曹宏衛(wèi) 周影烈

(1.東臺市林場，江蘇 東臺 224200； 2.北京壹墨工程設(shè)計(jì)咨詢有限公司，北京 101300)

1 現(xiàn)狀排水系統(tǒng)存在主要問題

我國在之前的城市發(fā)展中一直“重地上、輕地下”，重視城市外表的規(guī)劃與建設(shè)，完全不重視地下排水等配套設(shè)施建設(shè)，重視“數(shù)量”的建設(shè)，輕視“質(zhì)量”的提升。

1.1 污水處理廠存在主要問題

近年來，隨著國家對污水處理廠的重視，城鎮(zhèn)污水處理規(guī)模不斷增加，目前處理能力已由2010年的1.2億m3/d提升到2億m3/d，處理污水量接近600億m3/年[1，2]，按已納管地區(qū)折合的人均污水處理量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于人均產(chǎn)污系數(shù)，導(dǎo)致污水處理廠負(fù)荷率超過100%。但是，隨著污水處理廠規(guī)模的不斷增長，非但沒有很好地解決黑臭水體的污染，反而出現(xiàn)規(guī)模持續(xù)不夠，仍有源源不斷的污水直排入水體。

滿負(fù)荷低效率運(yùn)行是我國污水處理廠存在的普遍問題，要想從根本上解決問題，單純地通過提高處理廠規(guī)模、對處理廠進(jìn)行提標(biāo)改造只是杯水車薪，而應(yīng)該從質(zhì)上把外來水趕出去，提高進(jìn)廠水濃度。《城市黑臭水體整治——排污口、管道及檢查井治理技術(shù)指南》[3]中也明確指出：排水管道設(shè)在地下水位以下的地區(qū)，城市污水處理廠旱天進(jìn)水COD濃度不低于260 mg/L，排水管道敷設(shè)在地下水位以上的地區(qū)，污水處理廠年均進(jìn)水COD應(yīng)不低于350 mg/L。

1.2 管網(wǎng)系統(tǒng)存在主要問題

管網(wǎng)是排水系統(tǒng)的核心，但是目前管網(wǎng)系統(tǒng)卻存在著諸多問題。圖1a)為排水系統(tǒng)正常運(yùn)行圖，由于管網(wǎng)缺陷、錯(cuò)接、雨污混接、清污不分、權(quán)屬不一致等問題，大多數(shù)排水系統(tǒng)都無法正常運(yùn)行，而以病害的狀態(tài)運(yùn)行，運(yùn)行狀態(tài)如圖1b)所示。

2 排水系統(tǒng)提質(zhì)增效關(guān)鍵技術(shù)

排水系統(tǒng)的提質(zhì)增效是指以排水系統(tǒng)的問題和消除城市黑臭水體的目標(biāo)為導(dǎo)向，通過構(gòu)建健康的管網(wǎng)系統(tǒng)，由“規(guī)模增長”向“質(zhì)量提升”轉(zhuǎn)變，提升排水系統(tǒng)收集效能、處理效能，可分為三個(gè)階段：完善排水設(shè)施，提高污水收集率，改良污水處理工藝；加強(qiáng)運(yùn)營管理，管網(wǎng)排查修復(fù)，提高污水處理效能；加強(qiáng)污水系統(tǒng)資源化利用，實(shí)現(xiàn)智慧和綠色高質(zhì)管理體系。

2.1 總體思路

排水系統(tǒng)提質(zhì)增效是一項(xiàng)長期的系統(tǒng)性工程，兼顧工程性措施和非工程性措施。本文從“頂層設(shè)計(jì)—管網(wǎng)排查—管網(wǎng)修復(fù)—管網(wǎng)運(yùn)營”四個(gè)層次，提出了基于提質(zhì)增效的排水系統(tǒng)全生命周期管理理念，技術(shù)路線如圖2所示。

2.2 排水系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)

排水系統(tǒng)頂層設(shè)計(jì)包括排水分區(qū)劃分和排水體制確定。進(jìn)行一廠一策排水系統(tǒng)提質(zhì)增效的前提是一廠一策分區(qū)的合理性，首先分析各子分區(qū)的用地規(guī)劃布局、地形地勢、服務(wù)范圍、工程規(guī)模、水系等，確定排水主干管的位置和走向，明確每個(gè)廠區(qū)的責(zé)任范圍。

合理地選擇排水體制，不僅從根本上影響排水系統(tǒng)提質(zhì)增效的設(shè)計(jì)、施工和維護(hù)管理，同時(shí)也影響總投資以及后期的維護(hù)管理。從理論上來說，排水體制分為合流制、分流制和混合制，但實(shí)際上排水體制是雨水、污水、河湖水、山溪(泉)水、地下水等多水合一，管道高水位，雨天沒有截流倍數(shù)，又與河道、地下水、溝(暗)渠相互貫通的“排水制度”。

基于排水系統(tǒng)提質(zhì)增效，究竟采用分流制好，還是合流制好，并不能一概而論。尤其對于老城區(qū)的改造，應(yīng)該結(jié)合建設(shè)周期、場地、管位、面源等特點(diǎn)，選擇合理的排水體制，無需一味地進(jìn)行“合改分”排水體制改造。只要把河水、地下水、山泉水等外來水從管網(wǎng)中趕出去，截流倍數(shù)內(nèi)的初期雨水并不會占據(jù)太多管道和污水處理廠的容量，也不會因?yàn)樘幚沓跗谟晁档瓦M(jìn)廠水COD濃度，反而可以削減部分面源污染。對于合流制溢流污染(CSO)，可以采用CSO調(diào)蓄池、生物滯留設(shè)施、深層隧道等灰色和綠色基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合的方式，進(jìn)行綜合整治以控制溢流污染。

2.3 基于海綿理念的徑流污染控制技術(shù)

排水系統(tǒng)提質(zhì)增效不光要進(jìn)行污水系統(tǒng)的提質(zhì)增效，雨水系統(tǒng)同樣需要提質(zhì)增效。污水系統(tǒng)提質(zhì)增效可以通過截污、污水處理廠提標(biāo)改造、雨污混接改造等措施。

東臺黃海森林公園污水廠出水進(jìn)入人工濕地，人工濕地由水平潛流濕地、垂直潛流濕地和表面流濕地組成。水平潛流濕地起到過濾細(xì)小懸浮物的作用，濕地填料和植物同時(shí)對污水中有機(jī)物具有一定的處理能力，降低后續(xù)處理的負(fù)荷。水平潛流濕地出水進(jìn)入垂直潛流濕地，通過垂直潛流濕地中的物理、化學(xué)、生物三重協(xié)同作用，通過過濾、吸附、共沉、離子交換、植物吸收和微生物分解等作用，實(shí)現(xiàn)污水的高效凈化。垂直潛流濕地出水進(jìn)入表流濕地，表流濕地作為景觀性濕地，同時(shí)對污染物具有一定的去除能力，達(dá)到削減污染物和打造生態(tài)環(huán)境的雙重目的，最終達(dá)到Ⅴ類水后排放。

雨水系統(tǒng)提質(zhì)增效重點(diǎn)在于初期雨水的截流凈化，以減少雨水管道污染物質(zhì)的堆積，大雨時(shí)再?zèng)_入河道而造成水體黑臭。海綿城市正是從“源頭—過程—末端”布置低影響開發(fā)設(shè)施，徑流總量和徑流污染通過這一過程逐一控制。徑流污染控制通過徑流總量的削減而減少，也可通過植被、基質(zhì)等作用而去除，通常通過重力分離(沉淀或沉降)、過濾、下滲、吸附、生物吸收、離子交換、化學(xué)轉(zhuǎn)化等幾種作用機(jī)理去除[4,5]。

2.4 管網(wǎng)問題溯源技術(shù)

管網(wǎng)問題溯源技術(shù)指的是借助在線監(jiān)測的手段，對片區(qū)內(nèi)管網(wǎng)進(jìn)行水量水質(zhì)定量化監(jiān)測，對管網(wǎng)問題進(jìn)行溯源分析，追究缺陷的根本，探索缺陷的源頭，定位缺陷的具體位置，指導(dǎo)后續(xù)管網(wǎng)內(nèi)窺檢測或人工排查工作，目標(biāo)旨在修復(fù)管道，使管網(wǎng)能夠正常運(yùn)行。管網(wǎng)問題溯源分析時(shí)，采用水量水質(zhì)不平衡定量分析方法[6]。

2.5 滿管流管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)

由于管網(wǎng)滲漏、破裂等結(jié)構(gòu)性缺陷，使得外水內(nèi)滲，長期處于滿管流狀態(tài)的管道不在少數(shù)。但是目前的非開挖修復(fù)技術(shù)都是針對確定的管道缺陷進(jìn)行修復(fù)，而滿管流管道由于內(nèi)窺技術(shù)的受限，無法明確缺陷類型和缺陷位置。

本文提出了“止水帷幕+氣囊管堵+施工導(dǎo)水+常規(guī)修復(fù)工藝”的滿管流排水管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)。采用止水帷幕固化起到隔水作用，對于局部無法阻隔的漏點(diǎn)，鉆孔并埋設(shè)導(dǎo)流管；通過在管頭和支管處采用氣囊管堵的方式，阻隔上游及支管水流入，并設(shè)置導(dǎo)水管越過施工管段直接排入下游；為減少越管排放的水量，可通過合理的建設(shè)時(shí)序，根據(jù)支管—干管—主干管的時(shí)序，先修復(fù)上游支管和干管，最后再修復(fù)主干管，使得上游的水以最小流量排入方溝。

2.6 智慧排水運(yùn)營管理

智慧運(yùn)營管理是排水系統(tǒng)高質(zhì)量運(yùn)營管理的解決途徑和必然趨勢，是實(shí)現(xiàn)排水設(shè)施全生命周期運(yùn)營養(yǎng)護(hù)的最佳手段。

國內(nèi)目前大部分智慧排水平臺因操作復(fù)雜，數(shù)據(jù)缺失，功能綜合性導(dǎo)致無法順利進(jìn)行推廣應(yīng)用。本文認(rèn)為應(yīng)該針對城市管網(wǎng)存在的問題針對性開發(fā)小而精致的智慧運(yùn)營系統(tǒng)，智慧運(yùn)營平臺應(yīng)該委托給專業(yè)公司管理，而不是由政府的排水管理處使用。經(jīng)過細(xì)分后的智慧運(yùn)營平臺最終旨在實(shí)現(xiàn)四大目標(biāo)：一是以管網(wǎng)提質(zhì)增效、治理城市內(nèi)澇和黑臭水體建設(shè)項(xiàng)目實(shí)施有效性為導(dǎo)向；二是以提升管網(wǎng)、河道運(yùn)行安全性和決策管理水平為最終目標(biāo)；三是全面發(fā)展水務(wù)智慧化建設(shè)；四是打造先進(jìn)的行業(yè)信息化平臺。

3 結(jié)論

排水系統(tǒng)提質(zhì)增效不是一項(xiàng)一朝一夕的任務(wù)，而是一場攻堅(jiān)持久戰(zhàn)。提質(zhì)增效過程中，應(yīng)以排水系統(tǒng)的問題和消除城市黑臭水體的目標(biāo)為導(dǎo)向，腳踏實(shí)地采取有效和有針對性的措施。提質(zhì)增效要做到全生命周期的“質(zhì)量提升”，要做到：

1)要進(jìn)行排水系統(tǒng)的頂層設(shè)計(jì)。頂層設(shè)計(jì)是先決條件，摸清城市的現(xiàn)狀，明確污水處理廠的責(zé)任范圍；雨污分流改造要摸清現(xiàn)狀有無實(shí)施條件，并不永遠(yuǎn)是正確的技術(shù)對策。

2)要進(jìn)行海綿城市建設(shè)削減面源污染。提質(zhì)增效要同時(shí)兼顧污水系統(tǒng)和雨水系統(tǒng)的提質(zhì)增效，而針對雨水的面源污染，存在著污染源廣、污染嚴(yán)重、無法集中處理等情況，可以通過建設(shè)海綿城市的自然滯蓄體，從源頭削減污染，進(jìn)行提質(zhì)增效，這就是綠色設(shè)施的提質(zhì)增效。

3)要對管道問題進(jìn)行溯源分析。我國目前排水管道問題頗多，包括高齡、缺陷、混接等等。提質(zhì)增效的核心是管網(wǎng)，要想徹底解決管道問題，一定要從問題溯源排查開始。

4)管網(wǎng)修復(fù)時(shí)比較棘手的是滿管流的修復(fù)。滿管流作為不同于結(jié)構(gòu)性缺陷和功能性缺陷的一種缺陷，修復(fù)重點(diǎn)是止水隔水，使得管道水流恢復(fù)到可檢測、可修復(fù)狀態(tài)，再進(jìn)行常規(guī)修復(fù)工藝。

5)要強(qiáng)化排水系統(tǒng)的智慧運(yùn)營管理。目前排水系統(tǒng)最大的問題是運(yùn)營管理問題。智慧運(yùn)營管理要搭建小而精的運(yùn)營管理平臺，制定排水管網(wǎng)運(yùn)營質(zhì)量管控標(biāo)準(zhǔn)或者技術(shù)要點(diǎn)，管網(wǎng)運(yùn)營養(yǎng)護(hù)需委托第三方專業(yè)化公司運(yùn)作，可采用合資或者專業(yè)采購方式，實(shí)現(xiàn)“物業(yè)式”管理模式，未來行業(yè)也會出現(xiàn)越來越多專業(yè)化的排水設(shè)施運(yùn)營養(yǎng)護(hù)公司。