焦作市城區(qū)污水處理提質(zhì)增效案例分析

陳芳，曹玉婷，崔全喜，孫高升，宋剛福

（1.河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，河南 鄭州 450044；2.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450046）

0 引言

2019年4月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部和發(fā)展改革委印發(fā)《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案（2019-2021年）》。提出經(jīng)3年努力，地級(jí)及以上城市建成區(qū)基本無(wú)生活污水直排口，基本消除生活污水收集處理設(shè)施空白區(qū)，污水收集效能顯著提高的目標(biāo)。焦作市城區(qū)是典型南水北調(diào)中線引水干渠沿線山前坡地城區(qū)，為落實(shí)污水提質(zhì)增效的要求，焦作市結(jié)合城市污水管網(wǎng)現(xiàn)有的突出問(wèn)題和自身實(shí)際狀況，選擇城區(qū)普濟(jì)河流域率先進(jìn)行污水提質(zhì)增效的試點(diǎn)工程，對(duì)該區(qū)域污水管網(wǎng)進(jìn)行雨污分流改造、問(wèn)題管網(wǎng)修復(fù)改造和完善污水管網(wǎng)空白區(qū)建設(shè)等工作，提高城區(qū)污水收集處理效能，改善城區(qū)水環(huán)境。

1 研究區(qū)域概況

焦作市地處河南西北部，總面積4 071 km2。焦作市城區(qū)位于太行山脈與豫北平原的交接處，地形為西北高，東南低，依據(jù)地貌單元及形態(tài)劃分為山前坡地崗丘區(qū)和平原區(qū)。焦作市屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫14 ℃，平均年降水量551.40 mm，全年降水量主要集中在6-9 月的雨季。年平均年蒸發(fā)量1 668.20 mm。焦作市規(guī)劃城區(qū)范圍內(nèi)共有9條河道和南水北調(diào)干渠穿過(guò)，河網(wǎng)體系三橫六縱。其中普濟(jì)河為新河支流，大沙河二級(jí)支流，發(fā)源于北部山區(qū)，干流全長(zhǎng)11.52 km，流域總面積32.50 km2。

2 污水收集系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀

焦作市已建成4座污水處理廠，采用的工藝有改良型A/A/O工藝和A/O生化池工藝。出水水質(zhì)均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。目前第一和第二污水處理廠統(tǒng)稱為中心城區(qū)污水處理廠，合用進(jìn)廠主干管，實(shí)際污水廠進(jìn)水濃度較低。

2.2 普濟(jì)河流域污水管網(wǎng)改造前狀況

普濟(jì)河流域由新月鐵路分為南北兩部分，鐵路以北為老城區(qū)，鐵路以南為新城區(qū)。老城區(qū)采用截流式合流制排水系統(tǒng)，多數(shù)道路下方敷設(shè)有合流制排水管道。新城區(qū)多采用分流制的排水系統(tǒng)，部分道路下方分別敷設(shè)有雨水和污水兩套排水管道。

3 污水收集系統(tǒng)問(wèn)題診斷

3.1 污水管網(wǎng)檢測(cè)分析

普濟(jì)河流域合流制管道總長(zhǎng)度為42.55 km，分流制污水管道長(zhǎng)度為29.57 km。根據(jù)要求進(jìn)行管網(wǎng)檢測(cè)，檢測(cè)方法采用的是QV（管道潛望鏡）檢測(cè)，檢測(cè)儀器采用Peek 2S 管道潛望鏡。主要是檢查管道是否存在變形等結(jié)構(gòu)性缺陷，以及是否存在沉積等功能性缺陷。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，普濟(jì)河流域管網(wǎng)存在結(jié)構(gòu)性缺陷和功能性缺陷，其中功能性缺陷占比更大。

針對(duì)發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)性缺陷或功能性缺陷進(jìn)行等級(jí)劃分，再分析計(jì)算缺陷管道的修復(fù)指數(shù)和養(yǎng)護(hù)指數(shù)，最終據(jù)此提出修復(fù)或養(yǎng)護(hù)方案。對(duì)于積水嚴(yán)重或因內(nèi)壁上積攢沉積物而致使無(wú)法發(fā)現(xiàn)具體缺陷的管道，需要進(jìn)一步進(jìn)行管道清通，然后再做檢測(cè)，分析是否有缺陷存在。

3.2 污水水質(zhì)檢測(cè)分析

3.2.1 水質(zhì)采樣點(diǎn)

根據(jù)前期所掌握的污水收集系統(tǒng)的分布和地表水系的分布，結(jié)合管道檢測(cè)分析和雨污混接的調(diào)查，選定污水管網(wǎng)中具有代表性的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)需要均勻分布，以便獲取污水管網(wǎng)系統(tǒng)中真實(shí)全面的水質(zhì)情況。

3.2.2 檢測(cè)材料及方法

試驗(yàn)過(guò)程中采用的藥劑如過(guò)硫酸鉀、重鉻酸鉀、酒石酸鉀鈉、碘化汞、碘化鉀、濃硫酸等均為分析純，檢測(cè)指標(biāo)為五日生化需氧量（BOD5）、氨氮。檢測(cè)取樣周期為旱流時(shí)連續(xù)檢測(cè)一周；下雨時(shí)（中雨時(shí)10.00～24.90 mm降雨量）每1 h監(jiān)測(cè)一次。

3.2.3 檢測(cè)結(jié)果與分析

共選擇82個(gè)采樣點(diǎn)，其中82個(gè)采樣點(diǎn)檢測(cè)了五日生化需氧量，28個(gè)采樣點(diǎn)檢測(cè)了氨氮情況。具體檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 焦作市普濟(jì)河污水分區(qū)采樣點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

由表中統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，五日生化需氧量處于中低段的占比高達(dá)93.90%，其中低于100 mg/L 的檢測(cè)點(diǎn)占將近半數(shù)比例，污水管網(wǎng)中的濃度相對(duì)較低，說(shuō)明管網(wǎng)可能存在外水入侵，或因低濃度的污（廢）水與高濃度生活污水未進(jìn)行分離收集，因此稀釋了污水的濃度，管網(wǎng)系統(tǒng)有待優(yōu)化，需以實(shí)現(xiàn)“清污分流”為目標(biāo)。氨氮含量較正常。

3.3 污水收集存在的問(wèn)題

3.3.1 老城區(qū)的排水體制老城區(qū)大部分排水體制采用截流式合流制排水體制，這種排水體制在非雨季時(shí)，排放的污水流量小流速慢，會(huì)在管道中發(fā)生沉積現(xiàn)象，下雨時(shí)，易造成溢流污染，并且大量雨污混合水會(huì)造成污水處理廠超負(fù)荷運(yùn)行以及進(jìn)水濃度降低的問(wèn)題。

3.3.2 老城區(qū)排水管道存在缺陷

管道中存在的結(jié)構(gòu)性缺陷會(huì)帶來(lái)地下水入滲或者污水外溢問(wèn)題。地下水入滲會(huì)使管網(wǎng)高水位運(yùn)行，污水處理廠進(jìn)水濃度會(huì)降低；污水外溢造成問(wèn)題管道周邊的地下水和土壤受到污染。沉積和障礙物堵塞等功能性缺陷會(huì)占據(jù)管道的空間，導(dǎo)致管道的運(yùn)輸能力下降，部分管道可能會(huì)存在因堵塞而水位過(guò)高的問(wèn)題，下雨時(shí)甚至?xí)嬖谝缌鲉?wèn)題。

3.3.3 老城區(qū)仍存在排水管網(wǎng)空白

老城區(qū)中污水管網(wǎng)的普及率較低，整體上幾乎不成系統(tǒng)，有的地區(qū)甚至沒(méi)有鋪設(shè)污水管道，污水不能完全被收集進(jìn)入污水管網(wǎng)中，未收集的污水隨意排放，污染地表水體及淺層地下水，且未處理的水若排入河道還會(huì)污染下游新河水體。

3.3.4 新城區(qū)雨污管道混錯(cuò)接

新城區(qū)采用的分流制排水體制減少了溢流污染問(wèn)題，但仍存在雨污混錯(cuò)接問(wèn)題。雨水進(jìn)入污水管道系統(tǒng)導(dǎo)致水量增大，污水泵站和污水處理廠無(wú)法接收和處理所有污水而排向河道，致使河道水質(zhì)變差；污水進(jìn)入雨水管道系統(tǒng)會(huì)使得未經(jīng)過(guò)處理的污水經(jīng)雨水排放口進(jìn)入河道，導(dǎo)致收集率降低和環(huán)境污染。

3.3.5 污水直排口

未處理的污水經(jīng)河道沿線的直排口流入河道，污染水體，造成河道黑臭現(xiàn)象，需要盡快治理。另外，沿街商戶排水意識(shí)薄弱，大部分沒(méi)有辦理排水許可證，存在向雨水口中傾倒餐飲污水的現(xiàn)象。

4 污水提質(zhì)增效改造（對(duì)策）方案

4.1 雨污分流改造

對(duì)老城區(qū)進(jìn)行雨污分流改造，將現(xiàn)狀合流制管道改為雨水管道，封堵污水支管，另外再鋪設(shè)一條污水管道供收集污水之用。除了雨污分流，污水管道和截污管道低水位運(yùn)行也可以保證污水廠進(jìn)水濃度的提升。

4.2 管道缺陷修復(fù)

對(duì)于結(jié)構(gòu)性缺陷可以采用開(kāi)槽施工和非開(kāi)槽施工來(lái)進(jìn)行修復(fù)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查以及QV檢測(cè)，確定本工程合適的施工方法為開(kāi)槽施工法和非開(kāi)槽施工法中的頂管法。對(duì)于存在障礙物的管道，要開(kāi)展清疏作業(yè)，采用大型機(jī)械清疏作業(yè)等措施。管道沉積問(wèn)題可能是管道坡度小或管徑大導(dǎo)致管道中流速過(guò)低，因此也要關(guān)注管道坡度問(wèn)題，逐漸降低管網(wǎng)運(yùn)行水位，減少沉積現(xiàn)象的發(fā)生。

4.3 新建排水管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全覆蓋

對(duì)于普濟(jì)河流域中大部分的城中村和城鄉(xiāng)接合部管網(wǎng)空白問(wèn)題，需要新建管網(wǎng)系統(tǒng)，將污水進(jìn)行全面的收集，實(shí)現(xiàn)全覆蓋、全收集、全處理的目標(biāo)，加快推進(jìn)管網(wǎng)改造升級(jí)工程建設(shè)。

4.4 混錯(cuò)接改造

焦作市普濟(jì)河流域?qū)嵤┯晡鄯至鞯牡貐^(qū)存在混錯(cuò)接現(xiàn)象，需要對(duì)其進(jìn)行錯(cuò)混接改造，在道路下方鋪設(shè)新的污水管道，將收集的污水順地勢(shì)匯入下游的污水管道內(nèi)。施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的污水支管應(yīng)該接入本次設(shè)計(jì)污水管道中。

4.5 排污口治理

對(duì)于沿河排口的治理僅僅依靠封堵是無(wú)法徹底解決的，需要結(jié)合上游管網(wǎng)的情況、建設(shè)條件和相關(guān)管道建設(shè)資料等進(jìn)行綜合處理。根據(jù)排口不同的情況，用不同的措施對(duì)排口進(jìn)行治理。

4.6 增強(qiáng)排水意識(shí)

組織人員進(jìn)行專門的排水知識(shí)宣講，通過(guò)分發(fā)宣傳冊(cè)，播放宣傳廣告等方法加深商戶的排水意識(shí)。同時(shí)，也可以制定相應(yīng)的規(guī)范條例，以此約束沿街商戶的排水行為。

5 結(jié)論與建議

第一，普濟(jì)河流域污水收集系統(tǒng)存在的問(wèn)題主要有：截流式合流制排水系統(tǒng)雨季溢流，非雨季沉積；分流制排水系統(tǒng)雨污混接；管網(wǎng)老舊，收集效能低；管網(wǎng)普及率低；存在河道直排口；沿街商戶排水意識(shí)淡薄等。

第二，普濟(jì)河流域提質(zhì)增效主要做法是增加普濟(jì)河流域污水管網(wǎng)收集效能，提高污水處理廠的處理效率，增進(jìn)公眾的排水意識(shí)等，這樣才能發(fā)揮污水處理廠的最大工程效益。

第三，前期對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化是提質(zhì)增效工作的重要一步，可以系統(tǒng)地解決現(xiàn)存問(wèn)題。同時(shí)，也應(yīng)注重后期管網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)，使用智慧科技手段，對(duì)于污水收集系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題要保證做到及時(shí)知曉及時(shí)處理，避免問(wèn)題擴(kuò)大化；要積極推進(jìn)“廠—網(wǎng)—河”一體化、專業(yè)化的運(yùn)行維護(hù)；確定責(zé)任主體，完善相關(guān)體制，保障污水提質(zhì)增效的順利進(jìn)行。

第四，普濟(jì)河流域污水提質(zhì)增效改造完成以后，污水廠進(jìn)廠污水濃度得到提高，實(shí)現(xiàn)了“擠外水、收污水”的目的。城市水體環(huán)境得到改善。