王 偉,李 明,韓 建, 左 晴

(中國電建集團(tuán)西北勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安 710065)

0 前 言

中國城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)一直面臨著排水管網(wǎng)建設(shè)不完善，污水進(jìn)廠濃度過低等問題，導(dǎo)致出現(xiàn)污水處理廠超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，處理效率低和區(qū)域水環(huán)境嚴(yán)重污染的現(xiàn)象[1-2]。為加快補(bǔ)齊城鎮(zhèn)污水收集和處理設(shè)施短板，盡快實(shí)現(xiàn)污水管網(wǎng)全覆蓋、全收集、全處理，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部和國家發(fā)展和改革委員會在2018年共同發(fā)布了《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案(2019—2021年)》[3]。之后外水排查和污水提質(zhì)增效問題研究被重點(diǎn)關(guān)注，相關(guān)研究逐漸增多，戴永康和洪亮亮等人對污水處理提質(zhì)增效研究中[4]提到：與升級污水處理廠自身的設(shè)備和規(guī)模相比，提升污水管網(wǎng)收集處理能力更加有效，能夠從根本上解決城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)存在問題，達(dá)到提質(zhì)增效目標(biāo)[5]。其中外水匯入污水管網(wǎng)擠占管道容量，造成旱天滿管，高水位運(yùn)行，是污水處理廠進(jìn)水濃度低的根本原因[6]。因此，確定污水管網(wǎng)系統(tǒng)中外水來源和水量，通過工程措施實(shí)現(xiàn)清污分流是污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的重要工作之一。

城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)中污水主要有居民生活污水、工業(yè)廢水和受污染的雨水，外水是指混入污水中的清潔水源，包括河水、山溪水、施工降水、地下水和清潔雨水等。外水排查主要有兩種方法：第一種為地毯式排查[2]，對工程區(qū)域內(nèi)進(jìn)行全面排查，確定污水系統(tǒng)中所有外水來源，此類做法可以排查出區(qū)域內(nèi)絕大部分外水入侵，同時外水剝離工程實(shí)施對污水處理廠進(jìn)水濃度提升的作用十分明顯，但該做法需要投入大量人力物力，投資大，排查歷時較長；第二種為針對式排查[7]，根據(jù)地區(qū)實(shí)際情況對某類影響較大的外水來源進(jìn)行排查，此類做法可以排查出區(qū)域內(nèi)特定的外水入侵，不需要投入大量人力物力，排查歷時相對較短；但是該做法外水排查不夠深入，外水剝離工程實(shí)施對污水處理廠進(jìn)水濃度提升效果有限。由于外水排查被關(guān)注的時間尚短，目前國內(nèi)相關(guān)研究仍局限于外水類型及工程措施探討和分析，相關(guān)的外水排查方法實(shí)踐研究尚顯不足。因此，為提高排查效率，平衡外水排查資源的投入和外水入侵成果的產(chǎn)出，需要研究出一種更加科學(xué)的外水排查方法。

本文提出一種基于水質(zhì)檢測和水質(zhì)水量定量分析的外水排查方法，并將其應(yīng)用于工程中，在旱天條件下，針對污水系統(tǒng)進(jìn)行水質(zhì)水量定量分析，篩選出重點(diǎn)排查區(qū)域后開展外水排查，確定污水系統(tǒng)中外水來源，分析外水剝離在提升污水管網(wǎng)收集處理能力中的作用，以期為我國其他城市污水系統(tǒng)提質(zhì)增效中外水排查剝離提供支撐。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)為廣東省深圳市某污水處理廠服務(wù)范圍。經(jīng)過近幾年的排水管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)，市政上已基本形成分流制排水體制，但仍存在較多截流系統(tǒng)。研究區(qū)內(nèi)污水管網(wǎng)分為2套污水系統(tǒng)如圖1所示，分別為梧桐山河污水系統(tǒng)與大康河污水系統(tǒng)，主要通過沿河截污管收集2個流域內(nèi)污水輸送至末端污水處理廠。梧桐山河流域污水系統(tǒng)分為一期配套干管及二期配套干管，管徑為DN400～DN1800，污水干管總長約為43.50 km；大康河流域污水干支管主要進(jìn)入橫崗二期污水處理廠，管徑為DN400～DN1800，污水干管總長約為22.00 km。

圖1 研究區(qū)污水管網(wǎng)系統(tǒng)

該污水處理廠共分兩期，現(xiàn)狀一期、二期規(guī)模共20萬m3/d，規(guī)劃規(guī)模25萬m3/d。其范圍內(nèi)服務(wù)常住人口約40.9萬人，服務(wù)面積約43.0 km2。一期出水排放主要指標(biāo)執(zhí)行GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》V類(TN≤15 mg/L)、二期出水排放標(biāo)準(zhǔn)為《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》準(zhǔn)Ⅳ類。

2 存在問題

2.1 污水管網(wǎng)運(yùn)行問題

通過對污水管網(wǎng)問題診斷發(fā)現(xiàn)市政道路管網(wǎng)錯混接約650處，城中村及排水小區(qū)管網(wǎng)錯混接約6 100處；市政管網(wǎng)總?cè)毕菝芏燃s50處/km，3、4級缺陷密度約5處/km，排水小區(qū)管網(wǎng)總?cè)毕菝芏燃s40處/km，3、4級缺陷密度約7處/km；污水系統(tǒng)末端滿水管段共4.11 km，占總干管總長20%。因此研究區(qū)現(xiàn)狀污水系統(tǒng)存在雨污錯混接嚴(yán)重、部分管道老舊、管道高水位低流速運(yùn)行等問題，致使外水從錯混接、管道缺陷等方面入侵污水系統(tǒng)，導(dǎo)致進(jìn)廠污水濃度下降。

2.2 污水處理廠水量、水質(zhì)波動問題

根據(jù)2019年污水處理廠的運(yùn)行數(shù)據(jù)，繪制月降雨量與進(jìn)廠總水量和月進(jìn)水平均BOD5濃度之間的關(guān)系，如圖2～3所示。

圖2 進(jìn)廠水量與每月總降雨量的關(guān)系

圖3 進(jìn)廠BOD5濃度與每月總降雨量的關(guān)系

圖2～3可知，研究區(qū)內(nèi)月降雨量與進(jìn)廠總水量之間有顯著的正相關(guān)性、進(jìn)廠平均BOD5濃度之間有顯著的負(fù)相關(guān)性。隨著降雨量的增加，進(jìn)廠水量明顯上升，進(jìn)水水質(zhì)濃度下降，說明降雨時雨水會侵入污水管網(wǎng)，對進(jìn)廠水量、水質(zhì)產(chǎn)生較大沖擊，影響污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行，造成其處理低效和污染物溢流入河。

根據(jù)該污水處理廠運(yùn)行資料分析，2019年一、二期進(jìn)廠平均BOD5濃度分別為60.41 mg/L和78.00 mg/L，達(dá)不到污水處理設(shè)施的污水濃度需求，遠(yuǎn)低于提質(zhì)增效工程目標(biāo)；該污水處理廠現(xiàn)狀設(shè)計(jì)規(guī)模20萬m3/d，而2019年日均實(shí)際污水處理量為21.40萬m3/d，已經(jīng)明顯高于其現(xiàn)狀設(shè)計(jì)規(guī)模，處于高負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。

2.3 區(qū)域自然因素問題

據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料統(tǒng)計(jì)，多年平均氣溫為22℃，日氣溫高于30℃的天數(shù)為123 d，多年平均降雨天數(shù)140 d，降水量約為1 870 mm。該地區(qū)降水量充沛，易造成大量雨水從雨污管道錯混接處流入污水管網(wǎng)。在地質(zhì)條件上，其地下水類型主要為松散巖類孔隙水和基巖類裂隙水，地下水埋深較淺，地下水位高于污水管道，導(dǎo)致地下水易于管道缺陷處滲漏到污水管內(nèi)稀釋污水濃度。從地形條件來看，研究區(qū)內(nèi)屬于丘陵地帶，水系縱橫導(dǎo)致山泉水和河湖水通過雨污水錯混接處和截流設(shè)施等方式流入污水系統(tǒng)，容易造成污水處理廠進(jìn)水濃度低的問題。

綜上，面臨復(fù)雜多樣的外水入侵，造成研究區(qū)污水系統(tǒng)運(yùn)行效能低、污水處理廠現(xiàn)狀進(jìn)水濃度低，高負(fù)荷運(yùn)行等問題，亟需一種高效便捷的排查方法尋找區(qū)域內(nèi)污水系統(tǒng)中的外水來源，為下一步有效地采取工程措施剝離外水提供有力的支撐，實(shí)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的目標(biāo)。

3 外水排查方法

研究區(qū)內(nèi)存在沿河截流系統(tǒng)，大量城中村未實(shí)現(xiàn)雨污分流，市政污水干管存在較多錯混接，雨天時受污染的雨水(包括初期雨水、面源污染地區(qū)徑流雨水等)與清潔雨水的界限難以準(zhǔn)確區(qū)分量化，同時雨水影響了地下水入滲、河水倒灌等外水量，導(dǎo)致雨天情況雨水對進(jìn)廠濃度影響十分復(fù)雜，因此本研究不考慮雨天情況的外水匯入排查和分析。針對旱天時研究區(qū)內(nèi)污水系統(tǒng)中外水來源，經(jīng)過實(shí)踐分析，本研究將排水小區(qū)水質(zhì)檢測與排水溯源相結(jié)合，提出一套較為系統(tǒng)的外水排查方法，具體如下：

(1)對排水小區(qū)、污水處理廠進(jìn)水口進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)檢測，根據(jù)水質(zhì)水量平衡法進(jìn)行水質(zhì)水量分析計(jì)算，確定區(qū)域內(nèi)的外水入侵總量。

(2)經(jīng)過排水地塊與市政管網(wǎng)接駁口和市政污水干管進(jìn)行水質(zhì)快檢，依據(jù)于水質(zhì)水量分析，將水質(zhì)濃度低，流量較大的排水地塊確定為重點(diǎn)排查區(qū)域，開展詳細(xì)摸查和溯源確定外水來源。

3.1 水質(zhì)水量分析計(jì)算

本研究水質(zhì)水量分析使用的水質(zhì)指標(biāo)為BOD5，通過實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的5 d培養(yǎng)法進(jìn)行測定。采用水質(zhì)水量平衡測算研究區(qū)內(nèi)所匯入的理論外水量，其公式如下：

Q外×C外=Q總×C總-Q污×C污×φ

(1)

Q總=Q外+Q污

(2)

由公式(1)～(2)可得：

(3)

上述公式中Q總、Q污和Q外分別為污水處理廠進(jìn)水總量、污水量和外水量，萬m3/d。本研究使用BOD5作為計(jì)算外水的水質(zhì)指標(biāo)，C總、C污和C外分別為污水處理廠中BOD5的進(jìn)水濃度，污水濃度和外水濃度，mg/L。為污水中污染物的降解系數(shù)，根據(jù)相關(guān)研究和經(jīng)驗(yàn)一般取10%[8-9]。平衡公式中污水量(Q污)包含了生活污水，工業(yè)污水及其他污水，污水濃度是不同污水類型進(jìn)行水量加權(quán)平均后的濃度值，計(jì)算公式如下：

(4)

公式(4)中：C村、C區(qū)和C工分別為城中村，小區(qū)和工業(yè)區(qū)的污水濃度本底值，mg/L；W村、W區(qū)和W工分別為城中村，小區(qū)和工業(yè)區(qū)的用水量，L/(cap·d)。本研究根據(jù)實(shí)地調(diào)查了城中村，小區(qū)和工業(yè)區(qū)的用水情況并結(jié)合相關(guān)研究[10]后將W村、W區(qū)和W工的值取250、250 L/(cap·d)和300 L/(cap·d)。

3.2 理論外水總量測算

為準(zhǔn)確評估研究區(qū)內(nèi)排水單元的污水出口濃度，本研究分別對城中村，小區(qū)和工業(yè)區(qū)的化糞池或污水口進(jìn)行采樣，實(shí)驗(yàn)室測定其BOD5濃度值，最終獲取了95份污水樣品(詳見表1)，其平均BOD5濃度值約為165.80 mg/L。結(jié)合研究區(qū)內(nèi)城中村，小區(qū)和工業(yè)區(qū)的人口數(shù)及用水情況，經(jīng)過公式(4)計(jì)算研究區(qū)內(nèi)源頭污水量約為10.22萬m3/d，因此通過排水單元本底濃度和用水量可以估算得到污水處理廠進(jìn)水的BOD5污染物通量應(yīng)為1.7 kg/d；另一方面，通過實(shí)地調(diào)查該污水處理廠的進(jìn)水資料可知：進(jìn)廠水量為21.35萬m3/d，進(jìn)水濃度平均值為69.67 mg/L,其對應(yīng)的BOD5污染物通量為1.5 kg/d。

表1 排水小區(qū)源頭污水BOD濃度值調(diào)查信息

根據(jù)調(diào)查結(jié)果計(jì)算可知：污染源頭計(jì)算的污染物通量為1.7 kg/d高于其污水處理廠進(jìn)水口實(shí)測值1.5 kg/d，說明源頭到污水處理廠的過程中污水管道內(nèi)沉積污染物的累計(jì)效應(yīng)大于污染物降解效應(yīng)使得污染濃度在污水運(yùn)移過程中濃度呈增加趨勢?；谧畈焕瓌t，本研究忽略污染物遷移過程中降解效果，直接采用污水處理廠進(jìn)水口處的污染物通量用于測算外水量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)研究[10]，外水的BOD5濃度一般低于10 mg/L,將以上數(shù)值帶入公式(3)后計(jì)算研究區(qū)內(nèi)外水理論量為7.52萬 m3/d。

3.3 外水排查內(nèi)容和步驟

(1)研究區(qū)排水地塊劃分

因城鎮(zhèn)住戶小區(qū)內(nèi)通常具有較為獨(dú)立的排水系統(tǒng)，所以本研究在住戶小區(qū)的基礎(chǔ)上依據(jù)已有排水管網(wǎng)物探資料和周圍地形進(jìn)行劃分匯水分區(qū)，將研究區(qū)分成若干個排水小區(qū)，并通過管網(wǎng)流向分析識別出排水小區(qū)與市政路污水主干管的接駁井，下文簡稱為污水接駁口。

(2)污水接駁口水樣采樣時間確定及水質(zhì)檢測

本研究考慮到降水會使排水小區(qū)內(nèi)匯集的雨水通過雨水管道和雨污混接點(diǎn)匯入污水管網(wǎng)，導(dǎo)致污水接駁口濃度改變。有研究表明[11]：對于合流地塊，建城區(qū)住戶小區(qū)范圍內(nèi)降水2 h后，地表徑流對污水接駁口水質(zhì)濃度的影響可以忽略不計(jì)，為盡量減小降水產(chǎn)生地下徑流從管道缺陷處滲入對水質(zhì)影響，現(xiàn)場水質(zhì)檢測需在24 h內(nèi)未發(fā)生降水的排水小區(qū)進(jìn)行;同時，住戶用水高峰期會很大影響污水接駁口的水質(zhì)濃度變化，導(dǎo)致難以判斷排水小區(qū)是否有外水匯入，因此當(dāng)天采樣時間選擇當(dāng)?shù)胤歉叻逵盟畷r間段。

由于BOD5檢測周期長，難度大，實(shí)時性較差，所以本研究采用COD和氨氮兩項(xiàng)指標(biāo)用于外水排查中，采用日本共立理化學(xué)研究所生產(chǎn)的化學(xué)需氧量水質(zhì)簡易測定器[WAK-COD(H)-2](測定范圍為0～250 mg/L)和銨/氨氮水質(zhì)簡易測定器[WAK-NH4-4](測定范圍為0.2～10 mg/L)，因水質(zhì)簡易測定器的測定時間為3～10 min，檢測快速便捷，有利于大范圍內(nèi)開展污水接駁口水質(zhì)濃度的定性觀測，也能夠滿足分析排水小區(qū)內(nèi)是否有外水匯入。依據(jù)本產(chǎn)品測定指南對排水小區(qū)的污水接駁口進(jìn)行COD和氨氮兩項(xiàng)指標(biāo)的水質(zhì)檢測，采樣過程在同一采樣時間，進(jìn)行3次采樣后取其混合樣后，再分別進(jìn)行3次水質(zhì)快檢，對3次檢測結(jié)果取平均值以減少其誤差。如果指標(biāo)濃度超過水質(zhì)簡易測定器的最大量程，則采用定量量筒將水樣稀釋五倍后重新測定其水質(zhì)指標(biāo)。

有研究提及在污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的外水排查中可將NH3-N作為主要識別指標(biāo)[12]，同時考慮到進(jìn)水溫度會影響污水處理廠的實(shí)際運(yùn)行[13-14]，依據(jù)《城市黑臭水體整治工作指南》中將氨氮濃度于8～10 mg/L內(nèi)定義為輕度黑臭水體，所以本研究考慮將低于輕度黑臭水體的氨氮濃度作為主要參考，同時考慮到水質(zhì)簡易測定器的刻度值，本研究將氨氮值為5 mg/L作為參考臨界值。由于研究區(qū)內(nèi)工業(yè)企業(yè)和管道沉積物等因素的影響，易導(dǎo)致低氨氮，高COD的情況下，因此需要以COD值小于60 mg/L作為輔助參考。綜上，對于污水排水口的水質(zhì)指標(biāo)中以氨氮濃度作為主要判斷依據(jù)，COD值作為輔助參考指標(biāo)，根據(jù)水質(zhì)水量分析，將水量較大、水質(zhì)低于兩個指標(biāo)臨界值的污水接駁口定義為“低濃度污水接駁口”，其對應(yīng)的排水小區(qū)被列為重點(diǎn)調(diào)查小區(qū)。

針對于重點(diǎn)調(diào)查小區(qū)的“低濃度污水接駁口”展開外水溯源工作，需要根據(jù)排水小區(qū)內(nèi)已有管線資料，對排口及其周邊排水系統(tǒng)大致走向等進(jìn)行了解，現(xiàn)場采用管道潛望鏡(QV)檢測技術(shù)等工具進(jìn)行輔助，從而追溯到管道中外水源頭。針對于源頭水量根據(jù)水質(zhì)水量平衡進(jìn)行校核，保證能夠與污水接駁口的流量相匹配。

3.4 開展外水排查工作

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)排水管網(wǎng)，地形和下墊面資料進(jìn)行匯水分析結(jié)合實(shí)地調(diào)查資料，將整個研究區(qū)劃分出了642個排水小區(qū)，在2020年5月至2020年8月對排水小區(qū)化糞池和污水立管開展BOD5檢測，對污水接駁口及河道排水口開展COD和氨氮水質(zhì)快速檢測，同時對低濃度的檢測點(diǎn)開展詳細(xì)外水溯源工作。最終根據(jù)野外調(diào)查結(jié)果，分析研究區(qū)內(nèi)外水分布情況及來源。

4 結(jié)果分析

4.1 污水接駁口水質(zhì)檢測

對排水小區(qū)的排水管網(wǎng)進(jìn)行分析，在642個排水小區(qū)中確定出2 359處市政接駁口，其中1 227處污水接駁口。由于實(shí)際排查過程中發(fā)現(xiàn)部分污水接駁井為干井，死井，廢棄井等無法取水樣的接駁口共有391處。因此采用水質(zhì)快速檢測方法(下文簡稱“快檢”)對可以取樣的污水接駁口進(jìn)行檢測后共獲得836處水質(zhì)結(jié)果，其分類匯總結(jié)果見表2。

表2 排水小區(qū)污水接駁口水質(zhì)快速檢測結(jié)果

4.2 污水接駁口水質(zhì)結(jié)果分析

根據(jù)《第一次全國污染源普查城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》生活污水情況，深圳市在該手冊中屬于二區(qū)一類地區(qū)，其生活污水量取值定量為185 L/(cap·d)，COD和氨氮取值定量分別為63～79 L/(cap·d)和9.4～9.7 L/(cap·d)，則生活污水出口濃度分別為341.00～427.00 mg/L和50.81～52.43 mg/L。

根據(jù)快檢結(jié)果統(tǒng)計(jì)，研究區(qū)內(nèi)排水小區(qū)污水接駁口COD指標(biāo)均值為131.47 mg/L，氨氮指標(biāo)均值為21.90 mg/L，遠(yuǎn)低于《第一次全國污染源普查城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》生活污水出口濃度(COD和氨氮值分別為：341.00～427.00 mg/L和50.81～52.43 mg/L)，說明研究區(qū)內(nèi)水質(zhì)濃度較低，較大影響了污水處理廠污水處理效率，采取針對措施進(jìn)行污水系統(tǒng)提質(zhì)增效工程十分必要；另一方面也說明排水小區(qū)內(nèi)外水入侵情況較為嚴(yán)重，如果能夠剝離排水小區(qū)內(nèi)的外水，提高污水接駁口出水濃度，將對整個研究區(qū)污水系統(tǒng)提質(zhì)增效起到重要作用。

果桑是以產(chǎn)果為主、果葉兼用型桑樹的統(tǒng)稱，其果實(shí)桑椹具有豐富的營養(yǎng)和藥用價值，花青素含量極高，抗氧化功效明顯，具有促進(jìn)造血細(xì)胞生長、降血糖、降血脂等藥理作用，被衛(wèi)生部列為“既是食品又是藥品”名單［1，2］。桑椹除直接食用外，目前已開發(fā)出果汁飲品、桑果酒、桑果醬、桑椹膏及花青素等產(chǎn)品，表現(xiàn)出巨大的產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿蛷V闊的市場前景［3，4］。 然而在果桑產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，桑椹菌核病來勢猛、發(fā)病快，發(fā)病率高達(dá)30%～90%，有些果桑園甚至絕產(chǎn)［5］，桑椹菌核病已成為限制果桑產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸問題。

根據(jù)深圳市規(guī)劃與自然資源局網(wǎng)站(http://pnr.sz.gov.cn/)所提供信息可以得到研究區(qū)內(nèi)居民用地面積占比約為20%，工業(yè)用地約為7%，公共設(shè)施用地約為8%。據(jù)此可知以居民區(qū)為主的用地屬性使得生活污水中各種洗滌劑、垃圾和糞便等成為氨氮值的主要來源，導(dǎo)致超過60%以上排水小區(qū)的氨氮值指標(biāo)都超過其最大量程。而COD值在低值區(qū)間分布呈梭型分布，較為合理，但是工業(yè)區(qū)排放水質(zhì)中COD往往偏高，因此COD值大于250 mg/L的區(qū)間內(nèi)主要是受工業(yè)區(qū)的影響所以呈現(xiàn)出占比高的情況。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)污水接駁口快檢結(jié)果中COD和氨氮值指標(biāo)至少有一個小于其臨界值的數(shù)量為274個，其中氨氮值低于5 mg/L的有136個。由于研究區(qū)內(nèi)以居民區(qū)為主，根據(jù)研究[12]氨氮指標(biāo)更具有代表性所以重點(diǎn)關(guān)注氨氮值低于5 mg/L的排水小區(qū)，現(xiàn)場調(diào)查是否有外水來源，因此本研究主要關(guān)注136個重點(diǎn)區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)外水排查分析，重點(diǎn)區(qū)域面積約為區(qū)域總面積21.2%。

4.3 研究區(qū)外水排查結(jié)果

有實(shí)踐和研究表明[12]，建城區(qū)污水系統(tǒng)外水來源主要為山體河道基流(以下簡稱“清潔基流”)，河湖水倒灌，地下水入滲和施工降水等方面。本研究經(jīng)過調(diào)查重點(diǎn)區(qū)域后，共發(fā)現(xiàn)了97處外水來源，共發(fā)現(xiàn)了5.42萬m3/d外水量，以下對外水排查成果進(jìn)行分析匯總結(jié)果見表3，最終總結(jié)了5類主要外水來源。通過公式(1)、(2)計(jì)算若將已發(fā)現(xiàn)外水量進(jìn)行充分剝離后，旱季污水處理廠一期最終可實(shí)現(xiàn)進(jìn)廠BOD5濃度為103.39 mg/L，二期最終可實(shí)現(xiàn)進(jìn)廠BOD5濃度為115.63 mg/L。

表3 外水信息統(tǒng)計(jì)表

4.4 各類外水排查結(jié)果分析

(1)清潔基流

通過結(jié)果得到:研究區(qū)內(nèi)的主要外水來源是來自于清潔基流，個數(shù)和水量占比都是遠(yuǎn)高于其他外水類型。本研究將山體基流，湖泊等地表自然水體通過合流地塊管網(wǎng)，雨污錯混接和暗涵等方式進(jìn)入污水系統(tǒng)的外水歸類為“清潔基流”。其特點(diǎn)是水質(zhì)良好，分布廣，流量大，較大地影響污水處理廠的進(jìn)口濃度。清潔基流調(diào)查過程中74處清潔基流中26處為山體基流，30處為河湖水基流入滲，表明：類似外水排查工作用應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注山體湖泊泄洪通道和暗涵等。

(2)施工降水

施工降水是基坑工程的配套工程措施，一般經(jīng)過沉淀等措施處理達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)后可以直接排入雨水管道和明渠河道。但是部分施工場地對當(dāng)?shù)毓芫W(wǎng)情況不熟悉，就近接管等原因?qū)е虏糠质┕そ邓苯咏尤牖蛘咄ㄟ^管網(wǎng)錯混接接入了污水管道，最終進(jìn)入污水處理廠。

(3)地下水入滲

由于地下水入滲主要是通過檢查井壁滲水和管道結(jié)構(gòu)缺陷滲水等途徑進(jìn)入污水系統(tǒng)，最終流入污水處理廠。此類外水來源隱蔽不易識別，水質(zhì)良好，單點(diǎn)流量小。雖然調(diào)查中地下水入滲量較少，但是研究區(qū)位于南方靠海地區(qū)，降水量充沛，地下水埋深較淺，其入滲量應(yīng)遠(yuǎn)大于所調(diào)查的值，但是調(diào)查難度很大。

(4)河流倒灌

研究區(qū)內(nèi)沿河設(shè)有截污納管用于收集污水次干管內(nèi)的污水輸運(yùn)至污水處理廠，但是由于其檢查井和管道存在結(jié)構(gòu)性缺陷，導(dǎo)致河道水位上漲時河水會倒灌至截污納管中，降低了污水處理廠濃度。河流倒灌入侵污水系統(tǒng)受河道水位影響很大。

(5)自來水廠

自來水廠排泥水的來源是日常的反應(yīng)池、沉淀池、濾池反沖洗水等產(chǎn)生的排放水。廠區(qū)將處理后排泥水直接排入污水管道中，說明外水排查中可以關(guān)注自來水廠的排泥水去向，確定其是否為外水。

5 結(jié) 論

本文依托于研究區(qū)的排水管網(wǎng)數(shù)據(jù)，提出了一種基于水質(zhì)檢測和水質(zhì)水量定量分析的外水排查方法，并將其應(yīng)用于實(shí)際外水排查工作，形成結(jié)論如下：

(1)在旱天條件下，通過開展污水系統(tǒng)水質(zhì)檢測，利用水質(zhì)水量定量分析篩選出了外水排查重點(diǎn)區(qū)域，開展針對性外水排查，為城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)提質(zhì)增效提出新的排查思路。

(2)根據(jù)本研究開展外水排查工作，將排查面積占研究區(qū)面積的比例從100%降低至約21.2%。該重點(diǎn)調(diào)查區(qū)域內(nèi)共排查出5.42萬m3/d外水量，能夠滿足城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的需求，表明本研究能夠提高外水排查效率，展現(xiàn)了其經(jīng)濟(jì)高效的優(yōu)點(diǎn)。

(3)針對已排查的外水，若采取相應(yīng)外水剝離工程，旱季污水處理廠一期最終可實(shí)現(xiàn)進(jìn)廠BOD5濃度為103.39 mg/L，二期最終可實(shí)現(xiàn)進(jìn)廠BOD5濃度為115.63 mg/L。污水處理廠的進(jìn)廠濃度低和設(shè)施超負(fù)荷運(yùn)行問題將得到很大的緩解。

6 建 議

(1)清潔基流的釋放工程是較為復(fù)雜的工程，應(yīng)個例分析，單獨(dú)方案措施，合理地將清潔基流引入純雨水管道或者明渠。如：由于大水量基流的下游管渠尺寸很大，存在總口截留設(shè)施，可以考慮在沿程將污水支管接入其他污水系統(tǒng)，將其改為純雨水管渠，將總口打開，釋放清潔基流至河道中。

(2)由于研究區(qū)內(nèi)基坑工程施工場地難以深入調(diào)查研究，所以獲取的個數(shù)偏少且流量偏低，現(xiàn)場調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)部分施工場地排泥水未經(jīng)過處理直接排入河道和污水管網(wǎng)，對河道水質(zhì)影響很大，排入管道也易造成堵塞，建議由當(dāng)?shù)卣块T對施工降水排放規(guī)范及配套設(shè)施應(yīng)嚴(yán)格要求，加強(qiáng)監(jiān)管，避免施工降水增加水體環(huán)境和污水管網(wǎng)負(fù)擔(dān)。

(3)對于南方地區(qū)，地下水位較高，部分排水管網(wǎng)低于地下水位，因此地下水入滲是難以避免的。工程一般通過存量管網(wǎng)缺陷修復(fù)，減少地下水從管道缺陷處入滲量。

(4)河流倒灌一般存在于局部，相對較為容易采取工程措施解決，通過修復(fù)檢查井和管道缺陷、對低水位排口設(shè)置拍門、管中止回閥等措施可以有效地降低河水倒灌入侵。

(5)自來水廠的排泥水難以剝離，建議自來水廠進(jìn)一步循環(huán)利用減少排泥水釋放量。

城鎮(zhèn)中污水系統(tǒng)在整個城市系統(tǒng)中承擔(dān)重要作用，其“健康程度”直接影響了居民正常生產(chǎn)生活，也嚴(yán)重影響著污水處理廠的運(yùn)行狀況，因此保障污水系統(tǒng)全覆蓋，對污水全收集，減少外水入侵是城市生態(tài)文明城市建設(shè)的根本保障。在進(jìn)一步完善區(qū)域管網(wǎng)的基礎(chǔ)上，本研究著眼于外水排查方法，提出采用經(jīng)濟(jì)高效且有針對性地調(diào)查方法，分析其污水系統(tǒng)中外水情況，能夠有助于研究區(qū)內(nèi)污水處理廠進(jìn)水濃度提高，實(shí)現(xiàn)污水系統(tǒng)提質(zhì)增效。