茅洲河經(jīng)驗(yàn)：城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)如何“擠外水”

全康環(huán)保:分流制污水管網(wǎng)的外水侵入是造成管網(wǎng)高水位運(yùn)行、河道溢流污染主要原因之一。在全國(guó)城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效行動(dòng)中，各地積極探索“擠外水”對(duì)策研究。深圳茅洲河流域?qū)僦榻等侵匏?，受地下水位偏高、河道感潮、管網(wǎng)建設(shè)年代跨度大等因素影響，污水收集片區(qū)普遍存在外水侵入情況。依托茅洲河流域水環(huán)境綜合治理工程，在全面排查管網(wǎng)問題的基礎(chǔ)上，對(duì)流域內(nèi)某污水收集片區(qū)管網(wǎng)的雨污混接、結(jié)構(gòu)性缺陷、河潮水倒灌進(jìn)行系統(tǒng)治理。在創(chuàng)新的“六邊”實(shí)施模式保障下，外水得到有效控制，提質(zhì)增效取得了良好效果。

城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行是保障黑臭水體治理成效的前提之一，尤其是降雨量充沛、水系發(fā)達(dá)、居住密度高的南方城市，對(duì)排水系統(tǒng)的健康水平有著更高要求。隨著城市老城區(qū)的排水系統(tǒng)改造、土地用途變更以及新城擴(kuò)張，出現(xiàn)了管網(wǎng)底帳不清、系統(tǒng)不銜接、私搭亂接等一系列問題，管網(wǎng)維護(hù)工作也普遍落后于管網(wǎng)建設(shè)。對(duì)污水系統(tǒng)查漏補(bǔ)缺時(shí)，需要在系統(tǒng)摸排-問題診斷-方案設(shè)計(jì)-修復(fù)驗(yàn)收等各環(huán)節(jié)前后緊密銜接，這也決定了此類項(xiàng)目在技術(shù)路線和實(shí)施模式方法上與傳統(tǒng)給排水工程存在較大差異。茅洲河流域某片區(qū)污水收集管網(wǎng)長(zhǎng)期存在高水位運(yùn)行情況，經(jīng)過系統(tǒng)排查與梳理，診斷存在較嚴(yán)重的外水侵入情況，針對(duì)性開展了一系列治理措施，取得較好成效，可為此類工程的開展提供模式和方案借鑒。

1 某片區(qū)污水收集情況

某污水收集片區(qū)位于茅洲河流域下游，總服務(wù)面積22.4 km2，服務(wù)人口約35萬人，區(qū)域內(nèi)工業(yè)企業(yè)眾多，部分河道受珠江口潮汐作用，屬于感潮河段。經(jīng)過近年的雨污分流管網(wǎng)工程建設(shè)，片區(qū)內(nèi)基本形成了分流制排水體制。污水通過2個(gè)次干管收集子片區(qū)和2個(gè)沿河截污管子片區(qū)收集，輸送至石巖污水干管，利用中途污水提升泵站轉(zhuǎn)輸，然后連同其他片區(qū)污水輸送至末端水質(zhì)凈化廠處理。

石巖排污渠是水質(zhì)凈化廠的污水收集主干管之一，中途提升泵站前的石巖排污渠分為DN1 000~1 500的上游管道段和DN2 400×1 300的中游箱涵段。中途泵站設(shè)計(jì)抽排污水量15萬m3/d，末端水質(zhì)凈化廠總處理規(guī)模50萬m3/d,排放標(biāo)準(zhǔn)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3838-2002）準(zhǔn)Ⅳ類。

2 存在問題

2.1 石巖排污渠長(zhǎng)期高水位運(yùn)行

根據(jù)2018年運(yùn)行數(shù)據(jù)，中途污水提升泵站前池的實(shí)際運(yùn)行水位比設(shè)計(jì)水位的4.2 m顯著偏高，在設(shè)計(jì)運(yùn)行工況下，年平均液位為4.9 m，全年超設(shè)計(jì)水位運(yùn)行天數(shù)達(dá)334天，同時(shí)導(dǎo)致上游新橋河和上寮河沿河截污系統(tǒng)的雨季溢流現(xiàn)象頻發(fā)，致使水質(zhì)惡化。此外，下游水質(zhì)凈化廠前的臺(tái)封污水提升泵站也存在前池液位偏高現(xiàn)象，尤其在5月至10月深圳市的雨季期間，水位情況和波動(dòng)幅度尤為異常。

2.2 末端水質(zhì)凈化廠進(jìn)水水量、水質(zhì)波動(dòng)大

如圖3所示，將水質(zhì)凈化廠進(jìn)水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與附近雨量觀測(cè)站的觀測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比分析可以發(fā)現(xiàn)，2019年7月至9月雨季期間，進(jìn)廠BOD5濃度與日累計(jì)降雨量直接存在滯后負(fù)相關(guān)性，存在大量雨水進(jìn)入污水系統(tǒng)的可能，拉低污水廠的運(yùn)行負(fù)荷。另一方面，2019年雨季月份的平均進(jìn)廠BOD5濃度為62.7 mg/L，而旱季月份也僅為69.3 mg/L，而深圳地區(qū)典型排水小區(qū)接入市政檢查井的平均污水BOD5濃度在150~260 mg/L，表明除了雨水外，污水收集系統(tǒng)仍有較大比例其他外水匯入。

3 分析排查

為了對(duì)片區(qū)污水管網(wǎng)外水入侵情況系統(tǒng)排查，首先對(duì)片區(qū)污水量進(jìn)行分析。由于缺乏實(shí)測(cè)資料，片區(qū)污水量根據(jù)供水量折算推算，并通過深圳市人均綜合用水量435.7 L/d結(jié)合產(chǎn)污系數(shù)推算驗(yàn)證。經(jīng)計(jì)算片區(qū)污水量約為13萬m3/d,中途泵站15萬m3/d的提升能力可滿足污水轉(zhuǎn)輸需求，且石巖排污渠的過流能力符合設(shè)計(jì)要求。因此，片區(qū)污水管網(wǎng)高水位運(yùn)行和末端水質(zhì)凈化廠水質(zhì)水量波動(dòng)與外水入侵有關(guān)。

3.1 雨水管線混接摸排

為評(píng)估石巖排污渠的雨水侵入情況，2019年2至3月期間對(duì)石巖排污渠在中途泵站前的檢查井進(jìn)行水位持續(xù)監(jiān)測(cè)，分析檢查井水位與雨水侵入關(guān)系。如圖4所示，檢查井水位變化與日累計(jì)降雨量顯著相關(guān)，存在雨水侵入污水系統(tǒng)情況。

因此，對(duì)片區(qū)內(nèi)石巖排污渠及子片區(qū)次干管展開物探排查，核查管線接入情況，共排查出13處主要大管徑雨水管錯(cuò)接點(diǎn)，其中DN1 000的雨水管接入2處、DN800的雨水管接入3處。管網(wǎng)錯(cuò)混接導(dǎo)致大量雨水混入，是造成石巖排污渠高水位運(yùn)行的主要原因之一。

3.2 管網(wǎng)缺陷檢測(cè)

由于片區(qū)污水管網(wǎng)前期的建設(shè)、管理主體分散，管網(wǎng)維護(hù)以應(yīng)急性維修為主，缺乏定期養(yǎng)護(hù)，而本工程管網(wǎng)處于珠江口東岸，地勢(shì)低洼，地下水位較高因此，一旦出現(xiàn)結(jié)構(gòu)缺陷，地下水入滲問題較為突出。因此，對(duì)整個(gè)水質(zhì)凈化廠污水系統(tǒng)管網(wǎng)開展清淤、檢測(cè)、評(píng)估。

借助CCTV檢測(cè)技術(shù)，在水質(zhì)凈化廠收水管網(wǎng)共發(fā)現(xiàn)存在結(jié)構(gòu)性缺陷的管段12.5 km，共1 239處，片區(qū)范圍內(nèi)的污水管普遍存在滲漏、破裂、脫節(jié)、錯(cuò)口等結(jié)構(gòu)性缺陷，見圖5。參照《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》分類，一級(jí)缺陷占36.8%，其中滲漏、脫節(jié)和錯(cuò)口是發(fā)現(xiàn)的主要問題。

3.3 河、潮水倒灌排查

由于本片區(qū)屬于珠江口河道感潮區(qū)域，而沿河截污系統(tǒng)與片區(qū)內(nèi)河道排口連通，存在河（潮）水倒灌風(fēng)險(xiǎn)。通過水文數(shù)據(jù)與管網(wǎng)設(shè)計(jì)資料核查（見圖6），片區(qū)內(nèi)某感潮河道的河底高程在-2.6~-0.1 m，調(diào)查其沿河排口并分析潮位后發(fā)現(xiàn)，在平均潮位線以下的排口有11個(gè)，占19.6%，其中沿河截污溢流排口7個(gè)；而20年一遇洪水位以下的排口達(dá)到82.1%。對(duì)片區(qū)內(nèi)所有排口進(jìn)行梳理，共找出存在高潮位下倒灌風(fēng)險(xiǎn)的排口83處。

3.4 沿河截污管截流過量雨水

合流制時(shí)期，片區(qū)內(nèi)建設(shè)了較多沿河截污系統(tǒng)，而隨著近年片區(qū)雨污分流改造的完善，目前沿河截污管的實(shí)際收集對(duì)象旱季零星漏排污水和初期污染雨水。但由于合流制時(shí)期設(shè)計(jì)的截流標(biāo)準(zhǔn)較高，降雨期間，大量清潔雨水被截流送往水質(zhì)凈化廠，出現(xiàn)了沿河截污系統(tǒng)截流能力與水質(zhì)凈化廠處理能力不匹配的問題。

4 對(duì)策措施

綜合考慮問題的復(fù)雜性和緊迫性，現(xiàn)階段對(duì)片區(qū)內(nèi)雨水管線混接、地下水入滲、河潮水倒灌問題進(jìn)行整治，將沿河截污系統(tǒng)的功能改造列入后續(xù)實(shí)施計(jì)劃。

4.1 實(shí)施模式

考慮到管網(wǎng)排查結(jié)果時(shí)效性，同時(shí)減少重復(fù)工作量、提高效率，在進(jìn)行管網(wǎng)問題分析排查時(shí)，就確定采用“六邊”模式進(jìn)行，即“邊清淤、邊檢測(cè)、邊修復(fù)、邊管理、邊驗(yàn)收、邊移交”的六邊方式實(shí)施。實(shí)施時(shí)做到業(yè)主、設(shè)計(jì)監(jiān)理、設(shè)計(jì)、施工監(jiān)理、施工單位、權(quán)屬單位同時(shí)到位，以貫徹“六邊”模式的實(shí)施。

4.2 整改措施

（1）雨水管線遷改。對(duì)于錯(cuò)接入片區(qū)干支管的雨水管進(jìn)行溯源，參照《深圳市面源污染整治管控技術(shù)路線及技術(shù)指南（試行）》的劃分標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)查雨水路徑是否流經(jīng)D類重點(diǎn)面源污染地塊。若經(jīng)過，則增設(shè)棄流設(shè)施，復(fù)核過流能力后，就近接入雨水箱涵或河道；若不經(jīng)過，則直接新建管線接入自然水體。

（2）污水管道修復(fù)、翻建。本次整治對(duì)管道存在的結(jié)構(gòu)性缺陷以非開挖修復(fù)為主，同時(shí)對(duì)嚴(yán)重缺陷段管道，諸如嚴(yán)重脫節(jié)、錯(cuò)口的管道進(jìn)行翻建處理。

按照《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的參數(shù)技術(shù)方法，按以下標(biāo)準(zhǔn)確定修復(fù)范圍及方法。

(3) 排口改造。對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查中發(fā)現(xiàn)存在倒灌問題或風(fēng)險(xiǎn)的排水口加裝鴨嘴閥或進(jìn)行歸并，完善排口檔案，遠(yuǎn)期結(jié)合沿河截污系統(tǒng)改造進(jìn)行系統(tǒng)性改造。

（4）沿河截污改造。考慮到當(dāng)前污水收集系統(tǒng)仍存在部分漏排污水，沿河截污管作為污水入河的最后一道防線，仍發(fā)揮著重要作用。因此，沿河截污管的改造放在后期污水收集系統(tǒng)全面完善后實(shí)施。改造思路是將片區(qū)內(nèi)已建沿河截污管可分為三類。一類截污管為有調(diào)蓄價(jià)值的截污管，可利用其作為管涵調(diào)蓄，增設(shè)溢流、限流措施，對(duì)初期雨水進(jìn)行收集和錯(cuò)峰排放；二類截污管為無調(diào)蓄價(jià)值的截污管，針對(duì)此類沿河截污管，可根據(jù)河道的合流管流經(jīng)的下墊面面源污染等級(jí)情況，在截污管旁增設(shè)調(diào)蓄池、溢流、限流等設(shè)施達(dá)到對(duì)初期雨水進(jìn)行調(diào)蓄的目的。三類為其他沿河截污管，可廢棄或改造為市政污水管網(wǎng)。

5 實(shí)施效果

雨水管線遷改、污水管道修復(fù)、翻建和排口改造等第一階段的提質(zhì)增效工作在2019年5月底基本實(shí)施完成。為驗(yàn)證實(shí)施效果，對(duì)雨季的中途泵站的前池每日9：00點(diǎn)的水位高程進(jìn)行分析。結(jié)果表明，與去年同期相比，同等抽排量情況下，泵站前池平均水位高程從5.6 m下降到4.4 m，且波動(dòng)收窄，降雨量與水位的變化關(guān)系不顯著，說明該片區(qū)外水剝離效果顯著。

第二階段工作將在深入上游摸排雨污混接的基礎(chǔ)上，通過改造沿河系統(tǒng)，加裝精準(zhǔn)截流、限流裝置，使沿河截污系統(tǒng)的功能轉(zhuǎn)變?yōu)槌跗谟晁占{(diào)蓄系統(tǒng)，在進(jìn)一步剝離清潔后期雨水的同時(shí)，控制雨水面源污染，持續(xù)推進(jìn)污水系統(tǒng)的持續(xù)提質(zhì)增效。

6 結(jié)語

分流制地區(qū)污水系統(tǒng)的提質(zhì)增效，在努力提高污水收集率的同時(shí)，要重點(diǎn)關(guān)注存量污水管網(wǎng)的外水侵入問題，在全面掌握污水收集系統(tǒng)存在問題的基礎(chǔ)上，排查雨水、河水、地下水的進(jìn)入管網(wǎng)的路徑和程度。從源頭-遷移-末端各環(huán)節(jié)剝離外水；其次，排水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行離不開專業(yè)的運(yùn)維管理，需要并加強(qiáng)管道水位排查與排水戶管理，并通過日常管養(yǎng)和科學(xué)調(diào)度彌補(bǔ)系統(tǒng)性問題，使城市排水系統(tǒng)高效運(yùn)轉(zhuǎn)、水環(huán)境長(zhǎng)制久清。