何偉健

（廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司，廣東 廣州 510010）

0 引言

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及人們安全環(huán)保意識(shí)的逐漸增強(qiáng)，國(guó)家對(duì)污水的排放也制定了一系列的硬性要求[1]。為了更好地運(yùn)行維護(hù)（以下簡(jiǎn)稱“運(yùn)維”）管理污水系統(tǒng)，需摒棄“重建設(shè)輕管理”的觀念，從運(yùn)維管理角度設(shè)計(jì)和建設(shè)污水系統(tǒng)，才能最大限度發(fā)揮污水系統(tǒng)的效益。根據(jù)多年設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在與建設(shè)單位、運(yùn)維單位、城鎮(zhèn)街道負(fù)責(zé)人等多方探討后本文得出以下研究結(jié)論。

1 污水管網(wǎng)建設(shè)與管理之間的矛盾

根據(jù)以往項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出目前污水系統(tǒng)建設(shè)、水環(huán)境治理與運(yùn)維管理之間的矛盾主要有以下5 點(diǎn)。

1.1 污水管敷設(shè)的路由與污水管維護(hù)檢修的矛盾

由于管道建設(shè)用地協(xié)調(diào)問(wèn)題，沿河涌建設(shè)的部分涌邊截污管敷設(shè)在農(nóng)田、魚(yú)塘邊、涌底，或者以掛管形式掛設(shè)在堤岸擋墻上。工程完工后，這些管道往往由于缺少檢修需要的設(shè)備通道，被違法建設(shè)騎壓掩蓋或人為破壞，而無(wú)法得到有效檢修和維護(hù)，導(dǎo)致部分關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)管網(wǎng)無(wú)法正常運(yùn)行。最終造成污水溢流至河涌，或河涌水倒灌至污水管網(wǎng)中，嚴(yán)重降低了污水系統(tǒng)運(yùn)行效率及污水處理效率，不符合提質(zhì)增效的目標(biāo)。

1.2 污水管網(wǎng)運(yùn)行水位較高與污水管網(wǎng)隱患檢測(cè)的矛盾

污水處理系統(tǒng)中污水管網(wǎng)運(yùn)行水位高的原因有很多種，包括末端截污、管道過(guò)流能力不足，管道存在缺陷，泵閘調(diào)度不合理，污水處理規(guī)模偏小等，而高運(yùn)行水位導(dǎo)致污水管網(wǎng)常年以滿管狀態(tài)運(yùn)行，從而無(wú)法對(duì)污水管網(wǎng)進(jìn)行完整全面的檢測(cè)，難以發(fā)現(xiàn)和確認(rèn)污水管網(wǎng)存在的問(wèn)題。在城中村截污納管及排水單元達(dá)標(biāo)創(chuàng)建過(guò)程中，污水管網(wǎng)高水位運(yùn)行往往對(duì)設(shè)計(jì)方案有著顛覆性的影響。如果無(wú)法排查管網(wǎng)中的錯(cuò)混接情況，雨污分流將無(wú)法徹底完成[2]。

1.3 污水系統(tǒng)主通道單一與污水主管檢測(cè)維修的矛盾

污水管網(wǎng)一般以支狀管網(wǎng)分布，每個(gè)分區(qū)都只通過(guò)一根污水主管承擔(dān)轉(zhuǎn)輸任務(wù)。在污水系統(tǒng)運(yùn)行管理中，污水系統(tǒng)主管檢測(cè)維修工作是運(yùn)維單位最難推進(jìn)的工作之一，其主要原因是污水主管的運(yùn)行水位一般較高，且難以降低，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)；若主管出現(xiàn)較嚴(yán)重的問(wèn)題時(shí)，對(duì)該段主管進(jìn)行修復(fù)時(shí)也會(huì)對(duì)上游污水管網(wǎng)的轉(zhuǎn)輸造成影響。對(duì)排水設(shè)施管理要求的逐漸提高，污水系統(tǒng)主通道若單一運(yùn)行則不利于維護(hù)保養(yǎng)，迫切需要增加備用通道，滿足主管定期檢測(cè)維修的需求。

1.4 水環(huán)境治理與污水處理廠減產(chǎn)、停產(chǎn)的矛盾

污水處理廠維修故障設(shè)備、檢測(cè)設(shè)備或工藝升級(jí)時(shí)需減產(chǎn)或停產(chǎn)，此時(shí)在污水處理系統(tǒng)污水量不變的前提下，污水勢(shì)必會(huì)溢流至周邊水體，對(duì)水環(huán)境造成較大的污染，且水體持續(xù)受污染的時(shí)間與污水處理廠檢修時(shí)長(zhǎng)密切相關(guān)，暫無(wú)其他有效解決辦法。

1.5 污水系統(tǒng)運(yùn)行智能化與管網(wǎng)維護(hù)工作滯后性的矛盾

目前的污水系統(tǒng)缺少數(shù)據(jù)采集硬件，無(wú)法有效采集管網(wǎng)系統(tǒng)的日常運(yùn)行流量、水位等數(shù)據(jù)，導(dǎo)致搭建智慧排水系統(tǒng)一體化運(yùn)行平臺(tái)存在困難。管網(wǎng)維護(hù)工作缺少預(yù)警和智能化調(diào)度環(huán)節(jié)，通常是在水體污染或經(jīng)濟(jì)損失發(fā)生后才溯源尋找問(wèn)題并進(jìn)行治理，管網(wǎng)維護(hù)工作十分被動(dòng)和滯后。

2 污水系統(tǒng)升級(jí)優(yōu)化措施分析

污水治理是實(shí)現(xiàn)國(guó)家環(huán)境與資源有效利用以及可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。針對(duì)上述主要矛盾，本文分別從優(yōu)化涌邊截污管道、降低管網(wǎng)運(yùn)行水位、新建污水系統(tǒng)備用主干管、污水處理系統(tǒng)互聯(lián)互通、構(gòu)建智慧排水系統(tǒng)5 個(gè)方面進(jìn)行分析論述[3]。

2.1 優(yōu)化涌邊截污管道

對(duì)已建的涌邊截污管或掛管進(jìn)行改造升級(jí)，結(jié)合碧道建設(shè)、涌邊涉水違建治理、堤岸整治等工作，打通檢修通道，將現(xiàn)有的涌底管或者涌邊掛管改造上岸。另外，在后續(xù)新建涌邊管網(wǎng)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮檢修需要的設(shè)備通道，在滿足最小用地條件下選取合適管位。圖1、圖2分別為新市涌蕭崗村段掛管截污整治前后的現(xiàn)場(chǎng)照片，通過(guò)將涌邊建筑首層改造為騎樓，并在涌邊創(chuàng)建截污管埋設(shè)條件，同步對(duì)沿線房屋化糞池進(jìn)行整治，整段河涌水環(huán)境得到大大提升。

圖1 掛管截污整治前

圖2 掛管截污整治后

2.2 降低管網(wǎng)運(yùn)行水位

（1）對(duì)污水系統(tǒng)主管進(jìn)行擴(kuò)容改造。對(duì)污水系統(tǒng)的污水主管進(jìn)行水力校核，對(duì)過(guò)流能力不滿足轉(zhuǎn)輸流量需求的主管進(jìn)行擴(kuò)容改造，或?qū)ふ倚侣酚?，建設(shè)污水轉(zhuǎn)輸管道，以滿足污水轉(zhuǎn)輸需求，達(dá)到降低污水管網(wǎng)運(yùn)行水位的目的。

（2）優(yōu)化升級(jí)污水提升泵站。核算污水提升泵站規(guī)模，對(duì)泵站進(jìn)行提升改造。泵站規(guī)模設(shè)計(jì)除滿足本片區(qū)規(guī)劃污水量外，還需結(jié)合污水系統(tǒng)特點(diǎn)，在規(guī)模計(jì)算中增加安全系數(shù)，以應(yīng)對(duì)日后調(diào)整污水系統(tǒng)納污范圍而增加的污水量。

（3）排除系統(tǒng)外水。外水主要指山水、河涌水、灌溉水等地表水體，通常通過(guò)截留合流渠箱、涌邊截流口倒灌等方式進(jìn)入污水系統(tǒng)。治理系統(tǒng)外水主要涉及污水系統(tǒng)提質(zhì)增效，主要整治措施及步驟如下：對(duì)系統(tǒng)污水管網(wǎng)進(jìn)行充分摸查，對(duì)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)流量和水質(zhì)進(jìn)行分析，得出外水點(diǎn)，針對(duì)外水點(diǎn)采取管網(wǎng)完善、排口改造、排水單元達(dá)標(biāo)改造、管網(wǎng)修復(fù)及養(yǎng)護(hù)、合流渠箱清污分流等措施控制河涌水位。

防止外水入侵污水系統(tǒng)的對(duì)策如下：避免重復(fù)截污、準(zhǔn)確控制截流量及減少雨水截流量，并通過(guò)徹底的清污分流逐漸廢除截污系統(tǒng)；通過(guò)管道修復(fù)解決管道缺陷導(dǎo)致的地下水、河水和山水入滲問(wèn)題；通過(guò)設(shè)置閘門控制河道水位，或優(yōu)化排水口拍門、鴨嘴閥、下開(kāi)式堰門等設(shè)施，減少河水和潮水的倒灌；利用行政手段督導(dǎo)自來(lái)水和工地水入侵污水系統(tǒng)等問(wèn)題[4]。

（4）優(yōu)化污水提升泵站聯(lián)合調(diào)度。在多泵站串聯(lián)提升的污水系統(tǒng)中，由于上下游提升泵站的調(diào)度未聯(lián)網(wǎng)，各級(jí)泵站進(jìn)水管處于高水位狀態(tài)。為此，需要將多個(gè)污水提升泵站進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度優(yōu)化，可結(jié)合智慧排水系統(tǒng)的建設(shè)，通過(guò)管道流量實(shí)時(shí)監(jiān)控或液位實(shí)時(shí)監(jiān)控等手段實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)運(yùn)行信息，同時(shí)增加并聯(lián)泵站和轉(zhuǎn)輸管網(wǎng)，建設(shè)并聯(lián)污水調(diào)度系統(tǒng)，軟硬件結(jié)合實(shí)現(xiàn)污水管網(wǎng)運(yùn)行水位實(shí)時(shí)調(diào)度優(yōu)化。

2.3 新建污水系統(tǒng)管備主干用管

根據(jù)現(xiàn)有污水系統(tǒng)主干管運(yùn)行情況、污水系統(tǒng)周邊水體等級(jí)等因素進(jìn)行分析，研究新建污水主干管備用管的必要性，并盡量尋找與現(xiàn)有污水主干管不同的路由或施工難度較低的路由，建設(shè)污水系統(tǒng)備用主干管。備用主干管的投資一般較高，因?yàn)樾璩浞盅芯科渎酚杉肮軓降暮侠硇?，保證管道實(shí)施達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，產(chǎn)生積極的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 污水處理系統(tǒng)互聯(lián)互通

上一節(jié)中已介紹了污水處理廠停產(chǎn)或減產(chǎn)與水環(huán)境治理之間的矛盾，解決該矛盾的手段為污水處理系統(tǒng)互聯(lián)互通。根據(jù)廣州市某區(qū)污水系統(tǒng)分布圖，污水系統(tǒng)之間關(guān)系主要有并列分布和上下游分布兩種。對(duì)于并列分布相鄰的兩個(gè)污水處理系統(tǒng)，根據(jù)實(shí)際情況和節(jié)能要求，兩個(gè)系統(tǒng)均要建設(shè)調(diào)水泵站和轉(zhuǎn)輸管道；對(duì)于上下游分布的兩個(gè)污水系統(tǒng)，上游污水處理系統(tǒng)可通過(guò)現(xiàn)有污水管（重力管或壓力管）轉(zhuǎn)輸至下游污水處理廠，僅需在下游污水處理廠新建調(diào)水加壓站和轉(zhuǎn)輸管道反向調(diào)水即可。污水處理系統(tǒng)互聯(lián)互通需針對(duì)實(shí)際情況進(jìn)行研究，不一定要改造兩個(gè)污水處理系統(tǒng)，只要達(dá)到當(dāng)各污水處理系統(tǒng)均具備停產(chǎn)或減產(chǎn)條件時(shí)，污水系統(tǒng)不對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的自然水體造成污染的最終目的即可[5]。

2.5 構(gòu)建智慧排水系統(tǒng)

構(gòu)建智慧排水系統(tǒng)主要包含以下內(nèi)容。

（1）智慧排水動(dòng)態(tài)感知，包括污水處理廠、城鎮(zhèn)排水干管、重要支管、泵站、重要排放口、重要閘口及其他附屬設(shè)施的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括水位數(shù)據(jù)、流量監(jiān)測(cè)、雨量數(shù)據(jù)、水質(zhì)數(shù)據(jù)、地理數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控和工況數(shù)據(jù)等（圖3）。

圖3 智慧排水系統(tǒng)框架

（2）傳輸層，包括移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、政務(wù)專網(wǎng)、控制專網(wǎng)、采集專網(wǎng)、公共以太網(wǎng)等。

（3）平臺(tái)層，包括統(tǒng)一的數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái)、數(shù)據(jù)交換平臺(tái)、數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)、GIS 服務(wù)平臺(tái)、模型管理平臺(tái)等。

（4）應(yīng)用層，包括在線監(jiān)測(cè)、預(yù)警信息、數(shù)據(jù)分析、地圖GIS、模型分析、智慧運(yùn)維等六大應(yīng)用系統(tǒng)。

（5）用戶層，包括外網(wǎng)、內(nèi)網(wǎng)及移動(dòng)端等。

（6）信息安全與運(yùn)行維護(hù)體系，包括應(yīng)用安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、物理安全、安全管理等。

（7）政策法規(guī)與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系，包括數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、接口規(guī)范、管理辦法、政策法規(guī)等。

通過(guò)記錄泵站、水廠等進(jìn)水水質(zhì)信息，智慧排水系統(tǒng)可設(shè)定運(yùn)行數(shù)據(jù)的歷史數(shù)據(jù)趨勢(shì)并利用圖形界面進(jìn)行直觀比較，也可交叉分析水質(zhì)數(shù)據(jù)與運(yùn)行模式、原廢水變化，還可在報(bào)警處理的過(guò)程中追蹤與統(tǒng)計(jì)分析未來(lái)故障前兆并發(fā)出預(yù)警，及時(shí)對(duì)缺陷管網(wǎng)采取應(yīng)急措施，并給出針對(duì)性的管道日常養(yǎng)護(hù)建議。

3 加強(qiáng)污水設(shè)備的管理與維護(hù)

污水設(shè)備是污水管網(wǎng)系統(tǒng)中的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其運(yùn)行的效率與效果將對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生直接的影響，所以污水設(shè)備的日常保養(yǎng)與維護(hù)非常重要。為了提高污水設(shè)備的安裝調(diào)試水平和使用效率，必須確保污水處理廠設(shè)備正常工作。為了讓污水設(shè)備更好地適應(yīng)污水處理廠的運(yùn)行需求，在正式安裝前應(yīng)先對(duì)污水處理廠的工作環(huán)境進(jìn)行調(diào)查。在進(jìn)行安裝調(diào)試時(shí)，要嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)的施工技術(shù)規(guī)范。設(shè)備安裝質(zhì)量的好壞將直接關(guān)系到后續(xù)的無(wú)載荷測(cè)試工作能否正常進(jìn)行，若發(fā)現(xiàn)測(cè)試中出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)立即處理以確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全、順暢。在完成空載測(cè)試后，技術(shù)人員還要進(jìn)行全面的調(diào)試，針對(duì)目前設(shè)備運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題給出最優(yōu)解決方案，使各裝置的功能得到最大程度的發(fā)揮。污水處理廠設(shè)備的調(diào)試是十分關(guān)鍵的，采用科技手段和科學(xué)的調(diào)試方案能有效地消除機(jī)械設(shè)備在使用中存在的安全隱患和解決相關(guān)的設(shè)備故障問(wèn)題。調(diào)試工作也是確保設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定的重要手段，在正式運(yùn)行前做好設(shè)備的安裝和調(diào)試工作，可確保其工作的有效性和及時(shí)性。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，我國(guó)城市化、工業(yè)化快速發(fā)展，城市生活污水、工業(yè)廢水的日益增多對(duì)城市地表水和地下水的環(huán)境安全造成了極大的威脅。為應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)峻的水環(huán)境問(wèn)題，全國(guó)各地都在進(jìn)行城市污水處理廠的建設(shè)。污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)和建設(shè)的過(guò)程必須充分考慮管網(wǎng)的維護(hù)條件，只有保證管網(wǎng)得到有效維護(hù)，才能發(fā)揮最大效益。本文從污水系統(tǒng)建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)管理之間的矛盾展開(kāi)分析，提出污水系統(tǒng)優(yōu)化的若干措施，力求促進(jìn)污水系統(tǒng)的維護(hù)管理工作往高效化、智慧化的方向發(fā)展，以適應(yīng)5G 物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的要求。