我国污水处理厂溢流情况分析报告


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    慧聪水工业网 城镇生活污水处理是城市水系统污染物减排的重要手段,城镇污水处理厂及配套管网系统,则是城市环境基础设施建设的重要组成部分,对城市水污染控制和水环境改善发挥着非常关键的作用。

    近年来,我国污水处理设施建设步伐不断加快,处置能力不断提升。据《中国城市建设统计年鉴2015》数据显示:截至2015年底,全国共建有城镇污水处理厂1944座,日处理能力达到1.4亿立方米,处理总量为428.8亿立方米,年污水排放量466.6亿立方米,全国城市污水处理率达到91.90%。

    我国年生活污水排放量的统计方法是根据城市用水量、部分自备井用水合计乘以排污系数统计而得的。根据2015年统计数据可以看出,仍有约33亿立方米的污水未得到处理。而城镇污水处理厂的溢流问题,也是导致城镇水污染物排放未能得到根本控制的原因之一。

    污水处理厂溢流问题除了与污水处理厂设计规模和运行管理状况有关外,还与其所配套的管网排水体制、污水收集规模和管道漏损情况等因素有密切的关系。有很多地区是因为地下水位过高或地表水渗透,外部水通过管道漏损渗入污水管网而造成的溢流。所以,这一问题不能简单认为溢流就是污水厂“超负荷”运行,必须先查清原因,采取相应对策。

    按成因分析,造成污水厂溢流的原因大致有4个因素:一是污水处理规模设计能力不足,超负荷运行;二是污水管网外部水渗入(以下简称外渗水);三是合流制管网降雨径流排放导致的外排;四是由于突发事件造成实际上的污水溢流。本文重点对外渗水及合流制管网导致的溢流及其相应工程技术对策进行分析。

    污水管网外渗水侵入

    所谓外渗水,指地下水、地表水,通过管道破损处、非密封的接口处、与河道贯通处、检查井壁、井盖等通路,进入到污水管道的非污水。

    德国水协(DWA)资料显示,德国污水处理厂年处理污水量约为100亿立方米,其中纯污水量52亿立方米,外渗水量21亿立方米,雨水27亿立方米。也就是说,德国外渗水量占旱季污水表观收集量(纯污水量与外渗水量之和)的28.8%。据调查,我国许多地区该比率多超过30%,甚至接近100%。有资料显示,有些城镇的污水处理厂收集的表观污水量甚至远超过其服务范围内的供水总量。

    从进厂水COD浓度的判断也可以得出有清净水进入的结论。我国城镇污水处理厂大多收集是生活源污水,通常情况下,工业废水的占比不高,城镇污水处理厂进水COD浓度正常应为300~500毫克/升。而我国一些城镇污水处理厂进水不足200毫克/升,有些甚至低于100毫克/升。按照外渗水与旱流(非雨季)表观污水量比例计算,外渗水比例约在50%以上。

    外渗水的大量进入,不但增加了污水处理厂的处理水量,而且还降低了污水处理厂的进水浓度,影响了污水处理厂的运行效率、增加了处理成本,同时还占据了管道的容量,降低了管道的输送效率。

    应对外渗水引起的溢流问题,应做好污水管网管道的维护,及时排查和检修管道漏损,有效控制和杜绝外渗水的进入。如提高管道、检查井等设施设备的设计标准,全面推行管道检测制度,确保管道施工质量,防止管网外部水渗入。同时,在设计中采用合适材质的管材、钢筋混凝土检查井,提高设施本身的防腐蚀和抗渗漏能力等。

    收集系统方式导致的外排

    目前,我国的污水处理系统按污水收集形式可分为雨污分流制、雨污合流制以及合流制和分流制并存的混流制等几种形式。在新建污水处理厂或者扩建污水处理厂在建设期间,如果溢流的污水得不到妥善处置,含有大量污染物的污水就会直接排入河道,造成污染。而导致污水直排和污水处理厂溢流的原因各有不同。

    污水直排是指污水未经过处理而直接排入河道等水体的情况。造成污水直接排放的原因,因管网收集方式的不同而各有不同:

    在分流制系统中,由于污水管网的错接、混接或漏接、偷排等情况造成污水没有进入城市污水收集系统而直接或就近排入河道等水体;

    在合流制系统中,由于没有进行污水收集处理,污水通过合流制管道直接排入河道;

    在截流制系统中,因管理不善或降雨量或地表雨水径流超过截流倍数时,混合污水的水量就会超出管网、泵站的输送能力,导致混合污水就近直接排入河道等水体。

    污水溢流是指水量超过污水设施的处理能力,污水系统运行水位过高,污水通过系统溢流设计外溢排放。

    在合流制系统中,初期雨水径流加重污水处理厂负担,造成溢流。我国最初的排水体系大都采用了合流制,污水和雨水采用同一管网,雨季会发生污水溢流。溢流的污水会直接排入城市水体。

    在分流制系统中,由于管网漏损预期的外渗水进入,当进水总量超出污水处理厂接收能力时,污水通过溢流排出污水系统。

    在截流制系统中,截流系统与污水系统采用重力式连接时,污水系统水位高于截流系统溢流标高后,污水经截流系统外溢。

    除管网收集系统的原因,在污水收集处理设施的规划和设计中,厂、站、网三项中一项或几项标准偏低、能力不够、或建设时序落后;厂网分离,职责不清、机制不顺;突发事故,比如发生较大降雨、断电、设备故障、检修、设施受损等情况时,也会发生污水处理厂污水外溢。

    实践工程措施及建议

    国内外对溢流污水的处理已有一定的研究。如美国亚特兰大兴建了地下隧道、贮存池来与主干道相连,这样可以在雨后将这部分污水输送至污水厂,但这种系统维护成本较高。

    我国也有很多的工程实践经验。例如通过建设调蓄池控制溢流污染,当污水水量超过污水厂处理能力时,一部分污水溢出进入到调蓄池进行储罐和储存,等管道的排水能力恢复后输送到污水处理厂进行处理,以减少污水处理厂的强负荷,也避免了含有大量污染物的溢流污水直接排入水体中;或者采用移动式的中小型就地处理工艺设施进行“体外循环”,达到排放标准后再排入水体。

    目前对溢流污水处理采用比较普遍的是超磁分离处理技术。在成都市武侯区黄堰河溢流污水应急处理过程中,就是采用了环能德美科技公司第五代超磁分离水体净化设备,取得了良好的处理效果。再比如在北京市延庆县妫水河下游段的超磁分离应急治理项目工程,一是处理雨季时缙阳污水处理厂的溢流雨污水;二是处理非雨季排污口处的溢流。处理后的净化水引至妫水河农场橡胶坝附近。采用撬装式超磁分离设备,SS去除率大于80%,TP去除率大于80%,CODcr去除率大于50%。

    在实践中,要针对实际发生的溢流问题,排查分析溢流成因,采取相应的工程措施和管理手段:

    一、合理协调污水处理厂处理能力与配套管网的收集规模,使之相匹配。因处理能力不足时,需进一步提高污水收集和处理设施的建设水平。如在规划时,在原有的厂站网处理规模能力上,在充分考虑城镇污水产生量的基础上,考虑雨天截流污水量、初期雨水污染水量等对污水系统产生的冲击影响,在此基础上,确定污水处理厂的合理处理规模。

    二、提高管网的建设质量和维护管理水平,避免和减少外渗水的进入。参照住房和城乡建设部发布的《城市黑臭水体整治—排水口、管道及检查井治理技术指南》(2016年8月),排查和分析管网存在的问题,加强管网的改造、优化和维护。特别是要加大溢流污染控制技术和防河水倒灌技术等的应用,增加防止污水外渗操作的便利性和准确性。可以明确的是,我国排水管道检测技术手段日趋成熟,住房和城乡建设部最新颁布了《城镇排水管道检测与评估技术规程》,为推进采用电视摄像、声呐等手段的检测提出了技术要求。

    三、增设溢流调蓄设施,提高污水处理厂应对“超负荷”水量的消纳应对能力。国内外的工程经验表明,在污水处理厂前端设置适宜容量的调蓄设施,可以有效应对合流制管网超截流倍数的溢流和突发事件的溢流问题,减少溢流次数和溢流量。合理的调蓄容量设计是该方法的技术核心。

    四、建立污水处理厂和配套管网的联动机制,挖掘现有设施的联防调控和处理潜力,提高涉水基础设施对进水水量变化的消纳能力。通过建立污水处理厂对配套管网进水的水量水质动态变化的反馈应对机制,挖掘污水处理厂应对进水水量波动的适应消纳潜力。在有条件的地方,可以建立多个污水处理厂及配套管网的联动协调机制,通过排水泵站调度,实现区域内厂网(污水处理厂-排水管网)的联调联动,充分利用区域内厂网对水量变化的总体容量,提升整体基础设体系对水量变化的消纳能力,减少溢流发生。

    五、设置溢流污染控制措施,减轻溢流雨污水的污染负荷及其对受纳水体的影响。在管网的溢流口采取工程措施,例如采用新技术和新设备对溢流口进行生态化改造,或增加溢流口净化设施(快速净化装置、生态处理措施等),加强对溢流雨污水的处理,从而达到减轻溢流污染、保护受纳水体水质的目的。比如,采用移动应急超磁水体净化站等中小型处理工艺设施,对直排污水进行就地处理。这种设施占地面积小,处理水量大,能快速有效实现对溢流污水污染总量削减。

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责任编辑:殷莹莹

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