城市污水處理系統(tǒng)水量分析及布局優(yōu)化

冒文娟，朱曉娟，何 翔

（1.鎮(zhèn)江市規(guī)劃勘測設計集團有限公司；2.鎮(zhèn)江市海綿城市設計研究院，江蘇 鎮(zhèn)江 212000）

句容市共有兩座污水處理廠（污水處理廠A 和污水處理廠B），污水處理廠A 進水量長期超標，2019年由5.0 萬m/d 擴建至7.5 萬m/d，隨即超負荷運行。2019年，平均進水量為8.04 萬m/d，平均進水化學需氧量（COD）濃度為112 mg/L。根據(jù)相關政策，應優(yōu)先考慮污水提質(zhì)增效，適度超前建設污水處理設施。因此，有必要對句容市實際污水量、存量污水處理設施處理能力進行梳理，科學測算現(xiàn)狀污水量及其發(fā)展趨勢，合理布局污水處理設施。

1 污水處理廠現(xiàn)狀

1.1 現(xiàn)狀進水量和水質(zhì)情況

污水處理廠A 原設計進水量為5.0 萬m/d，于2019年2月擴建至7.5 萬m/d，投產(chǎn)使用后又立即超負荷運行，2019年1—11月超負荷運行294 d。2019年，該污水處理廠旱季平均進水量為8.04 萬m/d，最低進水量為5.24 萬m/d，暴雨時最大進水量為10.60 萬m/d。污水處理廠A 設計進水COD濃度為400 mg/L，而2019年實際進水COD平均濃度為112 mg/L，最低濃度為44 mg/L。由此可推測，該廠污水處理系統(tǒng)有大量的雨水、河水、地下水等污染物濃度較低的外水進入。

1.2 進水量與實際用水量的矛盾

2019年，污水處理廠A 和污水處理廠B 旱季平均進水量分別為8.04 萬m/d 和0.44 萬m/d，污水處理廠平均總進水量約為8.48 萬m/d。根據(jù)當?shù)厮畡掌髽I(yè)提供的用水數(shù)據(jù)，2019年，句容市最高日用水量為8.96 萬m/d，若日變化系數(shù)取1.30，污水排放系數(shù)取0.85，地下水入滲率取10%，則根據(jù)用水量數(shù)據(jù)換算，平均污水量約為6.44 萬m/d，污水處理廠實際進水量大于該區(qū)域的產(chǎn)污量。

2 污水處理系統(tǒng)分析

2.1 區(qū)域豎向分析

句容市處于丘陵地區(qū)，地形高程介于5.8～71.7 m（1985 國家高程基準高程），總體地勢北高南低，東高西低，排水條件較好。污水處理廠A 地形標高約為11.50 m，污水處理廠B 地形標高約為36.50 m，兩個污水處理廠高差為25.0 m。句容市骨干河流有湯水河、句容河和黃梅河，其屬于秦淮河北源。根據(jù)《江蘇省2021年水污染防治工作計劃》，全面開展全省骨干河道“消劣奔Ⅲ”行動，句容河和黃梅河水質(zhì)目標均為Ⅲ類標準。污水處理廠A 和污水處理廠B 尾水排放的受納水體分別為句容河和黃梅河。

2.2 現(xiàn)狀污水處理系統(tǒng)

污水處理廠A 服務范圍主要為主城區(qū)（含工業(yè)園區(qū)）和北部新城，現(xiàn)狀主城區(qū)合流制范圍約為5.0 km；污水處理廠B 服務范圍主要為黃梅組團，地勢低洼區(qū)域的污水通過污水泵站提升進入污水處理廠。

2.3 規(guī)劃污水處理系統(tǒng)

根據(jù)《句容市城市排水規(guī)劃（2014—2030）》，句容市規(guī)劃設置2 座城鎮(zhèn)生活污水處理廠和1 座工業(yè)污水處理廠，規(guī)模分別為12.0 萬m/d、2.0 萬m/d 和2.0 萬m/d?？紤]到工業(yè)園區(qū)建設的不確定性，工業(yè)園區(qū)先修建0.5 萬m/d 的污水泵站，將污水提升至污水處理廠A 處理，隨著污水排放量的增加，再修建工業(yè)污水處理廠。

3 污水量測算

3.1 水量指標分析

為摸清實際污水量，科學預測污水量變化趨勢，本研究收集了句容市全年水量抄表數(shù)據(jù)，共有57.550 7萬個。其中，居民抄表數(shù)據(jù)量有47.70 萬個，服務類數(shù)據(jù)量有9.39 萬個，工業(yè)類數(shù)據(jù)量有4 607 個。下面通過詳細分析各類水量抄表數(shù)據(jù)，分別得出居民生活用水指標、公共服務用水指標和工業(yè)用水指標，并通過回歸核算對用水指標準確性進行分析，可得誤差為0.14%，因此各項用水指標與句容市實際情況基本吻合。之后，結(jié)合句容市實際情況，查閱相關統(tǒng)計年鑒，確定近遠期規(guī)劃用水指標，并參考《室外給水設計標準》（GB 50013—2018）和《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》（GB 50282—2016）的建議指標取值。現(xiàn)狀及規(guī)劃用水指標如表1所示。

表1 現(xiàn)狀及規(guī)劃用水指標

3.2 現(xiàn)狀污水處理廠處理能力校核

為明確污水處理廠實際進水量，分析了當?shù)厮畡掌髽I(yè)提供的人工抄表和遠程抄表水量數(shù)據(jù)，分別統(tǒng)計出2019年污水處理廠A 和污水處理廠B 產(chǎn)污用水量。2019年，污水處理廠A 和污水處理廠B 服務范圍內(nèi)產(chǎn)污用水量分別為55 962 m/d 和5 584 m/d。取污水排放系數(shù)0.85、地下水入滲率10%、合流制區(qū)域截流雨量2.5 萬m/d，則污水處理廠A 實際旱季進水量為5.23 萬m/d，雨季進水量為7.73 萬m/d；污水處理廠B 實際進水量為5 221 m/d。污水處理廠A 現(xiàn)狀規(guī)模為7.5 萬m/d，污水處理廠B 現(xiàn)狀規(guī)模為2.0 萬m/d，根據(jù)實際產(chǎn)污用水量測算，污水處理廠A 和污水處理廠B 現(xiàn)狀處理能力均能滿足要求。

3.3 污水量測算

句容市主城區(qū)現(xiàn)狀合流制范圍為5.0 km，旱流污水量為0.85 萬m/d，暴雨時截流雨量約為2.5 萬m/d。近期，合流制范圍予以保留，污水處理廠規(guī)模考慮截流雨量，遠期全面實施雨污分流，污水處理廠規(guī)模按規(guī)劃遠期污水量和需要接納的初期雨水量確定。水量預測采用“居民生活用水+公共服務用水+工業(yè)用水”指標法，2025年和2035年污水量預測如表2所示。

表2 規(guī)劃污水量預測

4 工業(yè)污水處理廠建設必要性及污水量分析

4.1 工業(yè)污水處理廠建設必要性

根據(jù)江蘇省相關文件要求，工業(yè)園區(qū)應做好污水集中處理工作，加快工污廢水和生活污水分開收集、分質(zhì)處理。工業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀工業(yè)污水接入污水處理廠A處理，污水處理廠A 長期超負荷運行，溢流污水直接排入句容河。為降低污水處理廠A 負荷，不影響句容河水環(huán)境質(zhì)量，并響應工業(yè)污水集中處理工作，工業(yè)園區(qū)應新建工業(yè)污水處理廠。

4.2 工業(yè)園區(qū)污水量

4.2.1 現(xiàn)狀污水量

工業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀污水主干管沿致遠路、石獅路敷設，經(jīng)河濱北路污水主干管收集后，排入污水處理廠A?，F(xiàn)狀污水管道服務面積約為1 495 hm，其中，工業(yè)用地為735 hm，居住用地約為230 hm。根據(jù)前期統(tǒng)計資料，工業(yè)園區(qū)現(xiàn)狀平均污水量約為1.89 萬m/d。

4.2.2 規(guī)劃污水量

工業(yè)園區(qū)水量預測采用“居民生活用水+公共服務用水+工業(yè)用水”指標法，用水指標同上，2025年和2035年平均污水量分別為2.52 萬m/d 和3.11 萬m/d。

5 污水處理廠布局優(yōu)化

5.1 形成“2 座生活污水處理廠+1 座工業(yè)污水處理廠”布局

為便于政府招商引資、降低污水處理廠A 負荷、提升句容河水環(huán)境質(zhì)量，并響應工業(yè)污水集中處理號召，工業(yè)園區(qū)應立即籌建工業(yè)污水處理廠，分流部分主城區(qū)污水，形成“2 座生活污水處理廠+1 座工業(yè)污水處理廠”布局（見圖1），該污水處理廠布局與上位規(guī)劃一致。工業(yè)污水處理廠現(xiàn)狀建設規(guī)模為2.5萬m/d，2035年建設規(guī)模為3.0 萬m/d。污水處理廠A 和污水處理廠B 近期可不進行擴建，2035年分別擴建至14.0 萬m/d 和4.0 萬m/d，其中，初雨截流量分別為5.0 萬m/d 和2.0 萬m/d。

圖1 污水處理系統(tǒng)布局

5.2 北部新城片區(qū)污水處理系統(tǒng)優(yōu)化

北部新城片區(qū)污水規(guī)劃通過東昌東路主干管排至污水處理廠A，為緩解污水處理廠A 負荷，新建北部新城污水處理廠，將肖桿河以西片區(qū)污水接至北部新城污水處理廠，肖桿河以東片區(qū)污水繼續(xù)通過東昌東路污水管道接至污水處理廠A。污水處理廠選址位于片區(qū)下游臨河位置，初選為肖干河中游地帶。但是，該位置為城市黃金地段，污水處理廠建設不僅占用城市寶貴的建設用地，也會影響周邊居民的居住環(huán)境（噪聲、氣味等）?，F(xiàn)狀地塊基本未開發(fā)，污水量較少，近期在北部新城建設污水處理廠，迫切性和必要性均較低。建議在北部新城大規(guī)模開發(fā)后，再深入研究該片區(qū)污水處理系統(tǒng)優(yōu)化方案。

5.3 分流部分污水至污水處理廠B

為充分利用污水處理廠B 余量，在污水處理廠A 內(nèi)建設污水提升泵站，將部分污水提升至污水處理廠B 處理。泵站規(guī)模為1.5 萬m/d，污水壓力管管徑為300 mm，長度約為8.4 km。污水處理廠A 與污水處理廠B 現(xiàn)狀地面高差約為25.0 m，將污水提升至污水處理廠B，經(jīng)濟性與合理性均較差。

6 結(jié)論

未來，句容市可以形成“2 座生活污水處理廠+1 座工業(yè)污水處理廠”布局。當前，工業(yè)園區(qū)要立即籌建工業(yè)污水處理廠，分流部分主城區(qū)現(xiàn)狀污水，降低污水處理廠A 負荷。北部新城片區(qū)近期污水量較少，污水仍通過東昌東路主干管排至污水處理廠A，建議在北部新城大規(guī)模開發(fā)后，再深入研究北部新城片區(qū)污水處理系統(tǒng)優(yōu)化方案。污水處理廠B 雖有較大富余量，但地勢較高，不適宜將主城區(qū)大范圍污水提升至該污水處理廠。在主城區(qū)管網(wǎng)完善和工業(yè)污水處理廠投入使用之前，可采取臨時措施，將污水處理廠B 周邊生活污水提升至污水處理廠B 處理，降低污水處理廠A 負荷。通過分析水量、水質(zhì)數(shù)據(jù)可知，該廠污水處理系統(tǒng)有大量的雨水、河水、地下水等污染濃度較低的外水進入。句容市污水提質(zhì)增效近期應以“擠外水”為主要目標，對管道混接、管道缺陷、截流井倒灌等進行重點排查，遠期開展管網(wǎng)完善、源頭雨污分流改造等工作，建立長效機制，改造和優(yōu)化污水收集系統(tǒng)。