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关于排水体系地下水入渗问题的建议
发布时间:2020-08-07 23:59信息来源:昆明市人民政府参事室

□ 市政府参事 卢云涛

一、背景和意义

滇池清、昆明兴。多年以来,昆明市持续高度重视滇池治理工作,综合施策,久久为功。随着滇池治理工作的不断深入,近年来滇池全湖水质持续转好,持续保持Ⅳ类。城市生活污水排放控制一直是滇池治理的重中之重,为此,昆明市主城及环湖建成了5700余公里市政排水管网、100余公里环湖截污干(管)渠、17座雨污调蓄池和22座城市污水处理厂的截污治污系统。目前,昆明市正实施主城及环湖水质净化厂挖潜增效工程,对现已运行中的昆明市第一、三、九水质净化厂出水,进行超极限除磷提标改造,进一步削减入湖污染负荷,改善滇池水环境质量。

然而,据云南生态环保智库与北京师范大学的研究评估表明:昆明城市排水体系仍存在排水管网污水收集效率不高、及其引致的污水处理厂进水浓度偏低、污染物减排效率低、城市污水处理工程投资效率低等系列问题。除了常规因素外,排污管网地下水入渗是管网污水收集效率不高的重要原因之一,有必要从优化城市排水体系的角度,调整“重污水处理厂、轻污水管网”的管理模式,通过优化管网布局、强化管网改造与维护等措施,减少外来水渗入管网、提高污水处理厂入水浓度,提高污水处理厂运行效率,从而推动实现城市污水收集与处理的费用和效益最优化。

二、存在问题

(一)污水处理厂污染物进水浓度偏低,处理系统负担重

通过调查昆明市第1—10污水处理厂以及倪家营、呈贡、晋宁排污公司污水处理厂化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)等主要污染物进水浓度数据分析,发现昆明市各污水处理厂入水浓度低于《污水排入城镇下水道水质标准》要求的正常水平,其中COD、NH3-N 平均值仅为A级标准限值的51%,TN 平均值为标准限值的43%,TP平均值为标准限值的55%。进水浓度偏低,意味着排水管网收集了大量的“稀释”来水,污水处理系统净化污染物的同时,还连带处理了“清水”,增加了污水处理厂的运行负担,浪费了污水处理厂消耗的电能和配套污水处理添加剂等资源;同时,还对污水处理过程中混合液悬浮固体质量浓度的稳定产生影响,使污水处理系统所需的活性污泥活性降低,导致污水生物处理系统运行效能下降;污水处理厂实际的削减负荷比设计的低,也影响了污水处理厂设计减排目标达成,进一步影响了滇池水环境质量稳步提升的总体目标达成。 

(二)除常规因素外,排污管网地下水入渗是污水处理厂浓度偏低的重要原因

昆明市城市排水系统始建于上世纪末,二环以内主要为合流排水体制、二环以外为分流制,但存在主城区管网改造不能一蹴而就、建成的分流制区域仍部分接入了雨水干管的情况,形成了昆明市排水体制初期设计不完善、雨污分流改造不彻底的常规问题,导致降雨后排水管网也是降雨径流的排出通道。除了多数城市均面临的常规问题,昆明主城区毗邻滇池、地下水位高,地下水、地表水渗入或流入排水管网内也是污水处理厂浓度偏度的另一重要原因。通过建立基于特质因子法的排水管网入渗水量计算模型,分析昆明市主要污水厂受纳污水涉及的管网系统地下水入渗量,管网地下水平均入渗量占总进水量的25%左右。以第七、八水质净化厂为例,雨季单日地表和地水入渗占比高至70%左 右 ,而旱季此比例则在15%左右。

昆明市排水管材较多选用抗震、抗折强度较低的混凝土管和钢筋混凝土管,单管之间采用刚性接头。早年间管与管接头处或管道与检查井接头处密封工艺落后、排水管网使用年限较长,地下水、地表水容易渗入或流入排水管网;同时,最初修建的污水管网多属于钢筋砼箱涵结构,检查井采用红砖水泥浆砌结构,随着时间推移,部分钢筋砼箱出现裂缝,地下水、地表水容易沿着裂缝处渗透进入城市污水管网,从而降低管网污水浓度,是导致污水处理厂浓度偏低的另一重要原因。 

三、有关建议

昆明市污水处理厂污染物入水浓度低将会导致区域内污水处理厂运行效率较低,造成污水处理厂部分处理能力闲置、污水处理厂工艺设施运转效率低下,污水处理的规模经济效应偏低。延伸来看,目前与自来水费捆绑缴纳的污水处理费未能覆盖污水处理厂运转成本,还需政府补贴,导致了部分政府补贴用于处理地下水的延伸问题。因此,提出以下建议: 

(一)强化对污水处理厂污染物进水浓度偏低的研究

建议在现有数据分析模拟研究的基础上,推广采用管道可视化检测系统(CCTV)、声纳检测、潜望镜检测等新型技术,结合水质监测数据分析手段,进一步明确地下水入渗与污水处理厂污染物进水浓度低的直接、间接影响关系。分类施策,通过科学的分析和监测手段,精准确定昆明市哪些片区管网地下水入渗率较高,从而科学制定管网更新改造和维修计划。 

(二)转变“重污水处理厂、轻污水管网”的管理模式

城市污水管网的正常有效,对于城市污水处理具有至关重要的作用,直接关系到城市污水处理厂建设项目的成败。建议转变“重污水处理厂、轻污水管网”的管理模式,提高城市污水管网改造与维护的重视程度。加强污水管网施工过程中的监管力度,对以往建设的钢筋砼箱涵区段,加快将其更新为防渗性更好、使用寿命更长的 HDPE 管;结合排水管网地理信息系统(GIS),根据管网管龄、材质、历史维修记录等基础信息,制定排水管网定期维修计划,加强对污水管网的维护,及时改造问题管段,提高污水管网收集效率。 

(三)结合污水收集体系状况和优化污水厂提标改造策略

在昆明市污水处理厂处理大量“稀释”来水的同时,正实施的污水提标改造措施,虽然能降低出水浓度,但进一步增加了污水处理厂的能耗和物耗,处理过程中单位污染物的费用将随着处理效率的增大而增大。建议应站在排水体系规模经济与效率经济效应的全局,制定既满足水环境功能目标、又使控制水污染控制系统费用的优化策略。应加快力度解决城市污水收集问题,致力于解决那些尚未处理的污水,使处理规模增大,进而降低处理单位污水的费用,而不是一味强调污水处理厂调整工艺、开展深度处理改造;避免新建简易污水处理设施处理未经收集处理的污水、或新建污水处理厂,应科学合理设计污水截污管网系统,优化管网材质、管网走向,合理确定管径大小、径流坡度、提升泵设计等控制要素,有效收集污染源排放污水,改善污水处理厂入水水质,充分挖掘污水处理厂的减排潜力,腾出空间处理未经处理的污水。

(四)利用集成管理手段推动城市排水系统可持续发展

调整重末端治理、轻源头控制与中段管网运维的治理思路,在系统科学思想指导下,利用集成管理手段,从城市水代谢生命周期全过程角度,因地制宜,制定合理的可持续城市排水系统建设路线图,循序渐进地解决黑臭水体与城市内涝问题。建议统筹海绵城市与污水收集与治理措施、区域性水循环与集中式处理措施,利 用“面+网+厂”空间设计方式对城市排水系统进行集成优化设计,将城市景观与排水设施进行集成设计,在地表径流进入“网”之前,在源头的“面”上加强对其的吸纳、蓄渗和缓释。协调城市水系统取水、用水、排水各子系统、各部门、各区域与水环境在过程中的矛盾,优化水权与排污权配置,寻求整体最优方案,促进良性水循环和城市排水系统可持续发展。