

圖 1 岳陽(yáng)市湖濱片區(qū)區(qū)位圖

圖 2 岳陽(yáng)市湖濱片區(qū)范圍圖

排水管網(wǎng)和污水處理廠(chǎng)是城市排水系統(tǒng)的重要組成部分，其安全、高效、協(xié)調(diào)運(yùn)行對(duì)于保護(hù)城市水環(huán)境極為重要。廠(chǎng)網(wǎng)一體化運(yùn)營(yíng)不僅符合城市排水系統(tǒng)的特性，也更有利于城市水環(huán)境的保護(hù)。在岳陽(yáng)市湖濱片區(qū)建立污水管網(wǎng)多指標(biāo)、全過(guò)程監(jiān)測(cè)的廠(chǎng)網(wǎng)一體化監(jiān)測(cè)體系，能夠加強(qiáng)對(duì)排水戶(hù)的監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)偷排、漏排、入流入滲等問(wèn)題并對(duì)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)提前預(yù)警，快速溯源定位，提升排水管網(wǎng)精細(xì)化管理能力，保障污水處理廠(chǎng)安全運(yùn)行，支撐湖濱片區(qū)水環(huán)境治理及排水系統(tǒng)長(zhǎng)期安全、高效的運(yùn)營(yíng)及管理。構(gòu)建岳陽(yáng)市水環(huán)境智能感知網(wǎng)，通過(guò)全過(guò)程、長(zhǎng)期、有效的監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)岳陽(yáng)市城市水環(huán)境全生命周期管理，為岳陽(yáng)市智慧水務(wù)平臺(tái)提供數(shù)據(jù)支撐[2]，并為長(zhǎng)江大保護(hù)其他試點(diǎn)城市提供參考?；谏鲜鲂枨螅瑯?gòu)建岳陽(yáng)市湖濱片區(qū)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)。

2.1 加強(qiáng)對(duì)排水戶(hù)的監(jiān)管

企業(yè)偷排、漏排的短時(shí)高濃度污水，進(jìn)入污水管網(wǎng)到達(dá)污水處理廠(chǎng)后，會(huì)對(duì)污水處理廠(chǎng)的正常運(yùn)行造成沖擊，導(dǎo)致污水處理廠(chǎng)非正常運(yùn)行。企業(yè)偷排行為，歷時(shí)短、隨機(jī)性強(qiáng)、難以通過(guò)常規(guī)方法進(jìn)行監(jiān)管和現(xiàn)場(chǎng)取證。對(duì)重點(diǎn)排水戶(hù)排水水量、水質(zhì)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，在偷排、漏排事件發(fā)生時(shí)，可快速確認(rèn)排放源，及時(shí)采取有效的應(yīng)急措施。

2.2 提高對(duì)事故預(yù)警預(yù)報(bào)的能力

偷排、管道坍塌堵塞、入流入滲、污水冒溢事故的發(fā)生，對(duì)環(huán)境和污水處理廠(chǎng)運(yùn)行影響很大。城市地下污水管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，偷排、坍塌、堵塞、入流入滲事故不易及時(shí)發(fā)現(xiàn)，也難以快速定位。對(duì)于重點(diǎn)區(qū)域、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、污水冒溢點(diǎn)的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)偷排、冒溢、堵塞、入流入滲等問(wèn)題，提前預(yù)警，快速追溯問(wèn)題源頭，及時(shí)處置，盡可能降低事故損失，保障污水處理廠(chǎng)運(yùn)行安全。通過(guò)長(zhǎng)期在線(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的積累，也能夠提前預(yù)測(cè)潛在隱患，避免事故的發(fā)生。

2.3 提高管網(wǎng)長(zhǎng)期運(yùn)行管理水平

岳陽(yáng)市排水管網(wǎng)運(yùn)行效率普遍偏低，老舊管道破損嚴(yán)重，部分地區(qū)存在管網(wǎng)混接、錯(cuò)接、沉降現(xiàn)象。污水輸送能力低，易于造成管網(wǎng)溢流，導(dǎo)致環(huán)境污染。同時(shí)，外水的入流入滲，增加了污水處理廠(chǎng)的運(yùn)行負(fù)荷。為了提高建成區(qū)污水收集水平和設(shè)備的運(yùn)行效率，降低污水輸送成本和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，確保污水管網(wǎng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行，需要通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)了解管網(wǎng)的整體情況，及時(shí)對(duì)管網(wǎng)的運(yùn)行狀況進(jìn)行評(píng)估。通過(guò)對(duì)長(zhǎng)期積累的運(yùn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，評(píng)估管網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行能力，及時(shí)發(fā)現(xiàn)污水管網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)；針對(duì)堵塞、沉積、破損和入流入滲等問(wèn)題，有針對(duì)性地制定日常巡檢養(yǎng)護(hù)計(jì)劃，提高整體養(yǎng)護(hù)管理水平；加強(qiáng)管網(wǎng)功能管理，制定有效的應(yīng)急預(yù)案及預(yù)防措施，提高風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力。

2.4 提高排水系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)度能力和安全運(yùn)行水平

污水管網(wǎng)、泵站與污水處理廠(chǎng)的聯(lián)合運(yùn)行和統(tǒng)一調(diào)度，是實(shí)現(xiàn)廠(chǎng)網(wǎng)一體化管理新模式，是確保城市污水系統(tǒng)安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行的重要途經(jīng)，也是城市污水處理系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式發(fā)展的必然趨勢(shì)。基于管網(wǎng)地理信息數(shù)據(jù)，結(jié)合在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和人工檢測(cè)數(shù)據(jù)，能夠充分掌握污水管網(wǎng)運(yùn)行狀況，全面掌握片區(qū)內(nèi)污水管網(wǎng)的流量、排水戶(hù)排放量、入流入滲水量、管道充滿(mǎn)度、淤積堵塞、損壞與滲漏情況等運(yùn)行信息。在充分掌握污水管網(wǎng)水量和水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律的基礎(chǔ)上，完善管網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度分析，及時(shí)預(yù)測(cè)及評(píng)估突發(fā)事件對(duì)于污水系統(tǒng)的影響，加強(qiáng)對(duì)泵站等設(shè)施的調(diào)控，提高管網(wǎng)的運(yùn)行能力，維持污水處理廠(chǎng)各時(shí)段進(jìn)廠(chǎng)負(fù)荷均衡，保證污水處理廠(chǎng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

3 監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建

3.1 監(jiān)測(cè)思路

根據(jù)污水排放收集處理過(guò)程，岳陽(yáng)市湖濱片區(qū)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)按照廠(chǎng)網(wǎng)一體化的思路，從排放源、管網(wǎng)、泵站、污水處理廠(chǎng)全過(guò)程考慮布點(diǎn)方案，點(diǎn)位如圖 3 所示。

圖 3 廠(chǎng)網(wǎng)一體化監(jiān)測(cè)點(diǎn)位

排放源監(jiān)測(cè)主要針對(duì)片區(qū)內(nèi)重點(diǎn)的排水戶(hù)和小區(qū)，在其市政管網(wǎng)接入點(diǎn)安裝流量計(jì)和電導(dǎo)率水質(zhì)儀，對(duì)排水戶(hù)排放的污水水量和水質(zhì)進(jìn)行在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，并進(jìn)行定期人工采樣檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和定位偷排和超標(biāo)排放情況，對(duì)污水處理廠(chǎng)安全運(yùn)行及時(shí)預(yù)警。

對(duì)污水管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的流量和液位監(jiān)測(cè)可以對(duì)排水戶(hù)的污水排放和沿程污水接入情況進(jìn)行監(jiān)控，也可以支持泵站的應(yīng)急調(diào)度運(yùn)行[3]。

對(duì)泵站前池進(jìn)行液位和水質(zhì)監(jiān)測(cè)、出水口進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)，可以監(jiān)控上游來(lái)水水量和水質(zhì)，提前預(yù)報(bào)管網(wǎng)水量和水質(zhì)異常波動(dòng)，以便污水處理廠(chǎng)及時(shí)進(jìn)行工藝調(diào)控，提高污水處理廠(chǎng)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急能力，保證污水處理廠(chǎng)的高效、穩(wěn)定運(yùn)行。

在污水處理廠(chǎng)的進(jìn)/出水口安裝水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)站，檢測(cè) COD，SS，氨氮，總磷，總氮水質(zhì)指標(biāo)，保障污水廠(chǎng)運(yùn)行安全并為環(huán)保監(jiān)管提供參考數(shù)據(jù)[4-7]。

3.2 監(jiān)測(cè)原則

按照廠(chǎng)網(wǎng)一體化的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建思路，實(shí)現(xiàn)對(duì)湖濱片區(qū)污水管網(wǎng)中水量、水質(zhì)實(shí)際情況全面掌控，需要進(jìn)行液位、流量和水質(zhì)等指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的布置應(yīng)體現(xiàn)以下原則：

1）結(jié)合實(shí)際。根據(jù)需求目標(biāo)和排水系統(tǒng)實(shí)際情況布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，針對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象特性確定監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

2）重點(diǎn)優(yōu)先。監(jiān)測(cè)點(diǎn)選擇過(guò)程中，優(yōu)先考慮管網(wǎng)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的區(qū)域。

3）在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和人工檢測(cè)相結(jié)合。以在線(xiàn)監(jiān)測(cè)設(shè)備為主，輔以定期人工檢測(cè)。

4）機(jī)動(dòng)輪換。根據(jù)監(jiān)測(cè)目標(biāo)的需要，結(jié)合監(jiān)測(cè)體系整體框架，制定合理點(diǎn)位輪換計(jì)劃。

3.3 監(jiān)測(cè)方案

為滿(mǎn)足長(zhǎng)江大保護(hù)岳陽(yáng)市湖濱片區(qū)構(gòu)建廠(chǎng)網(wǎng)一體化監(jiān)測(cè)體系的實(shí)際需求，監(jiān)測(cè)內(nèi)容主要分為排放源、分支節(jié)點(diǎn)、主干節(jié)點(diǎn)、泵站及污水處理廠(chǎng)等監(jiān)測(cè)，共 5 個(gè)部分，整體監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方案如圖 4 所示。

圖 4 污水管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)分布示意圖

3.3.1 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)匯總

為構(gòu)建湖濱片區(qū)監(jiān)測(cè)體系，結(jié)合片區(qū)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)設(shè)備實(shí)際情況，初步布設(shè) 40 臺(tái)流量計(jì)、1 臺(tái)多參數(shù)水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)站、24 臺(tái)液位計(jì)、11 臺(tái)電導(dǎo)率水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀、1 套攝像頭，共計(jì) 77 臺(tái)監(jiān)測(cè)設(shè)備，如表 1 所示。后期將結(jié)合岳陽(yáng)市智慧水務(wù)運(yùn)營(yíng)體系建設(shè)，逐步升級(jí)、完善、優(yōu)化湖濱片區(qū)監(jiān)測(cè)體系。

表 1 監(jiān)測(cè)布點(diǎn)設(shè)計(jì)數(shù)量統(tǒng)計(jì) 臺(tái)

3.3.2 排放源監(jiān)測(cè)點(diǎn)

岳陽(yáng)市湖濱片區(qū)共有 4 家企業(yè)，為實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)企業(yè)排放的污水水量和水質(zhì)情況，在每家企業(yè)污水排出口處分別安裝 1 臺(tái)流量計(jì)和 1 臺(tái)電導(dǎo)率水質(zhì)儀。在監(jiān)測(cè)體系建立初期，在排口處每天人工取樣 1 次，連續(xù) 1 周，之后每月定期取樣 1 次，進(jìn)行人工化驗(yàn)，對(duì)其排水水質(zhì)進(jìn)行定期檢測(cè)，主要監(jiān)測(cè)水質(zhì)指標(biāo)有 pH，溶解氧，電導(dǎo)率，COD，SS，氨氮，總磷，總氮及各企業(yè)特征污染物等指標(biāo)。湖濱片區(qū)共有小區(qū)、學(xué)校和公共單位 30 個(gè)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研的情況，污水主要是生活污水，排放量相對(duì)規(guī)律、穩(wěn)定，因此采取 2 周短期定點(diǎn)監(jiān)測(cè)，然后輪換的方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，逐步覆蓋全部小區(qū)，共 2 臺(tái)流量計(jì)。

3.3.3 污水管網(wǎng)分支監(jiān)測(cè)點(diǎn)

對(duì)于湖濱片區(qū)內(nèi)主要的 17 個(gè)污水匯水子片區(qū)，為掌握各子片區(qū)污水管網(wǎng)運(yùn)行狀況，在其進(jìn)入主干管網(wǎng)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)處安裝液位計(jì)，共安裝 17 臺(tái)液位計(jì)。

3.3.4 污水主干管網(wǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)

為系統(tǒng)監(jiān)測(cè)湖濱片區(qū)污水管網(wǎng)運(yùn)行狀況，快速聚焦出現(xiàn)管網(wǎng)異常的問(wèn)題街區(qū)，根據(jù)湖濱片區(qū)污水管網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，結(jié)合污水管網(wǎng)分支監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置，經(jīng)分析，在污水主干管網(wǎng)選擇 27 個(gè)重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行流量監(jiān)測(cè)，共安裝 27 臺(tái)流量計(jì)。

3.3.5 泵站監(jiān)測(cè)點(diǎn)

根據(jù)設(shè)計(jì)方案，管網(wǎng)改造后一共有 7 個(gè)泵站。為評(píng)估泵站上游污水匯水區(qū)污水管網(wǎng)運(yùn)行情況，在每個(gè)泵站進(jìn)水口安裝 1 臺(tái)液位量計(jì)和 1 臺(tái)電導(dǎo)率水質(zhì)儀，出口安裝 1 臺(tái)流量計(jì)。在監(jiān)測(cè)體系建立初期，在泵站進(jìn)水口每天取樣 1 次，連續(xù) 1 周，之后每月定期取樣 1 次，進(jìn)行人工化驗(yàn)，主要監(jiān)測(cè)水質(zhì)指標(biāo)有：pH，溶解氧，電導(dǎo)率，COD，SS，氨氮，總磷，總氮。

3.3.6 污水處理廠(chǎng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)

在污水處理廠(chǎng)進(jìn)水口安裝 1 臺(tái)多參數(shù)水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)站，檢測(cè)溫度、pH、溶解氧、電導(dǎo)率、固體懸浮物、氨氮、總磷、總氮、COD 等指標(biāo)。為確保水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)站的運(yùn)行安全，在水質(zhì)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)站位置安裝視頻監(jiān)控設(shè)備。在污水處理廠(chǎng)出口處人工水質(zhì)采樣檢測(cè)每月定期取樣 1 次，進(jìn)行人工化驗(yàn)，監(jiān)測(cè)污水處理廠(chǎng)污水排放情況，主要監(jiān)測(cè)水質(zhì)指標(biāo)有：pH，溶解氧，電導(dǎo)率，COD，SS，氨氮，總磷，總氮。

4 結(jié)語(yǔ)

岳陽(yáng)市湖濱片區(qū)監(jiān)測(cè)體系規(guī)劃建設(shè) 77 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，根據(jù)污水排放收集處理過(guò)程，按照廠(chǎng)網(wǎng)一體化的思路，構(gòu)建片區(qū)范圍內(nèi)從排放源、管網(wǎng)、泵站、污水處理廠(chǎng)的全過(guò)程的排水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)體系，分析流量、液位和水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，總結(jié)污水系統(tǒng)的排水規(guī)律和特征，評(píng)估片區(qū)內(nèi)污水收集、偷排漏排、管網(wǎng)負(fù)荷與運(yùn)行、入流入滲等情況，為工程建設(shè)效果的考核評(píng)估提供有力的數(shù)據(jù)支撐。經(jīng)過(guò)一定時(shí)期的數(shù)據(jù)積累，不僅可以為岳陽(yáng)市智慧水務(wù)平臺(tái)決策支持系統(tǒng)的模型構(gòu)建和參數(shù)率定提供重要數(shù)據(jù)支撐，還可以與模型分析結(jié)果相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)污水管網(wǎng)全面監(jiān)控。

科學(xué)、合理、有效的廠(chǎng)網(wǎng)一體化在線(xiàn)監(jiān)測(cè)體系，是智慧水務(wù)平臺(tái)建設(shè)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，也是探索長(zhǎng)江大保護(hù)試點(diǎn)城市“廠(chǎng)網(wǎng)河（湖）岸一體” 的先進(jìn)排水模式的首要工作之一。通過(guò)岳陽(yáng)市湖濱片區(qū)廠(chǎng)網(wǎng)一體化監(jiān)測(cè)構(gòu)建，為長(zhǎng)江大保護(hù)后續(xù)項(xiàng)目積累可持續(xù)、可復(fù)制、可推廣的根本改善城市水環(huán)境質(zhì)量的成果與經(jīng)驗(yàn)。

長(zhǎng)江大保護(hù)試點(diǎn)城市廠(chǎng)網(wǎng)一體化在線(xiàn)監(jiān)測(cè)體系構(gòu)建應(yīng)從城市層級(jí)統(tǒng)一規(guī)劃設(shè)計(jì)監(jiān)測(cè)布點(diǎn)方案；結(jié)合工程進(jìn)度實(shí)際情況，分階段、分步驟實(shí)施布設(shè)監(jiān)測(cè)設(shè)備；從試點(diǎn)城市水環(huán)境綜合治理的實(shí)際需求出發(fā)，急用先建，在線(xiàn)監(jiān)測(cè)與人工檢測(cè)相結(jié)合，由定性到定量，逐步完善監(jiān)測(cè)體系。