南方城市污水處理系統(tǒng)效能評(píng)估與提質(zhì)增效策略制定

李一平，鄭 可，周玉璇，唐春燕，陳 霞，伍 彬，李金華，溫慧峰，蔣海磚

(1.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院，江蘇 南京 210098； 2.江蘇省水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，江蘇 南京 210012；3.南寧市勘測(cè)設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530022)

近年來(lái)，隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施逐漸完善，污水處理能力顯著提高，城市水環(huán)境質(zhì)量不斷改善，但合流制溢流、雨后河道黑臭等現(xiàn)象仍然普遍存在，污水處理廠進(jìn)水濃度低、實(shí)際收集率低、運(yùn)營(yíng)成本高等污水系統(tǒng)問(wèn)題頻繁出現(xiàn)[1-3]。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2019年，全國(guó)5 476座城鎮(zhèn)污水處理廠中，37.5%的污水處理廠進(jìn)水ρ(COD)<150 mg/L，污水處理量顯著提升，但進(jìn)水COD濃度卻下降了15%[4]。大量外水混入是污水處理廠進(jìn)水濃度低的主要原因之一。張建文[5]的研究表明，廣東梅州城區(qū)污水處理廠常年BOD5進(jìn)水濃度低于40 mg/L，大量外水混入污水管網(wǎng)，生活污水未得到有效收集；岳楨铻等[6]指出部分北方城市由于地?zé)崴湃牍芫W(wǎng)，供暖期污水處理廠進(jìn)水量上升，進(jìn)水濃度顯著下降。污水系統(tǒng)晴天生活污水輸送至污水處理廠COD的削減率高達(dá)50%～60%[7-8]，嚴(yán)重超出理論削減率[9-10]。外水入侵已成為全國(guó)各地污水系統(tǒng)的普遍現(xiàn)象[11-15]，污水管網(wǎng)壅水、溢流，高水位運(yùn)行等諸多系統(tǒng)癥結(jié)頻發(fā)[16-17]，污水處理廠進(jìn)水濃度低、運(yùn)行效率低下[18]。

為了提高城市生活污水集中收集效能，補(bǔ)齊污水管網(wǎng)等設(shè)施短板，為解決當(dāng)前城市水環(huán)境問(wèn)題提出新方向，2019年中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部(以下簡(jiǎn)稱(chēng)住建部)、生態(tài)環(huán)境部和國(guó)家發(fā)展改革委員會(huì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)三部委)聯(lián)合發(fā)布《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案(2019—2021年)》。文件以“基本消除城市黑臭水體”為目標(biāo)，以污水處理廠進(jìn)水BOD5濃度為考核指標(biāo)，盡快實(shí)現(xiàn)污水管網(wǎng)全覆蓋、全收集、全處理。本文以華南地區(qū)某市污水處理系統(tǒng)為例，對(duì)污水處理廠進(jìn)水濃度偏低的問(wèn)題進(jìn)行診斷分析，以期明確南方城市當(dāng)前污水處理系統(tǒng)提質(zhì)增效的主攻方向，“對(duì)癥下藥”，提出合理的應(yīng)對(duì)策略。

1 研究區(qū)概況與提質(zhì)增效總體思路

1.1 研究區(qū)概況

該市地處我國(guó)西南邊陲，位于廣西中部邕江兩岸，地形地貌以平原、丘陵為主。其水資源豐富，河流水系發(fā)達(dá)。降水較為豐富，多年平均降水量為1 441 mm，存在明顯的季節(jié)分布不均、干濕季分明的現(xiàn)象，雨季(4—9月)降水量占全年的70%～85%，5—8月易出現(xiàn)強(qiáng)降雨情況，其強(qiáng)降水日數(shù)占全年降雨日數(shù)的70%左右[19]。

本研究選取的污水處理廠(以下簡(jiǎn)稱(chēng)W廠)位于該市中心城區(qū)的西側(cè)，總服務(wù)面積為198.2 km2，服務(wù)人口164萬(wàn)人。區(qū)域城市地塊類(lèi)型較為復(fù)雜，以居民生活用地為主，且工業(yè)企業(yè)較多。區(qū)域共建設(shè)有1座污水處理廠和9座污水提升泵站，廠區(qū)于2019年8月完成擴(kuò)建，污水處理規(guī)模由原先的48萬(wàn)m3/d提升至72萬(wàn)m3/d。

W廠服務(wù)范圍涵蓋城市新老城區(qū)，排水體制為分流制與截流式合流制并存。隨著近年來(lái)雨污分流改造工作的進(jìn)行，目前分流制覆蓋面積約占總服務(wù)面積的80%。但由于管網(wǎng)錯(cuò)接混接[20]等一系列原因，污水處理廠進(jìn)水ρ(BOD5)均值僅為60 mg/L，高水位運(yùn)行等現(xiàn)象始終未得到有效解決，系統(tǒng)性問(wèn)題亟待協(xié)調(diào)梳理。在三部委提質(zhì)增效工作意見(jiàn)指導(dǎo)下，該市開(kāi)展了該污水處理廠“一廠一策”的提質(zhì)增效實(shí)施方案，對(duì)其污水系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)摸排、效能分析與問(wèn)題診斷，力求通過(guò)一系列工程措施完成污水處理廠提質(zhì)增效。

1.2 提質(zhì)增效總體思路

提質(zhì)增效方案制定的主要步驟包括資料收集、數(shù)據(jù)分析、片區(qū)診斷和措施實(shí)施。基于污水系統(tǒng)水量水質(zhì)數(shù)據(jù)，把握整體污水問(wèn)題，明確當(dāng)前污水系統(tǒng)提質(zhì)增效主攻方向，結(jié)合現(xiàn)狀管網(wǎng)普查資料，深入剖析各排水分區(qū)緊迫性，“對(duì)癥下藥”，完成關(guān)鍵問(wèn)題的整治與管理。技術(shù)路線見(jiàn)圖1。

a.資料收集?；A(chǔ)資料主要包括3個(gè)部分：研究區(qū)域內(nèi)各排水戶(hù)水表月供水量數(shù)據(jù)、工業(yè)源普查數(shù)據(jù)(排水水量水質(zhì)參數(shù))、污水提升泵站與污水處理廠長(zhǎng)序列進(jìn)出水量水質(zhì)數(shù)據(jù)和現(xiàn)有排水管網(wǎng)普查資料。

b.數(shù)據(jù)分析。采用控制單元[21]劃分方法劃分污水處理廠服務(wù)范圍。結(jié)合區(qū)域內(nèi)的河網(wǎng)水系、地塊性質(zhì)等實(shí)際情況，以污水處理廠、污水提升泵站和污水主管為節(jié)點(diǎn)，劃定多級(jí)控制單元?；谌丝诤凸┡潘克|(zhì)數(shù)據(jù)，計(jì)算所劃分的各級(jí)控制單元的管網(wǎng)水量效能與負(fù)荷效能，計(jì)算公式分別如下：

(1)

(2)

式中：η1為控制單元水量效能；Qw為該控制單元節(jié)點(diǎn)(污水處理廠、污水泵站或污水干管)收集到的污水量；Qr為該控制單元實(shí)際產(chǎn)生的污水量，包括工業(yè)廢水和生活污水，生活污水用供水表數(shù)據(jù)折算得到，工業(yè)廢水以工業(yè)源普查數(shù)據(jù)為準(zhǔn)；η2為控制單元負(fù)荷效能；PLw為控制單元節(jié)點(diǎn)收集到的污水污染負(fù)荷，以COD和NH3-N為主要研究對(duì)象；PLr為控制單元實(shí)際產(chǎn)生的污染負(fù)荷；Cw為控制單元節(jié)點(diǎn)進(jìn)水水質(zhì)濃度；PEr為用水人口；DPL為人均污染物排放量(基于第一次全國(guó)污染源普查結(jié)果[22])，COD和NH3-N分別取62g/d、8.4g/d；N工業(yè)為各工業(yè)源產(chǎn)生的污染負(fù)荷，利用工業(yè)源普查數(shù)據(jù)計(jì)算得到。

圖1 技術(shù)路線

c.片區(qū)診斷。根據(jù)效能評(píng)估結(jié)果對(duì)控制單元污水系統(tǒng)問(wèn)題進(jìn)行定性分析，確定收集與輸送環(huán)節(jié)的整體管網(wǎng)情況，對(duì)各個(gè)控制單元開(kāi)展“源頭-過(guò)程-末端”全過(guò)程詳查，通過(guò)3級(jí)管網(wǎng)水量、水質(zhì)、水位連續(xù)監(jiān)測(cè)，確定各管段污水水質(zhì)基本情況。源頭監(jiān)測(cè)是對(duì)區(qū)域不同用水類(lèi)型地塊出水進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，確定區(qū)域生活污水水質(zhì)本底值情況；過(guò)程監(jiān)測(cè)包括片區(qū)3級(jí)管網(wǎng)水量水質(zhì)監(jiān)測(cè)與重點(diǎn)干管長(zhǎng)序列加密監(jiān)測(cè)，借助各種入滲入流計(jì)算方法，定位外水入侵嚴(yán)重片區(qū)，確定外水類(lèi)型；末端監(jiān)測(cè)為雨水、污水排口水位水量監(jiān)測(cè)，徹查管網(wǎng)錯(cuò)混接情況下的河水倒灌與污水直排現(xiàn)象。

d.措施實(shí)施。根據(jù)排查結(jié)果，從收集、輸送、提升、處理各環(huán)節(jié)采取并具體的工程措施與非工程措施，并結(jié)合效能評(píng)估結(jié)果，明晰各控制單元污水系統(tǒng)主要矛盾，確定主要問(wèn)題點(diǎn)位與整改優(yōu)先次序。

2 結(jié)果與分析

2.1 效能評(píng)估結(jié)果與問(wèn)題診斷

本文對(duì)片區(qū)內(nèi)2019年1月至2020年4月各用水戶(hù)水表數(shù)據(jù)以及同時(shí)期的污水提升泵站、污水處理廠進(jìn)水水量水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，選取COD、NH3-N作為主要水質(zhì)分析指標(biāo)。以污水提升泵站和污水主管服務(wù)區(qū)為節(jié)點(diǎn)，將污水處理廠服務(wù)范圍分成11個(gè)排水分區(qū)，詳見(jiàn)圖2。

促進(jìn)教師專(zhuān)業(yè)發(fā)展 21世紀(jì)以來(lái)，新一代的青年學(xué)子受社會(huì)多元文化的影響，需求愈發(fā)多樣化。在實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過(guò)程中，每一門(mén)學(xué)科已經(jīng)不是獨(dú)立的課程，在實(shí)際教學(xué)過(guò)程中為了能夠使高職院校課程規(guī)劃和教學(xué)更好地適應(yīng)時(shí)代發(fā)展，培養(yǎng)出時(shí)代需要的人才，教師在教學(xué)過(guò)程中必須更新教學(xué)觀念，樹(shù)立發(fā)展的思想，積極探索教學(xué)方法，從而滿(mǎn)足學(xué)生的需求和學(xué)校進(jìn)一步發(fā)展的需要。只有樹(shù)立了正確的發(fā)展思想，教師才能夠在專(zhuān)業(yè)知識(shí)、專(zhuān)業(yè)技術(shù)等方面不斷提高自身水平。

圖2 污水處理廠服務(wù)范圍與控制單元?jiǎng)澐?/p>

以污水處理廠實(shí)際進(jìn)水量水質(zhì)數(shù)據(jù)為依據(jù)，2019年1月至2020年4月研究區(qū)內(nèi)污水處理廠水量效能均大于100%，月平均值達(dá)160.3%。由此可知，污水處理廠實(shí)際進(jìn)水量遠(yuǎn)大于污水產(chǎn)生量，污水處理廠收集了大量的外水，外水混入現(xiàn)象嚴(yán)重。對(duì)于負(fù)荷效能，COD平均負(fù)荷效能為83.8%，NH3-N平均負(fù)荷效能為94.9%，污水處理廠基本完成了對(duì)收水范圍內(nèi)污染物的收集。

對(duì)污水處理廠服務(wù)區(qū)域內(nèi)各級(jí)控制單元水量水質(zhì)效能分別進(jìn)行計(jì)算(表1)，相較于污水處理廠整體水量水質(zhì)效能，各控制單元水量、負(fù)荷效能差異巨大。以負(fù)荷效能與水量效能之比是否大于1為基準(zhǔn)，可將所有控制單元分為高負(fù)荷(比值大于1)和低負(fù)荷(比值小于1)兩種，則高負(fù)荷片區(qū)僅有W06-2和W06-4，其余皆為低負(fù)荷片區(qū)。

表1 各級(jí)控制單元收集效能均值

高負(fù)荷片區(qū)W06-2、W06-4負(fù)荷效能達(dá)水量效能的1.1～1.4倍，兩個(gè)片區(qū)應(yīng)有大量高濃度工業(yè)廢水未計(jì)入統(tǒng)計(jì)，致使污染負(fù)荷產(chǎn)生量計(jì)算值過(guò)小，負(fù)荷效能遠(yuǎn)大于100%；W06-2水量效能尚未達(dá)100%，該片區(qū)還存在收水不完全的問(wèn)題。

對(duì)于低負(fù)荷片區(qū)可再細(xì)分為低水量低負(fù)荷片區(qū)和高水量低負(fù)荷片區(qū)，前者是單純的管網(wǎng)建設(shè)不完善，未收到實(shí)際產(chǎn)生的污水，導(dǎo)致污水直排，污水處理廠無(wú)法有效發(fā)揮收集處理功能；而后者的低負(fù)荷反映的卻是排水管網(wǎng)匯入了大量低濃度外水，管網(wǎng)輸水能力降低，產(chǎn)生了高水位運(yùn)行、污水外溢和污染物沿程沉降加快等現(xiàn)象。從當(dāng)前效能數(shù)據(jù)來(lái)看，W廠范圍內(nèi)高水量低負(fù)荷片區(qū)分布最廣，W03分區(qū)水量與水質(zhì)效能差距可達(dá)5倍，管網(wǎng)問(wèn)題極為突出。

2.2 片區(qū)排查

外水入侵是造成研究區(qū)污水處理廠進(jìn)水濃度低、運(yùn)行負(fù)荷高的問(wèn)題根源。為進(jìn)一步明確各片區(qū)污水管網(wǎng)主要問(wèn)題，對(duì)整個(gè)污水處理廠服務(wù)范圍開(kāi)展“源頭-過(guò)程-末端”的水量、水質(zhì)、水位監(jiān)測(cè)，同時(shí)配合管網(wǎng)排查和監(jiān)測(cè)，確定主要問(wèn)題與外水入侵主要來(lái)源與水量。以W廠高水量低負(fù)荷的典型分區(qū)W02為例，進(jìn)行片區(qū)排查診斷。

a.源頭。為核定研究區(qū)域地塊出水水質(zhì)特征，于2020年3—9月開(kāi)展研究區(qū)域內(nèi)典型排水戶(hù)地塊出水水質(zhì)加密監(jiān)測(cè)，主要包括重點(diǎn)工業(yè)企業(yè)、行政事業(yè)單位、居民生活、商服營(yíng)業(yè)4種類(lèi)型，按照收水范圍實(shí)際用水量占比選擇各類(lèi)型地塊數(shù)量，總計(jì)地塊112處，采樣在旱天進(jìn)行，水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)為COD和NH3-N(表1)。在居民生活地塊中，考慮城中村地塊人口構(gòu)成、內(nèi)部環(huán)境和排水設(shè)施的差別[23]，選取了8個(gè)城中村作為特別關(guān)注監(jiān)測(cè)類(lèi)型。監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，工業(yè)企業(yè)、城中村、居民小區(qū)、商服營(yíng)業(yè)、行政事業(yè)單位出水中ρ(COD)均值分別為381.4 mg/L、325.6 mg/L、255.6 mg/L、242.4 mg/L和219.9 mg/L。除工業(yè)用水和城中村外，其余類(lèi)型排水COD質(zhì)量濃度均低于江蘇省提質(zhì)增效目標(biāo)值260 mg/L，污水水質(zhì)在源頭處已呈現(xiàn)過(guò)低的趨勢(shì)，地塊內(nèi)部存在外水入侵的可能性。

b.過(guò)程。選取污水干管A線作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象。A線長(zhǎng)約1.5 km，沿線布置共6個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)歷時(shí)2個(gè)月。每天采集3次水樣，分別于中午(12：00—14：00、用水高峰)、傍晚(16:00—18:00、用水低峰)和夜晚(20:00—22:00、用水高峰)3個(gè)時(shí)段進(jìn)行。A線污水水質(zhì)與液位變化情況見(jiàn)圖3，圖3(a)是水質(zhì)沿程變化情況，而圖3(b)是液位隨時(shí)間變化情況。通過(guò)上下游節(jié)點(diǎn)流量的監(jiān)測(cè)，各水質(zhì)特征因子[24]比選，NH3-N作為測(cè)算結(jié)果數(shù)據(jù)最為穩(wěn)定，旱天該管段的入滲量在120～180 m3/h，外水(地下水)入滲占比為15%～21%。由圖3(b)可以看出，雨后兩天(7月29—30日)管網(wǎng)液位未下降，持續(xù)貯存大量雨水，由此可以判斷該片區(qū)管網(wǎng)存在明顯的雨污混接現(xiàn)象，計(jì)算得到入滲率(地下水、雨水)為32%～54%，單位長(zhǎng)度管道最大入滲量可達(dá)為7 600 t/km，雨水對(duì)當(dāng)前分流系統(tǒng)影響顯著，分流改造未產(chǎn)生效果。

c.末端。由于研究區(qū)排水體制為合流制、分流制交錯(cuò)，河岸沿線存在眾多不同類(lèi)型的排水口，而沿河截污系統(tǒng)又與河道排口相連，存在河水倒灌風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)排口水位的排查與監(jiān)測(cè)，共有244個(gè)排水口底標(biāo)高低于河道常水位(總計(jì)排口1 282個(gè))，而高水量低負(fù)荷片區(qū)W01、W02和W03河水淹沒(méi)排口占比均在25%以上，河水倒灌風(fēng)險(xiǎn)較大，因此河水是這3個(gè)片區(qū)外水的主要來(lái)源之一。

2.3 污水系統(tǒng)整治方案

綜合考慮各控制單元具體情況，現(xiàn)階段研究區(qū)的關(guān)鍵問(wèn)題是管網(wǎng)系統(tǒng)外水入滲整治，亟待對(duì)污水系統(tǒng)進(jìn)行完善、修復(fù)與改造，現(xiàn)階段整治工程可分為源頭、過(guò)程與末端3部分，主要治理措施如下：

(a)水質(zhì)

(b)液位

a.源頭。進(jìn)一步開(kāi)展源頭內(nèi)部的管網(wǎng)排查，地塊內(nèi)部的管網(wǎng)錯(cuò)混接也是外水入侵的重要原因，尤其是居民小區(qū)[25-26]，源頭內(nèi)部應(yīng)明確排水戶(hù)出水水質(zhì)和化糞池設(shè)置對(duì)出水水質(zhì)的削減作用，逐步采取整改措施，考慮到地塊外部的管網(wǎng)體制，宜從新城區(qū)外部已分流的小區(qū)與行政單位開(kāi)始。

b.過(guò)程。由于規(guī)劃與改造工程脫節(jié)，城市排水管網(wǎng)可能會(huì)出現(xiàn)排水體制“分-合”交錯(cuò)的情況，實(shí)際上污水系統(tǒng)仍表現(xiàn)為合流制，因此雨污分流改造未發(fā)揮功效[27]。W02、W04分區(qū)分流管網(wǎng)中存在一段合流暗渠，大量河水通過(guò)暗渠匯入污水系統(tǒng)，清污不分，稀釋污水濃度。開(kāi)展暗渠清污分離工程是提升分區(qū)管網(wǎng)效能的關(guān)鍵，建議在暗渠上游沿岸鋪設(shè)污水截污干管，禁止污水直排入渠，并在后期打開(kāi)暗渠，還原生態(tài)渠道。同時(shí)，根據(jù)已統(tǒng)計(jì)的排水管網(wǎng)錯(cuò)接混接狀況，建議優(yōu)先對(duì)W02、W03、W04、W05和W06-1分區(qū)的現(xiàn)狀錯(cuò)混接點(diǎn)進(jìn)行整治。

c.末端。選定W02、W03和W05分區(qū)作為排口河水倒灌問(wèn)題調(diào)查對(duì)象。完善排口檔案，對(duì)于有高風(fēng)險(xiǎn)河水倒灌排口，加建單向拍門(mén)。研究區(qū)域內(nèi)沿河居民排水口較多，總計(jì)518個(gè)，主要分布于W01、W02、W04和W06-1分區(qū)。建議對(duì)這4個(gè)分區(qū)優(yōu)先實(shí)施污水接管工程，重點(diǎn)整治城中村污水未接管現(xiàn)象，封堵沿河居民排口，將兩岸老舊小區(qū)、城中村居民生活污水接管至周邊市政污水管。

3 討論與建議

3.1 污水系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的合理選擇

污水設(shè)施覆蓋率、污水收集率、污水處理率一直作為我國(guó)污水處理系統(tǒng)評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)[25-26]，評(píng)價(jià)市政基礎(chǔ)設(shè)施的覆蓋與普及情況，評(píng)估污水是否有效得到收集。2010年，住建部頒布了《城鎮(zhèn)污水處理工作考核暫行辦法》，其中主要考核的指標(biāo)包括設(shè)施覆蓋率與城鎮(zhèn)污水處理率，2017年新辦法更新了污染物收集效能的評(píng)估?？梢?jiàn)關(guān)注重點(diǎn)逐漸由“水量比”轉(zhuǎn)變?yōu)椤八|(zhì)比”。實(shí)質(zhì)上，這反映出過(guò)去利用污水處理率評(píng)價(jià)城市污水收集效率存在明顯的問(wèn)題。污水處理率只能體現(xiàn)當(dāng)前污水處理廠收集處理水量與污水排放量的關(guān)系，由于污水系統(tǒng)入滲入流現(xiàn)象普遍存在，計(jì)算得出的數(shù)值往往會(huì)偏大，一定程度上掩蓋了污水管道建設(shè)、運(yùn)營(yíng)與維護(hù)中存在的問(wèn)題[22]。在當(dāng)前國(guó)內(nèi)污水管網(wǎng)問(wèn)題繁多的背景下，單用“水量比”無(wú)法衡量污水系統(tǒng)收集效率。

國(guó)際污水收集、處理評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)清晰，聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)司采用“污水收集系統(tǒng)服務(wù)人口比例”(population served by municipal waste collection)來(lái)評(píng)價(jià)污水收集與處理水平，即污水處理設(shè)置覆蓋人口占城市總?cè)丝诘谋壤?，該指?biāo)利用人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，從實(shí)際需求出發(fā)評(píng)判城市污水處理設(shè)置與運(yùn)行情況，含義簡(jiǎn)潔清楚，易于推廣。近年來(lái)，我國(guó)提質(zhì)增效的相關(guān)文件也提出了類(lèi)似指標(biāo)，許多城市已采用向污水處理廠排水的城區(qū)人口與城區(qū)用水總?cè)丝诘谋戎涤?jì)算污水收集率。因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)污水收集系統(tǒng)服務(wù)人口是較為困難的，向污水處理廠排水的城區(qū)人口由污水處理廠收集的生活污染物總量和人均日生活污染物排放量之比計(jì)算得出。采用這種指標(biāo)，在一定程度上可以規(guī)避入滲入流現(xiàn)象對(duì)計(jì)算污水系統(tǒng)收集指標(biāo)的影響。

本研究在整體污水系統(tǒng)效能評(píng)價(jià)過(guò)程中，通過(guò)水量和水質(zhì)的綜合評(píng)判，可以更為有效地反映污水系統(tǒng)的整體運(yùn)行問(wèn)題。對(duì)收集范圍廣、管網(wǎng)與泵站建成年代跨度大的污水系統(tǒng)，不同片區(qū)很可能會(huì)呈現(xiàn)完全不同的問(wèn)題，而制定的提質(zhì)增效策略也會(huì)有不同側(cè)重，因此對(duì)排水分區(qū)的合理劃分與分別評(píng)價(jià)是綜合評(píng)判過(guò)程中的必要環(huán)節(jié)。

雖然各項(xiàng)單一的污水系統(tǒng)指標(biāo)在規(guī)劃和監(jiān)管中發(fā)揮了重要作用，但當(dāng)前對(duì)污水系統(tǒng)的診斷需要更充分且全面的比較，污水處理量的提升空間已相對(duì)有限，但污水系統(tǒng)高效運(yùn)行仍是整個(gè)水行業(yè)需要不斷追求的目標(biāo)。因此，進(jìn)一步規(guī)范城市基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)體系和尋求新的監(jiān)管指標(biāo)成為重要研究方向[28]。

3.2 提質(zhì)增效的核心思路與策略要點(diǎn)

污水處理系統(tǒng)提質(zhì)增效旨在通過(guò)工程與非工程性措施解決排水系統(tǒng)收集效能低下的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)污水的全收集與高效能削減，這些均需要一個(gè)健康且完善的排水管網(wǎng)，即“核心在管網(wǎng)”[29-30]。只有摸清排水管網(wǎng)自源頭至末端各環(huán)節(jié)的主要問(wèn)題和嚴(yán)重程度，分清主次，重點(diǎn)突破，對(duì)癥施策，才能發(fā)揮最大效益。經(jīng)過(guò)3年的持續(xù)關(guān)注，當(dāng)前提質(zhì)增效工作已積累了大量經(jīng)驗(yàn)[31-32]，參考當(dāng)前國(guó)內(nèi)的污水系統(tǒng)現(xiàn)狀，提出以下幾點(diǎn)提質(zhì)增效的核心思路與策略要點(diǎn)。

a.對(duì)污水系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的水量水質(zhì)監(jiān)測(cè)是提質(zhì)增效方案的優(yōu)先環(huán)節(jié)。只有形成污水分區(qū)收集從源頭至末端的系統(tǒng)評(píng)價(jià)，才能確定污水提質(zhì)增效的主攻方向與主要環(huán)節(jié)。借助現(xiàn)有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，優(yōu)先對(duì)重要節(jié)點(diǎn)進(jìn)行效能評(píng)估，初步確定問(wèn)題最嚴(yán)重的區(qū)域，優(yōu)先開(kāi)展該范圍的加密三級(jí)管網(wǎng)監(jiān)測(cè)，核定污水收集與水質(zhì)削減的主要原因。在現(xiàn)有的一些提質(zhì)增效工程案例中，排查和監(jiān)測(cè)僅局限于支干管，而缺少全面的、源頭至末端的污水系統(tǒng)監(jiān)測(cè)。只有找準(zhǔn)重點(diǎn)問(wèn)題段，才能在有限的投入下產(chǎn)生最大效益。如果水質(zhì)削減主要發(fā)生在污水干管，可能通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)外水混入點(diǎn)定量定位[33]；如果水質(zhì)削減主要發(fā)生在排水戶(hù)至市政管網(wǎng)的源頭地塊內(nèi)，那么在輸送環(huán)節(jié)的細(xì)致工作對(duì)整體效能提升并無(wú)顯著作用，此時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮對(duì)地塊內(nèi)部管網(wǎng)的排查、修復(fù)與改造。值得注意的是，當(dāng)前城市居民用水習(xí)慣的變化造成人均產(chǎn)污量與源頭排水水質(zhì)的降低[34]，因此地方化的污水提質(zhì)考核指標(biāo)才更具實(shí)際意義和可操作性[35]，同時(shí)，居民節(jié)水意識(shí)的培養(yǎng)與節(jié)水器具設(shè)施的普及也應(yīng)作為提質(zhì)增效可考慮的措施。

b.合理區(qū)分并推行清污分離與雨污分流是提質(zhì)增效方案的重要環(huán)節(jié)。不論南北地區(qū)，外水入侵都是國(guó)內(nèi)污水系統(tǒng)普遍存在的問(wèn)題，而分流與合流的排水體制并非外水入侵嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一。雨水只是眾多外水中的一種，尤其在降水量相對(duì)較小且更為集中的北方，供暖水、浴室水等低濃度廢水可能才是外水的主要類(lèi)型。因此，不論何種水文氣象條件與排水體制，管網(wǎng)的缺陷、錯(cuò)接、混接與上下游管理的脫節(jié)才是外水入侵的主要原因，整治的關(guān)鍵在于對(duì)現(xiàn)狀管網(wǎng)的排查與管護(hù)，讓清水、污水各行其道。其次，在黑臭水體整治工作中許多城市對(duì)出流排口采取了設(shè)置溢流堰與末端截污的措施[1, 36]，但也造成了雨水污水前部分流、后部合流，污水系統(tǒng)實(shí)質(zhì)上表現(xiàn)為截流式合流制。上游的雨污分流工程如火如荼地開(kāi)展，而下游截流工程讓一切功虧一簣。因此，雨污分流工作不應(yīng)局限于新建雨水、污水管，而應(yīng)全面認(rèn)清當(dāng)前管網(wǎng)系統(tǒng)的現(xiàn)狀，因地制宜開(kāi)展片區(qū)式的雨污分流改造[37]，明確合流制與分流制系統(tǒng)的邊界。最新的GB 50014—2021《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，已不再對(duì)分流改造作強(qiáng)制要求，態(tài)度由“一刀切”轉(zhuǎn)變?yōu)橐暻闆r而定，可以預(yù)見(jiàn)的是，清污分離將逐漸取代雨污分流成為污水系統(tǒng)更為關(guān)鍵的整治工程。

c.“廠(站)-網(wǎng)-河”一體化管理體制建立與健全是提質(zhì)增效的必由之路。在水環(huán)境治理持續(xù)發(fā)力、治水要求不斷提高的過(guò)程中，統(tǒng)籌規(guī)劃和全要素管理是流域水環(huán)境綜合治理至關(guān)重要的一點(diǎn)[38-39]，只有打破以往各環(huán)節(jié)割裂、“頭疼醫(yī)頭、腳痛醫(yī)腳”的思想桎梏，建立“廠(站)-網(wǎng)-河”一體化管理體系，才能解決當(dāng)前國(guó)內(nèi)污水系統(tǒng)“多而不精、廣而不深”的現(xiàn)狀[40]。在現(xiàn)行河長(zhǎng)制制度不斷深化的背景下，利用現(xiàn)有工作基礎(chǔ)一體化的管理不單是要求對(duì)工程項(xiàng)目統(tǒng)一規(guī)劃、建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)管理，而應(yīng)打通污水系統(tǒng)收集、輸送、提升、處理各環(huán)節(jié)，加強(qiáng)日常的運(yùn)行調(diào)度，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析；形成以分區(qū)監(jiān)測(cè)和全過(guò)程水量水質(zhì)水位監(jiān)測(cè)為基礎(chǔ)的城市水環(huán)境信息化管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)排水管網(wǎng)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控；明確建管并重的原則，落實(shí)排水監(jiān)管組織機(jī)構(gòu)建設(shè)與日常維護(hù)制度，推行即查即改[41]的管網(wǎng)排查機(jī)制，確保污水系統(tǒng)的良性運(yùn)行。

4 結(jié) 論

a.典型南方城市地下水位較高，降雨充沛，管網(wǎng)高水位運(yùn)行情況普遍。污水處理廠進(jìn)水BOD5質(zhì)量濃度均值僅60 mg/L，水量效能均值為160.3%，COD負(fù)荷效能為83.83%，污水處理廠收集率虛高，部分區(qū)域收集率低于50%，污水未得到有效收集。3級(jí)管網(wǎng)建設(shè)不完善與外水入侵嚴(yán)重是污水系統(tǒng)的主要問(wèn)題，重點(diǎn)片區(qū)旱天外水入滲占比約20%，雨天可高達(dá)50%。清污分離不到位是造成污水處理廠進(jìn)水濃度低、運(yùn)行負(fù)荷高的根本原因。

b.提質(zhì)增效策略的制定有賴(lài)于全面的污水系統(tǒng)評(píng)價(jià)體系與監(jiān)測(cè)過(guò)程，單從污水處理廠運(yùn)行數(shù)據(jù)分析很可能會(huì)以偏概全，難以對(duì)問(wèn)題進(jìn)行精確定位。當(dāng)前對(duì)污水系統(tǒng)的診斷需要更多自源頭至末端、全面且精細(xì)的比較與分析。

c.優(yōu)化和完善研究區(qū)的管網(wǎng)系統(tǒng)、開(kāi)展系統(tǒng)性外水排查是當(dāng)前提質(zhì)增效策略的主攻方向。污水系統(tǒng)運(yùn)作模式的改變是現(xiàn)代化管理體制的必然要求，秉持建管并重的原則，強(qiáng)化工程措施和機(jī)制建設(shè)同步推進(jìn)；逐步建立“廠(站)-網(wǎng)-河”一體化管理機(jī)制，才能確保系統(tǒng)健康高效運(yùn)行。