管道檢測(cè)與水質(zhì)分析技術(shù)在排口調(diào)查中的應(yīng)用

李國(guó)瑞 呂振 湯克軒

排水口是指向自然水體（江、河、湖、海等）排放或溢流污水、雨水、合流污水的排水設(shè)施。排水管道（包括渠、涵）系統(tǒng)不完善，或存在維護(hù)管理問(wèn)題時(shí)，常會(huì)在排水口產(chǎn)生污水直排或者溢流污染，這是引起水體黑臭的主要原因。黑臭水體黑臭在水里，根源在岸上，關(guān)鍵在排口，核心在管網(wǎng)。為確保各地順利完成城市黑臭水體整治目標(biāo)，住建部提出“控源截污、內(nèi)源治理、生態(tài)修復(fù)”的技術(shù)路線(xiàn)，其中“控源截污”為城市黑臭水體整治工作的根本措施[1-3]。

排水口治理是“控源截污”一系列措施中的重要環(huán)節(jié)，應(yīng)在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同類(lèi)別排水口存在的具體問(wèn)題，因地制宜采取封堵、截流、防倒灌等綜合治理措施，對(duì)排水口實(shí)施改造。當(dāng)前不少城市存在雨污混接和污水直排現(xiàn)象，削弱了“控源截污”措施應(yīng)有的作用。因此，亟需通過(guò)排水口調(diào)查以查明排水口分布及性質(zhì)，為“控源截污”整治提供技術(shù)支撐。

1 排水口調(diào)查方法

目前，排水口調(diào)查常用方法主要有3 種：人工排查法、管道檢測(cè)法、水量水質(zhì)數(shù)據(jù)分析法。

1.1 人工排查法

人工排查法通過(guò)人工觀測(cè)的手段來(lái)尋找排水口位置、調(diào)查管網(wǎng)連接情況，觀測(cè)對(duì)象包括雨水口、檢查井等。人工排查法具有簡(jiǎn)便、快速、成本低的特點(diǎn)，但是由于肉眼所能觀測(cè)到的范圍有限，無(wú)法發(fā)現(xiàn)隱蔽排水口，并且對(duì)管網(wǎng)的連接情況可能存在誤判。

1.2 CCTV檢測(cè)技術(shù)

閉路電視檢測(cè)技術(shù)（CCTV）在20 世紀(jì)60 年代起源于國(guó)外，我國(guó)從21 世紀(jì)開(kāi)始引入發(fā)展，是目前最為常用的管道檢測(cè)技術(shù)。CCTV系統(tǒng)由主控器、操縱線(xiàn)纜架、帶攝像頭的“機(jī)器人”爬行器組成。檢測(cè)人員通過(guò)操作主控器控制機(jī)器人在管道內(nèi)爬行的同時(shí)全程對(duì)管道進(jìn)行攝像；還可調(diào)節(jié)攝像頭的升降、轉(zhuǎn)動(dòng)、聚焦，燈光等，對(duì)管道內(nèi)部滲漏、破裂、腐蝕、沉積、結(jié)垢等缺陷進(jìn)行探測(cè)和拍照，最終以數(shù)據(jù)及圖像的方式進(jìn)行儲(chǔ)存和處理。CCTV檢測(cè)技術(shù)，可以準(zhǔn)確判斷管道缺陷，為管道修復(fù)方案提供依據(jù)[4]，具有簡(jiǎn)便、安全，效率高的優(yōu)點(diǎn)，但CCTV 系統(tǒng)只能在水位較低、障礙物較少的管道內(nèi)工作。CCTV 技術(shù)應(yīng)用在排水口調(diào)查中，可以探測(cè)人工排查法無(wú)法發(fā)現(xiàn)的隱蔽排水口，同時(shí)檢測(cè)管道內(nèi)部缺陷，為后期混接點(diǎn)調(diào)查和溯源工作提供依據(jù)。

1.3 QV檢測(cè)技術(shù)

管道潛望鏡檢測(cè)（QV）技術(shù)通過(guò)潛望鏡設(shè)備對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)，主要由高清晰度防水?dāng)z像機(jī)、主控制器、伸縮控制桿、存儲(chǔ)器等組成[5]。操作人員通過(guò)調(diào)節(jié)操作桿長(zhǎng)度，將攝像機(jī)置于檢查井內(nèi)管口處，通過(guò)調(diào)整燈光、焦距等方式，獲取管道內(nèi)部影像等相關(guān)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)，由于QV 系統(tǒng)攝像頭不能深入管道內(nèi)部，因此，檢測(cè)距離有限，最遠(yuǎn)約100 m，當(dāng)管段距離超過(guò)QV 系統(tǒng)的最大檢測(cè)距離時(shí)，無(wú)法進(jìn)行全面檢測(cè)[6]。QV 技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便快捷，檢測(cè)效率高的優(yōu)點(diǎn)，適用于檢查井深度較深、充滿(mǎn)度高、流量大的管道。在排水口調(diào)查中，QV 技術(shù)可以彌補(bǔ)CCTV 技術(shù)在高水位、多障礙物的管道內(nèi)無(wú)法檢測(cè)的不足，可以查明檢測(cè)范圍內(nèi)的隱蔽排水口，并大致分析臨近排水口管段的內(nèi)部缺陷情況。

1.4 水量水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)

水量水質(zhì)檢測(cè)技術(shù)主要用來(lái)分析排水口性質(zhì)即有無(wú)污水直排、雨污混接現(xiàn)象，根據(jù)不同來(lái)源水體（污水、雨水、地下水等）的水質(zhì)特征不同，選取能夠表征不同來(lái)水的水質(zhì)特征因子，通過(guò)檢測(cè)排水口旱天出流的水量和水質(zhì)，以區(qū)分不同來(lái)水。一般情況旱天排水口流量很小或基本無(wú)流量，若出現(xiàn)異常，則可初步判定管道存在污水直排或雨污混接現(xiàn)象，通過(guò)排水口水質(zhì)特征因子檢測(cè)可以進(jìn)一步分析污染物類(lèi)型，初步判定污水來(lái)源。

排水口流量檢測(cè)可根據(jù)任務(wù)要求選擇安裝流量計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)或采用固定周期法檢測(cè)。常用的流量計(jì)有電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)、轉(zhuǎn)子流量計(jì)等。其中，超聲波流量計(jì)應(yīng)用最廣泛。固定周期法檢測(cè)通常以24 h 為周期在同一排水口進(jìn)行多次水量檢測(cè)，通過(guò)斷面估算法、流速測(cè)量法等方式進(jìn)行水量測(cè)算，流量測(cè)量過(guò)程中，應(yīng)保持排水口內(nèi)排水流動(dòng)無(wú)阻礙。

排水口水質(zhì)特征因子檢測(cè)與水量測(cè)量同步進(jìn)行，常用特征因子包括化學(xué)耗氧量（COD）、生化需氧量（BOD）、氨氮（NH3-N）、鉀離子（K+）、表面活性劑（LAS）、氟化物、大腸桿菌、總硬度等。一般選取總硬度作為地下水水質(zhì)特征因子，地下水由于溶解部分可溶巖，總硬度高于地表水；選取LAS或硼（B）濃度作為判斷污廢水的特質(zhì)因子，若LAS高于0.25 mg/L 或B 高于0.35 mg/L，可判斷一定有污廢水的混入，然后再根據(jù)NH3-N 與K+的比值是否大于1 將洗滌廢水與生活污水區(qū)分開(kāi)[7]；選取大腸桿菌作為生活污水的特征因子，當(dāng)大腸桿菌濃度高于12000 MPN/（100 mL），判斷為生活污水[8]。選取COD、BOD5作為污水的特征因子，一般干凈河流5 d 生化需氧量BOD5不超過(guò)2 mg/L，地面自然水體BOD5不超過(guò)4 mg/L，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、水產(chǎn)用水等BOD5小于5 mg/L，若BOD5高于10 mg/L 就會(huì)散發(fā)出惡臭味；在飲用水標(biāo)準(zhǔn)中Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)水COD≤15 mg/L，Ⅲ類(lèi)水COD≤20 mg/L，Ⅳ類(lèi)水COD≤30 mg/L，Ⅴ類(lèi)水COD≤40 mg/L，COD數(shù)值越大表明水體的污染情況越嚴(yán)重[9]。此外，添加劑像安賽蜜、檸檬酸等也可作為生活污水的特征因子。

2 工作流程

排水口調(diào)查工作通常在排水管線(xiàn)探測(cè)的基礎(chǔ)上開(kāi)展，首先通過(guò)人工排查法復(fù)核管線(xiàn)圖上已測(cè)量標(biāo)注的排水口，尋找管線(xiàn)圖尚未發(fā)現(xiàn)的排水口，并將新發(fā)現(xiàn)的排水口標(biāo)記在管線(xiàn)圖上。然后通過(guò)采用QV、CCTV 等管道檢測(cè)技術(shù)，在未發(fā)現(xiàn)排水口的管道內(nèi)部攝像、拍照以求探測(cè)隱蔽排水口。最后結(jié)合管道內(nèi)部探測(cè)和地面實(shí)地踏勘調(diào)查結(jié)果，確定所有排水口的空間位置分布，并標(biāo)記在排水管線(xiàn)圖上。

查明所有排水口空間分布后，對(duì)各排水口進(jìn)行水量水質(zhì)檢測(cè)，從而分析排水口是否存在問(wèn)題。排水口調(diào)查工作技術(shù)流程如圖1所示。

圖1 排水口調(diào)查工作技術(shù)流程圖

3 工程實(shí)例

橫江溪流經(jīng)贛州市經(jīng)開(kāi)區(qū)，最終匯入贛江。其穿越城市部分兩岸分布有大量居民社區(qū)、商業(yè)設(shè)施等。為改善水生態(tài)環(huán)境，提高河道生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，贛州市實(shí)施了橫江溪沿河排口整治工程，旨在對(duì)沿河污染排放口進(jìn)行截流整治。

通過(guò)搜集資料和實(shí)地踏勘，采用人工排查法尋找顯性排口，采用CCTV、QV 檢測(cè)技術(shù)探測(cè)隱蔽排口，采用水量水質(zhì)分析技術(shù)（選擇COD、BOD5、NH3-N 作為污水水質(zhì)特征因子）評(píng)估排口性質(zhì)。經(jīng)細(xì)致摸排，共發(fā)現(xiàn)河道排口29個(gè)，其中污水管道排口7 個(gè)，雨水管道排口22 個(gè)。不連續(xù)3 d 的水量檢測(cè)和水質(zhì)分析結(jié)果得出，有17 個(gè)雨水排口污染物超標(biāo)，推測(cè)存在雨污混接；7 個(gè)污水排口污染物均超標(biāo)，其中5處為分流制污水管道直排，2處為直流式合流制污水管道直排。橫江溪排口調(diào)查結(jié)果見(jiàn)表1。

表1 橫江溪沿河排口調(diào)查結(jié)果

通過(guò)排口調(diào)查工作，掌握橫江溪沿河排口情況，為排口治理工作提供了決策依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

排水口治理是“控源截污”措施中的重要環(huán)節(jié)，排水口調(diào)查是排水口治理的前提條件，因此排水口調(diào)查工作對(duì)于黑臭水體治理具有重要意義。排水口根據(jù)出露狀態(tài)不同分為顯性排水口和隱蔽排水口。采用人工排查法尋找顯性排口，采用管道檢測(cè)技術(shù)探測(cè)隱蔽排口，采用水量水質(zhì)分析技術(shù)評(píng)估排口性質(zhì)，不僅能快速查明排口分布，而且可判斷排口是否存在污水直排、雨污混接現(xiàn)象，為排口治理工作提供決策依據(jù)。