首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 工程综合论文 > 环境科学论文 > 感潮河网区污水处理系统提质增效的措施研究

感潮河网区污水处理系统提质增效的措施研究

2024-10-22 89 上传者：管理员

摘要：为解决感潮河网区污水处理系统提质增效问题，以洛溪岛污水处理系统为研究案例，通过实行排水单元达标建设、提前接入工程施工、开展排水管网“清、查、修”以及分类治理排水口等管理措施，探索感潮河网区污水处理系统提质增效的方式。试验累计挤排外水5.79万t/d，污水厂日均处理水量从满负荷状态下的7.5万t下降到4.75万t，进厂水化学需氧量、五日生化需氧量、氨氮浓度较治理前分别提升70.6%、99.0%、和42.1%，管网液位平均下降4.5 m，旱季满管率从100%下降到34%，结果达到预期目标，以期为感潮河网区污水处理系统提质增效提供参考。

关键词：
城市水环境
感潮河网区
排水运维管理
水安全
污水处理系统提质增效
加入收藏

随着我国社会经济快速发展和城市化进程不断加快，城市居住人口不断增多，城市水环境和水安全面临的挑战日益严峻。广州市作为我国南部经济的中心城市和改革开放的排头兵，常住人口从1978年的482万人剧增至2023年的1 882万人，城镇化率已达86.7%。由于城市人口的不断增多，加之近年来极端天气频发，城市排水设施的排水能力已不能满足城市人口增长的排水需求。在2018年以前，广州市黑臭河涌达147条，城市水环境问题十分严重。党的十八大以来，广州市以党建为引领，深入推进河湖长制建设，以党建引领基层河湖共建、共治、共享社会治理格局为抓手，在河湖治理工作上真抓实干、勇于创新，探索了一条超大城市黑臭水体治理的工作路径，逐步形成大城市治水逻辑的广州样本[1]。2010—2019年，广州市新建了大量沿河截污管网并新改扩建了多座污水处理厂，基本实现了旱季污水全收纳，打赢了“黑臭水体剿灭战”。“重厂轻网”是黑臭水体治理阶段比较普遍的现象，简单粗放的沿河截污、涌边挂管并没有彻底实现区域的雨污分流。雨天时依然有大量合流污水溢流河涌，导致雨后河涌水质异常，并且地下管网的隐蔽性较强，通常会被忽略，造成大量河涌水、雨水进入污水处理系统，增大了雨天污水处理厂的处理压力，降低了污水进厂浓度，不仅增加了污水处理的费用，还造成电力、公共资源的浪费[2]。有研究表明，改善污水收集管网、提高进水浓度，对于提升污水管网收集效能效果更为显著，并且单位五日生化需氧量（BOD5）削减所需能耗更低[3]。

近年来，我国大力推进污水处理厂的提质增效。一方面，要杜绝污水处理厂“晒太阳”和“清水进、清水出”的现象发生；另一方面，要推进污水处理的提质增效，从原来考核污水处理量转变为污水收集率和进厂水浓度的“双提升”考核。同时，住房和城乡建设部、生态环境部、国家发展改革委、财政部和国家市场监督管理总局5个部门联合印发的《关于加强城市生活污水管网建设和运行维护的通知》要求，到2025年城市污水处理厂进水BOD5浓度高于100 mg/L的规模占比达到90%；污水处理厂的提质增效工作是“十四五”乃至“十五五”期间的工作重点。洛溪岛污水处理系统是广州市黑臭水体治理过程中以大截污方式建设的污水处理系统，该系统受感潮河网区水位波动的影响，长期处于满负荷运行和低浓度进水低效运行状态，是污水处理系统提质增效的重点区域。本文以广州市番禺区洛溪岛为研究对象，通过具体实践探索感潮河网区污水处理系统提质增效的方法，以供同类型污水处理系统提质增效参考。

1、洛溪岛及其污水处理系统简介

洛溪岛位于番禺区北部，由西北角起，北邻珠江后航道、海珠创新湾，东邻广州大学城，南至三枝香水道，流向均为由西向东，两条水道最终在洛溪岛东南角汇入沥滘水道，是广州市城市新中轴线的南端“收口”和广州市主要的江心岛之一。全岛总面积约984 hm2，含4个村庄、7个社区，常住人口约14.96万人[4]。

2019年以前，洛溪岛建立了一套合流管网收集系统并沿河安装临时一体化自处理设施。2019—2022年，建成了洛溪岛净水厂及其配套污水主干管网。2022年上半年，由于管网配套不成熟，出现了河水倒灌、溢流污染、汛期污水处理厂满负荷运行、雨天污水管满管率达100%、内涝频发等问题。经统计，洛溪岛全岛供水量约4.7万t/d，污水处理厂设计规模为7.5万t/d，实际处理水量约7.5万t/d，进水氨氮浓度约18.5 mg/L,BOD5浓度约52 mg/L，化学需氧量（COD）浓度约109 mg/L，均未达到目标浓度，污水处理效能、效率偏低。

2、污水处理系统提质增效技术思路

围绕洛溪岛污水处理厂进水浓度偏低的问题，结合洛溪岛河网复杂、市政配套设施薄弱等客观条件，制定了工程措施和管理措施[5]。工程措施即补齐公共雨污水管网配套，完善两套管网系统。新建14 km的公共排水管网，预计到2024年末，公共管网总长度可达127 km，管网密度从14.17 km/km2增至17.17 km/km2。管理措施主要包括以下7个方面[6]：①加强厂网联动，对异常排水进行追溯，对管网液位波动发布预警。②划分网格，将洛溪岛系统划分为3个二级分区、14个三级分区，实现分区精细化管理。③开展水质监测，设置76个管网水质监测点，每天监测管网BOD5、COD和氨氮。④开展液位监测，设置15个管网液位监测点，每5 min监测管网液位高程[7]。⑤开展排水单元、城中村雨污分流改造，实现源头治理，形成长效监管机制。⑥推进排水管网“清、查、修”，排查修复外水点，提高排水管网运行密闭性。⑦严查排水口，通过干涌、河涌高水位交替调度，深入调查治理渗漏、倒灌等问题[8]。

3、污水处理系统提质增效主要措施

3.1 加快推进排水单元达标建设

加大重点排水单元整治力度，推进达标建设及验收认定。由区排水公司牵头，会同属地镇街对已达标的排水单元进行复查、监测，对于达标后仍存在问题的排水单元，加强督办整改，拒不整改的，吊销认定称号。同时，推进洛溪岛上11个无开发商住宅小区开展雨污分流改造，消除源头空白区，从源头实现雨污分流。

3.2 运维管理提前介入工程施工

在推进洛溪岛内4个城中村开展雨污分流改造期间，由区排水公司牵头，以合流渠箱、河涌末端拍门闸门为节点，向上游上溯倒查雨污水管网错混接情况，提前介入工程方案设计、工程施工和效果检验。加强施工期间的日常巡查管理，统筹规划污涝同治，切实贯彻落实“三同治”治水理念，实现村居污水与内涝、小微水体、合流渠箱同治。

3.3 滚动推进排水管网“清、查、修”

(1）加强与属地镇街联动调控河涌水体水位，开展干涌排查。在保障河涌景观、灌溉需求的前提下，控制洛溪岛河涌保持低水位运行，定期实行干涌排查。2023年，在洛溪岛干涌期间开展两次全面排查工作，排查修复缺陷数分别为94处、48处。其中，上漖涌流域相邻两段污水管道出现严重的渗漏、破裂等结构性缺陷，该处管网临近上漖涌，涌水倒灌问题严重，同时造成水土流失，修复后有效挤排外水量约1万t/d。

(2）加强对沿河、沿江排水设施的巡查维护。洛溪岛地质属于典型软土地质，会对排水管道（尤其是埋设在地下水位以下的管道）施工质量以及养护质量产生不利影响，地下水等外水易通过管网缺陷进入管网。因此，针对河涌水倒灌进入污水管网问题，加大日常的巡查力度，尤其是雨天。2023年，累计在洛溪岛发现并整改25处自来水渗漏点以及209处地下水渗漏点。

(3）通过开展公共管网完善及改造工作，对截流设施及雨、污水管网错混接实施改造。2023年，洛溪岛共发现74处市政截流设施和120处排水单元（排水户）与公共管网的雨、污错混接。摸查期间，曾发现上漖涌流域存在一处景观湖连通市政污水管网，该景观湖位于洛涛南居内部，景观湖水长期倒灌造成外水入侵以及污水溢流问题。对连通位置实施临时封堵，并加装临时排洪泵，汛期开泵将雨水抽排至上漖涌，实施后有效排挤外水量约0.2万t/d。

(4）通过对排水管网进行修复、检测、再修复，修复管网淤积、渗漏、脱节、错混接等问题，恢复雨污水排水通道。通过“清、查、修”，发现问题699处（平均6.66处/km），累计排挤外水量为5.79万t/d。“清、查、修”发现管网问题汇总如表1所示。

表1“清、查、修”发现管网问题汇总

3.4 分类治理排水口

经摸查，洛溪岛累计发现排水口共545个，其中，外江排水口101个，内河涌排水口444个。根据排水口上游的情况，把545个排水口分成两个大类（分流制排水口和合流制排水口），6个子类（分流制污水直排排水口、分流制雨水直排排水口、分流制雨污混接雨水直排排水口、分流制雨污混接截流溢流排水口、合流制直排排水口和合流制截流溢流排水口）进行治理。其中，封堵分流制污水直排排水口，将污水接入污水处理系统，经处理后达标排放；分流制雨水直排排水口根据初期雨水的污染程度，在排水口前或在污水处理系统内设置截污调蓄设施；分流制雨污混接雨水直排排水口采取防水体水倒灌措施，重点实施上游排水管道雨污混接改造；分流制雨污混接截流溢流排水口采取防水体水倒灌措施，重点实施上游排水管道雨污混接改造；合流制直排排水口增设截流设施，并采取防水体水倒灌措施，重点实施上游排水管道雨污混接改造；合流制截流溢流排水口采取防水体水倒灌措施，重点实施上游排水管道雨污混接改造。

2023年，洛溪岛累计发现38个存在倒灌问题的排水口，多为闸门、拍门渗漏等密闭性不足问题引起，后采用新型的防倒灌器，同步解决了溢流污染与水体（包含江水、河水）倒灌的问题。经改造后，外江潮位变化已不会对管网液位产生影响，说明该区域管网系统基本实现密闭，能有效防止江水倒灌。

3.5 明确外水来源

经摸查统计，洛溪岛污水处理系统外水的主要来源有4类：①江河水。通过排水口（合流溢流口）、排水管道缺陷基础缝隙处进入污水处理系统，约占总外水量的44%。②雨水。汛期下雨时通过雨污水管网错混接、截流措施进入污水处理系统，约占总外水量的30%。③地下水。从排水管道接口，检测井井室、井底以及排水管网结构性缺陷处进入污水处理系统，约占总外水量的18%。④自来水。与地下水类似，自来水出现渗漏、爆管等问题，从排水管道接口，检测井井室、井底以及排水管网结构性缺陷处进入污水处理系统，约占总外水量的8%。

图1 主要外水占比

4、结语

洛溪岛感潮河网区通过工程措施和管理措施，已基本形成专业化、精细化的运维管养体系，并建立了部门、镇街齐心疏堵结合的协同治理机制。2022年8月至2024年1月累计排挤外水量为5.79万t/d，其中江河水和雨水是外水的主要来源，占总外水量的74%，是感潮河网区污水处理系统提质增效和排挤外水的主要方向。污水处理厂日均处理水量从满负荷运作下的7.50万t下降到4.75万t，有效排挤外水约3.85万t/d，极大地节省了污水处理资金；污水处理厂进场水COD、BOD5、氨氮浓度分别达到186.0 mg/L、104.0 mg/L、26.4 mg/L，较治理前分别提升70.6%、99.0%、42.1%，均达考核目标值。治理后洛溪岛系统管网主管、支管污水井内液位平均下降4.5 m，旱季满管率从100%下降到34%。此外，污水处理系统提质增效工作开展后，洛溪岛污水处理系统2023年汛期降雨量对处理量及进水浓度的影响同比2022年已明显降低，并且河涌水质稳定，氨氮浓度均稳定在1～2 mg/L，达到预期的治理效果，可认为工程和管理措施相结合的方式对感潮河网区污水处理系统提质增效基本可行。后续工作仍需继续推进对上游排水管网的排查，进一步构建独立密闭的污水处理系统。同时，河口三角洲感潮型河涌的生态建设，以及河道景观、灌溉、防洪、交通的有机结合将成为下一阶段的研究和工作重点。

参考文献:

[1]李珊珊,袁星.广州市黑臭水体现状及治理措施研究[C]//国际水生态安全中国委员会,河海大学环境学院,中国疏浚协会,等.加强城市水系综合治理共同维护河湖生态健康:2016第四届中国水生态大会论文集.浙江:2016第四届中国水生态大会,2016:250-254.

[2]成佳媛.试述管网在污水处理提质增效中存在的问题及升级对策[J].建筑与装饰,2020(13):144.

[3]郭紫波,栗玉鸿,吕红亮,等.基于监测评估的北方丘陵城市污水提质增效研究[J].中国给水排水,2023,39(16):116-123.

[4]钟智腾.城中村改造融资模式探讨:以广州市番禺区洛溪岛为例[J].住宅与房地产,2016(24):22.

[5]董倩倩,崔泽宇.南方河网地区污水处理系统提质增效措施探索[J].广州建筑,2022,50(5):62-67.

[6]陆露,高峰,郭娟,等.排水管网运维管理问题分析与对策研究[J].中国给水排水,2022,38(2):8-13.

[7]段淑璇,卢林,蔡俊楠,等.基于水质水量诊断分析的城镇污水提质增效评估方法:CN202111523766.4[P].2024-03-25.

[8]刘曾美,覃光华,陈子燊,等.感潮河段水位与上游洪水和河口潮位的关联性研究[J].水利学报,2013,44(11):1278-1285.

文章来源:陈致远,资惠宇.感潮河网区污水处理系统提质增效的措施研究[J].低碳世界,2024,14(10):13-15.