陳芳，曹玉婷，崔全喜，孫高升，宋剛福

（1.河南省城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，河南 鄭州 450044；2.華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450046）

0 引言

2019年4月住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部和發(fā)展改革委印發(fā)《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案（2019-2021年）》。提出經(jīng)3年努力，地級(jí)及以上城市建成區(qū)基本無生活污水直排口，基本消除生活污水收集處理設(shè)施空白區(qū)，污水收集效能顯著提高的目標(biāo)。焦作市城區(qū)是典型南水北調(diào)中線引水干渠沿線山前坡地城區(qū)，為落實(shí)污水提質(zhì)增效的要求，焦作市結(jié)合城市污水管網(wǎng)現(xiàn)有的突出問題和自身實(shí)際狀況，選擇城區(qū)普濟(jì)河流域率先進(jìn)行污水提質(zhì)增效的試點(diǎn)工程，對(duì)該區(qū)域污水管網(wǎng)進(jìn)行雨污分流改造、問題管網(wǎng)修復(fù)改造和完善污水管網(wǎng)空白區(qū)建設(shè)等工作，提高城區(qū)污水收集處理效能，改善城區(qū)水環(huán)境。

1 研究區(qū)域概況

焦作市地處河南西北部，總面積4 071 km2。焦作市城區(qū)位于太行山脈與豫北平原的交接處，地形為西北高，東南低，依據(jù)地貌單元及形態(tài)劃分為山前坡地崗丘區(qū)和平原區(qū)。焦作市屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫14 ℃，平均年降水量551.40 mm，全年降水量主要集中在6-9 月的雨季。年平均年蒸發(fā)量1 668.20 mm。焦作市規(guī)劃城區(qū)范圍內(nèi)共有9條河道和南水北調(diào)干渠穿過，河網(wǎng)體系三橫六縱。其中普濟(jì)河為新河支流，大沙河二級(jí)支流，發(fā)源于北部山區(qū)，干流全長(zhǎng)11.52 km，流域總面積32.50 km2。

2 污水收集系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 污水處理系統(tǒng)現(xiàn)狀

焦作市已建成4座污水處理廠，采用的工藝有改良型A/A/O工藝和A/O生化池工藝。出水水質(zhì)均滿足《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。目前第一和第二污水處理廠統(tǒng)稱為中心城區(qū)污水處理廠，合用進(jìn)廠主干管，實(shí)際污水廠進(jìn)水濃度較低。

2.2 普濟(jì)河流域污水管網(wǎng)改造前狀況

普濟(jì)河流域由新月鐵路分為南北兩部分，鐵路以北為老城區(qū)，鐵路以南為新城區(qū)。老城區(qū)采用截流式合流制排水系統(tǒng)，多數(shù)道路下方敷設(shè)有合流制排水管道。新城區(qū)多采用分流制的排水系統(tǒng)，部分道路下方分別敷設(shè)有雨水和污水兩套排水管道。

3 污水收集系統(tǒng)問題診斷

3.1 污水管網(wǎng)檢測(cè)分析

普濟(jì)河流域合流制管道總長(zhǎng)度為42.55 km，分流制污水管道長(zhǎng)度為29.57 km。根據(jù)要求進(jìn)行管網(wǎng)檢測(cè)，檢測(cè)方法采用的是QV（管道潛望鏡）檢測(cè)，檢測(cè)儀器采用Peek 2S 管道潛望鏡。主要是檢查管道是否存在變形等結(jié)構(gòu)性缺陷，以及是否存在沉積等功能性缺陷。檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，普濟(jì)河流域管網(wǎng)存在結(jié)構(gòu)性缺陷和功能性缺陷，其中功能性缺陷占比更大。

針對(duì)發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)性缺陷或功能性缺陷進(jìn)行等級(jí)劃分，再分析計(jì)算缺陷管道的修復(fù)指數(shù)和養(yǎng)護(hù)指數(shù)，最終據(jù)此提出修復(fù)或養(yǎng)護(hù)方案。對(duì)于積水嚴(yán)重或因內(nèi)壁上積攢沉積物而致使無法發(fā)現(xiàn)具體缺陷的管道，需要進(jìn)一步進(jìn)行管道清通，然后再做檢測(cè)，分析是否有缺陷存在。

3.2 污水水質(zhì)檢測(cè)分析

3.2.1 水質(zhì)采樣點(diǎn)

根據(jù)前期所掌握的污水收集系統(tǒng)的分布和地表水系的分布，結(jié)合管道檢測(cè)分析和雨污混接的調(diào)查，選定污水管網(wǎng)中具有代表性的節(jié)點(diǎn)設(shè)置為采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)需要均勻分布，以便獲取污水管網(wǎng)系統(tǒng)中真實(shí)全面的水質(zhì)情況。

3.2.2 檢測(cè)材料及方法

試驗(yàn)過程中采用的藥劑如過硫酸鉀、重鉻酸鉀、酒石酸鉀鈉、碘化汞、碘化鉀、濃硫酸等均為分析純，檢測(cè)指標(biāo)為五日生化需氧量（BOD5）、氨氮。檢測(cè)取樣周期為旱流時(shí)連續(xù)檢測(cè)一周；下雨時(shí)（中雨時(shí)10.00～24.90 mm降雨量）每1 h監(jiān)測(cè)一次。

3.2.3 檢測(cè)結(jié)果與分析

共選擇82個(gè)采樣點(diǎn)，其中82個(gè)采樣點(diǎn)檢測(cè)了五日生化需氧量，28個(gè)采樣點(diǎn)檢測(cè)了氨氮情況。具體檢測(cè)結(jié)果見表1。

表1 焦作市普濟(jì)河污水分區(qū)采樣點(diǎn)檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

由表中統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，五日生化需氧量處于中低段的占比高達(dá)93.90%，其中低于100 mg/L 的檢測(cè)點(diǎn)占將近半數(shù)比例，污水管網(wǎng)中的濃度相對(duì)較低，說明管網(wǎng)可能存在外水入侵，或因低濃度的污（廢）水與高濃度生活污水未進(jìn)行分離收集，因此稀釋了污水的濃度，管網(wǎng)系統(tǒng)有待優(yōu)化，需以實(shí)現(xiàn)“清污分流”為目標(biāo)。氨氮含量較正常。

3.3 污水收集存在的問題

3.3.1 老城區(qū)的排水體制老城區(qū)大部分排水體制采用截流式合流制排水體制，這種排水體制在非雨季時(shí)，排放的污水流量小流速慢，會(huì)在管道中發(fā)生沉積現(xiàn)象，下雨時(shí)，易造成溢流污染，并且大量雨污混合水會(huì)造成污水處理廠超負(fù)荷運(yùn)行以及進(jìn)水濃度降低的問題。

3.3.2 老城區(qū)排水管道存在缺陷

管道中存在的結(jié)構(gòu)性缺陷會(huì)帶來地下水入滲或者污水外溢問題。地下水入滲會(huì)使管網(wǎng)高水位運(yùn)行，污水處理廠進(jìn)水濃度會(huì)降低；污水外溢造成問題管道周邊的地下水和土壤受到污染。沉積和障礙物堵塞等功能性缺陷會(huì)占據(jù)管道的空間，導(dǎo)致管道的運(yùn)輸能力下降，部分管道可能會(huì)存在因堵塞而水位過高的問題，下雨時(shí)甚至?xí)嬖谝缌鲉栴}。

3.3.3 老城區(qū)仍存在排水管網(wǎng)空白

老城區(qū)中污水管網(wǎng)的普及率較低，整體上幾乎不成系統(tǒng)，有的地區(qū)甚至沒有鋪設(shè)污水管道，污水不能完全被收集進(jìn)入污水管網(wǎng)中，未收集的污水隨意排放，污染地表水體及淺層地下水，且未處理的水若排入河道還會(huì)污染下游新河水體。

3.3.4 新城區(qū)雨污管道混錯(cuò)接

新城區(qū)采用的分流制排水體制減少了溢流污染問題，但仍存在雨污混錯(cuò)接問題。雨水進(jìn)入污水管道系統(tǒng)導(dǎo)致水量增大，污水泵站和污水處理廠無法接收和處理所有污水而排向河道，致使河道水質(zhì)變差；污水進(jìn)入雨水管道系統(tǒng)會(huì)使得未經(jīng)過處理的污水經(jīng)雨水排放口進(jìn)入河道，導(dǎo)致收集率降低和環(huán)境污染。

3.3.5 污水直排口

未處理的污水經(jīng)河道沿線的直排口流入河道，污染水體，造成河道黑臭現(xiàn)象，需要盡快治理。另外，沿街商戶排水意識(shí)薄弱，大部分沒有辦理排水許可證，存在向雨水口中傾倒餐飲污水的現(xiàn)象。

4 污水提質(zhì)增效改造（對(duì)策）方案

4.1 雨污分流改造

對(duì)老城區(qū)進(jìn)行雨污分流改造，將現(xiàn)狀合流制管道改為雨水管道，封堵污水支管，另外再鋪設(shè)一條污水管道供收集污水之用。除了雨污分流，污水管道和截污管道低水位運(yùn)行也可以保證污水廠進(jìn)水濃度的提升。

4.2 管道缺陷修復(fù)

對(duì)于結(jié)構(gòu)性缺陷可以采用開槽施工和非開槽施工來進(jìn)行修復(fù)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘查以及QV檢測(cè)，確定本工程合適的施工方法為開槽施工法和非開槽施工法中的頂管法。對(duì)于存在障礙物的管道，要開展清疏作業(yè)，采用大型機(jī)械清疏作業(yè)等措施。管道沉積問題可能是管道坡度小或管徑大導(dǎo)致管道中流速過低，因此也要關(guān)注管道坡度問題，逐漸降低管網(wǎng)運(yùn)行水位，減少沉積現(xiàn)象的發(fā)生。

4.3 新建排水管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全覆蓋

對(duì)于普濟(jì)河流域中大部分的城中村和城鄉(xiāng)接合部管網(wǎng)空白問題，需要新建管網(wǎng)系統(tǒng)，將污水進(jìn)行全面的收集，實(shí)現(xiàn)全覆蓋、全收集、全處理的目標(biāo)，加快推進(jìn)管網(wǎng)改造升級(jí)工程建設(shè)。

4.4 混錯(cuò)接改造

焦作市普濟(jì)河流域?qū)嵤┯晡鄯至鞯牡貐^(qū)存在混錯(cuò)接現(xiàn)象，需要對(duì)其進(jìn)行錯(cuò)混接改造，在道路下方鋪設(shè)新的污水管道，將收集的污水順地勢(shì)匯入下游的污水管道內(nèi)。施工過程中發(fā)現(xiàn)的污水支管應(yīng)該接入本次設(shè)計(jì)污水管道中。

4.5 排污口治理

對(duì)于沿河排口的治理僅僅依靠封堵是無法徹底解決的，需要結(jié)合上游管網(wǎng)的情況、建設(shè)條件和相關(guān)管道建設(shè)資料等進(jìn)行綜合處理。根據(jù)排口不同的情況，用不同的措施對(duì)排口進(jìn)行治理。

4.6 增強(qiáng)排水意識(shí)

組織人員進(jìn)行專門的排水知識(shí)宣講，通過分發(fā)宣傳冊(cè)，播放宣傳廣告等方法加深商戶的排水意識(shí)。同時(shí)，也可以制定相應(yīng)的規(guī)范條例，以此約束沿街商戶的排水行為。

5 結(jié)論與建議

第一，普濟(jì)河流域污水收集系統(tǒng)存在的問題主要有：截流式合流制排水系統(tǒng)雨季溢流，非雨季沉積；分流制排水系統(tǒng)雨污混接；管網(wǎng)老舊，收集效能低；管網(wǎng)普及率低；存在河道直排口；沿街商戶排水意識(shí)淡薄等。

第二，普濟(jì)河流域提質(zhì)增效主要做法是增加普濟(jì)河流域污水管網(wǎng)收集效能，提高污水處理廠的處理效率，增進(jìn)公眾的排水意識(shí)等，這樣才能發(fā)揮污水處理廠的最大工程效益。

第三，前期對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化是提質(zhì)增效工作的重要一步，可以系統(tǒng)地解決現(xiàn)存問題。同時(shí)，也應(yīng)注重后期管網(wǎng)的運(yùn)行維護(hù)，使用智慧科技手段，對(duì)于污水收集系統(tǒng)運(yùn)行中出現(xiàn)的問題要保證做到及時(shí)知曉及時(shí)處理，避免問題擴(kuò)大化；要積極推進(jìn)“廠—網(wǎng)—河”一體化、專業(yè)化的運(yùn)行維護(hù)；確定責(zé)任主體，完善相關(guān)體制，保障污水提質(zhì)增效的順利進(jìn)行。

第四，普濟(jì)河流域污水提質(zhì)增效改造完成以后，污水廠進(jìn)廠污水濃度得到提高，實(shí)現(xiàn)了“擠外水、收污水”的目的。城市水體環(huán)境得到改善。