設計處理能力120萬噸/日 廣州市獵德污水處理系統(tǒng)“一廠一策”系統(tǒng)化整治

全康環(huán)保:摘要：2018年以來，廣州市加大污水收集處理系統(tǒng)提質增效工作，摒棄了傳統(tǒng)“以建代管”的理念，按每個污水處理系統(tǒng)特點建立相應的整治對策。“一廠一策”系統(tǒng)化整治通過水量平衡分析、復核污水處理能力和管網(wǎng)設施效能，確定提質增效思路，按區(qū)域特點摸查外水，并通過管理和工程結合擠堵外水，優(yōu)化污水處理系統(tǒng)。獵德污水處理系統(tǒng)是廣州市內(nèi)最大的污水系統(tǒng)，污水處理廠進水閘水位高、進水濃度低等問題尤為突出，也是各污水系統(tǒng)的通病。通過“一廠一策”系統(tǒng)化整治，獵德污水處理系統(tǒng)實現(xiàn)了水環(huán)境質量提升、廠區(qū)水量水位雙降、進水濃度上升的目標，為其他污水處理系統(tǒng)整治提供了成功案例。

01 獵德污水處理系統(tǒng)

1.1 基本情況

獵德污水處理系統(tǒng)服務面積約136.2 k?O，服務人口約300萬人，以第三產(chǎn)業(yè)為主，伴有少量農(nóng)業(yè)。服務范圍多數(shù)為廣州市城區(qū)核心區(qū)域。區(qū)域內(nèi)主要河涌自北向南獨立匯流入珠江前航道，其上游為山區(qū)型，河涌坡降大，瞬時流量大，下游為潮汐型，受珠江的影響潮起潮落。獵德污水處理系統(tǒng)分區(qū)見圖1。

1.2 污水收集處理設施

獵德污水處理系統(tǒng)服務范圍建設有1座污水處理廠和6座污水提升泵站。廠區(qū)設計規(guī)模為120ｘ10⁴ m³/d，為緩解該持續(xù)滿負荷運行的狀況，服務范圍內(nèi)共設棠下涌、大觀西、楊梅河等3處一體化處理設備對污水進行分散處理，設計規(guī)模分別為2ｘ10⁴、4.5ｘ10⁴、2.5ｘ10⁴m³/d。

獵德污水處理系統(tǒng)服務范圍主要涉及越秀區(qū)和天河區(qū)，并伴有荔灣區(qū)的一小部分。其中，荔灣區(qū)、越秀區(qū)排水體制以合流制為主，天河區(qū)排水體制以分流制為主。該系統(tǒng)范圍內(nèi)共計公共排水管網(wǎng)約2441 km，其中污水管網(wǎng)約694 km，合流管網(wǎng)約1170 km，雨水管網(wǎng)約577 km。污水、合流管網(wǎng)按服務范圍分為西區(qū)和東區(qū)兩部分，其中西區(qū)區(qū)域內(nèi)污水從西往東、從北往南將污水分段匯入臨江大道（西濠涌-獵德污水廠）污水渠箱（尺寸為3 m×1.8 m～5 m×2.2 m），通至獵德涌污水處理廠；東區(qū)內(nèi)地形北高南低，東高西低，污水管坡度隨地形特點而變，將污水分段送入科韻路、車陂路兩條污水主干管（d1350～2000 mm）,最終匯入總管(d1500～2200 mm)進入獵德污水處理廠。雨水管網(wǎng)按河涌流域就近排入河涌，但部分雨水管網(wǎng)存在錯混接被末端截污，未直排河涌。

1.3 存在的問題

（1）用水高峰污水溢流，河涌水質反復

獵德污水處理系統(tǒng)內(nèi)的主干河涌經(jīng)過多年的黑臭水體整治，基本實現(xiàn)了晴天不溢流，但用水高峰期間，管網(wǎng)水位過高仍有部分排放口溢流；以及雨天末端截污的截污閘需打開泄洪，河涌水環(huán)境出現(xiàn)反復，治理成效受到質疑。

根據(jù)沙河涌水均崗閘運行日報統(tǒng)計，系統(tǒng)化整治實施前，2018年4月16日―9月30日共出現(xiàn)溢流145 d（包括雨天），溢流時長約1799 h，影響了水均崗及沙河涌的水環(huán)境，河涌氨氮濃度較高、溶解氧濃度較低（見圖2）。

（2）污水廠處理效能較低

2018年，獵德污水處理廠（120ｘ10⁴m3/d）超負荷運行及各項一體化設施投入運營，廠區(qū)進水閘水位有所下降，但仍無法降至控制目標水位。廠區(qū)水位影響著管網(wǎng)水位，當夜間用水高峰時期廠區(qū)水位達到2.0 m時，沙河涌水均崗截污閘便會出現(xiàn)漫頂溢流。截至2018年8月，廠區(qū)平均水位為2.15 m，僅非汛期（1月―4月）廠區(qū)水位低于2 m。

隨著2017年下半年各項新建截污工程完工通水，區(qū)域內(nèi)管網(wǎng)基本完善，收集水量增加，廠區(qū)進水濃度卻逐漸降低。2018年進廠BOD5平均濃度僅有81 mg/L，比2017年同期下降約37%。

02 獵德污水處理系統(tǒng)提質增效思路

2.1 復核污水處理能力

根據(jù)廣州市自來水公司提供的2017年實際用水量資料，獵德污水系統(tǒng)片區(qū)用戶用水量約87.67ｘ10⁴m³/d。按排放系數(shù)0.85考慮，理論計算系統(tǒng)內(nèi)污水量約為74.52ｘ10⁴m³/d，污水處理能力可滿足需求，無需擴展處理能力或新建污水處理廠。

2.2 復核污水收集設施效能

獵德污水處理系統(tǒng)服務面積約136.2 k?O，管網(wǎng)密度約17.92 km/k?O，與東京等城市持平，管網(wǎng)數(shù)量已不是主要問題，但其合流管網(wǎng)約1170 km，占管網(wǎng)比例的48%，區(qū)域內(nèi)河涌截污多以合流制末端截污為主，導致大量山水、水庫水進入污水系統(tǒng)，雨天更是水量劇增。如：合流渠箱末端截污將大量的山水、水庫泄水排入截污管，明顯地降低了污水干管的濃度（見表1）。下游感潮區(qū)域則受珠江潮位影響，江水在高潮位時，經(jīng)沿線河涌合流制截污或錯混接的雨水排放口倒灌進入污水系統(tǒng)。獵德污水處理系統(tǒng)以收集生活污水為主，但進水濃度卻較低，據(jù)此判斷有大量的外水通過管網(wǎng)進入污水系統(tǒng)，因此需提升收集設施的效能。

2.3 確定提質增效思路

獵德污水處理系統(tǒng)的主要問題為流域內(nèi)清污不分，大量山水、河涌水、地下水等濃度較低的外水，通過合流渠箱、沿涌排水口、管網(wǎng)缺陷點等進入污水系統(tǒng)，占據(jù)污水管容，導致污水處理廠負荷增大的同時，大幅降低了進廠污染物濃度。

獵德污水系統(tǒng)的提質增效的治理思路：近期以“管網(wǎng)擠外水”為主要目標，開展各類型外水擠排工作及合流渠箱“清污分流”項目；遠期以推進源頭治理，開展排水單元達標創(chuàng)建，建立長效機制，進一步改造優(yōu)化污水收集處理系統(tǒng)，持續(xù)推進污水處理提質增效。

03 精準摸排找出污水收集系統(tǒng)具體病灶

按步驟分析地域特征、外水類型及分布范圍、布設主干管水質水量監(jiān)測點、用水低谷期間洗井洗管溯源等措施，并結合管網(wǎng)GIS系統(tǒng)摸查和擠排外水。

3.1 初步分析

經(jīng)過對本系統(tǒng)流域內(nèi)水文地質、水資源等情況分析，預判存在以下外水類型：

① 山水、湖泊、水庫泄水，主要分布在獵德系統(tǒng)上游山體附近區(qū)域，如沙河涌上游流域、車陂涌中上游流域；

② 江水、涌水倒灌或滲入，主要分布在感潮區(qū)域的河涌截污管網(wǎng)、排放口等設施；

③地下水通過管網(wǎng)結構性缺陷點進入，主要分布在地下水位較高、排水設施建設年代較久遠的區(qū)域；

④政策性外水；

⑤雨水通過合流渠箱或錯混接點進入污水系統(tǒng)；

⑥其他外水匯入，如供水管網(wǎng)爆漏流入污水系統(tǒng)，主要集中分布在老城區(qū)，供水管網(wǎng)建設年代較久遠的區(qū)域。

3.2 水質水量布點檢測

在系統(tǒng)內(nèi)管網(wǎng)關鍵節(jié)點處布點，通過對COD＜150mg/L或氨氮＜5mg/L的檢測點進行梳理，大致鎖定系統(tǒng)內(nèi)外水各類型的分布范圍（見圖3）。

① 布點步驟及原則

分段分時選取節(jié)點取水樣檢測，確定外水進入污水管網(wǎng)的主要范圍：污水管網(wǎng)的主干管及較為重要的支管（≥d800mm），間距約2～5 km布設一個點(結合管網(wǎng)密度考慮)；整個管網(wǎng)系統(tǒng)的重要節(jié)點（支涌暗渠的截污井、過河倒虹處上下游檢查井）。對于可能有山水接入或下游位于感潮區(qū)域的截污管應加密布點。針對剩余的未明確情況的區(qū)域進行再次排查核實；在整治過程中新發(fā)現(xiàn)的清水點核查摸排記錄，不斷完善排水設施數(shù)據(jù)庫，報入管網(wǎng)GIS系統(tǒng)。

② 其他事項

上述布點檢測工作貫穿提質增效全過程，除前期大致確定外水范圍外，在進行臨時性或永久性措施改造后，通過同一檢測點水質的變化情況，檢驗已采取措施的實際效果，并適時進行調整。

盡量選取對系統(tǒng)管網(wǎng)情況較為熟悉的設計單位進行檢測或配合開展檢測工作。

3.3 確定外水的主要類型及范圍

根據(jù)對系統(tǒng)的掌握及管理經(jīng)驗，在初步分析的幾種可能進入污水管網(wǎng)系統(tǒng)并導致水質濃度偏低的外水類型基礎上，再依據(jù)管網(wǎng)系統(tǒng)的分布特征，分別制定試點區(qū)域來摸查對應的外水類型，最終確定影響獵德污水系統(tǒng)水質濃度的外水類型及進入管網(wǎng)主要途徑與預判的一致。

3.4 結合“洗管、洗井”確定外水的準確位置

借鑒《廣州市“洗井”“洗管”工作實施細則》相關方法，采用QV（管道潛望鏡檢測）、CCTV（管道閉路電視）、SONAR（聲吶）等檢測工具，結合上述5類外水類型的典型特點，查清管網(wǎng)的外水接入點、功能性缺陷、結構性缺陷、偷接偷排、分流區(qū)域雨污混接、排水口錯混漏接等問題。

3.5 明確各類外水治理措施

①山水、湖泊、水庫等，通過合流渠箱清污分流工程解決。

②江水、涌水、地下水、雨水等，采用對現(xiàn)有排水設施進行改造修復解決，通過排水單元達標建設逐步改善。

③政策性外水，根據(jù)《關于加強政策性外水排放管理的實施意見（試行）》，符合條件的水體排入自然水體或雨水通道。

04 采取工程措施

4.1開展合流渠箱清污分流工程

①渠箱分流改造主要思路

近期合流渠箱沿線截污（對排口水質檢測和實地溯源確定無山水的排口才能截污），拆除截污堰或閘，還原雨水通道；遠期全面實施排水單元達標創(chuàng)建、雨污分流，污水雨水各行其道，消除溢流污染。

對合流區(qū)域只有合流渠箱的情況，需增設完善多一套污水管或雨水管，若還原合流渠箱為雨水通道，則新建一套污水管網(wǎng)。分流區(qū)域合流渠箱清污分流主要是做好雨污錯混接的整改和管網(wǎng)病害的修復。

②沙河涌南蛇坑清污分流工程實例

南蛇坑位于廣州市天河區(qū)，發(fā)源于白云山，流域面積2.06 k?O。河涌總長1778 m，以北環(huán)高速為界，上游明涌段長1295 m，下游合流渠箱（暗涵）段長483m，自西向東在沙太路匯入沙河涌，河底縱坡1%～2%。南蛇坑在沙太路（距涌口約50 m處）設有截污堰，沿涌排水口直排涌內(nèi)，旱季污水在沙太路匯入污水管，雨季涌水漫過截污堰匯入沙河涌?，F(xiàn)狀河道重度黑臭，雨季溢流污染嚴重。

沙河涌南蛇坑清污分流工程實施步驟：

第一步：工程摸查。工程摸查除采用儀器外，合流渠（暗渠段）內(nèi)需人工進入實地查勘，摸查工作人員攜帶氧氣，穿著水服，沿暗渠內(nèi)兩側接入的排放口逐一摸排。

第二步：工程設計。南蛇坑由于渠箱周邊無空間埋設截污管，因此將截污管設置于渠內(nèi)，作為近期措施。遠期可規(guī)劃周邊道路管網(wǎng)，分段截流排往渠內(nèi)截污管的污水，讓渠內(nèi)截污管作為保障河涌水質的最后一道防線。設計敷設D300～500 mm截污管1705.5 m，設置檢查井39座；收納沿涌污水直排口（D300～1200 mm）32個，D100～200 mm直排PVC口50余個。

第三步：工程施工。沙河涌南蛇坑清污分流工程投資約270萬元，施工時間為2017年11月16日―2018年1月18日，歷時2個月，完成1705.5 m截污管敷設及相應檢查井建設，人工清疏建筑垃圾及淤泥1279 m3，暗渠清淤1260 m3，并修復沿線破損堤岸擋墻。

南蛇坑清污分流干管工程實現(xiàn)南蛇坑清、污水有效分離，達到清水入涌、污水入管，基本消除南蛇坑水體黑臭的目標。該工程增加沙河涌補水1ｘ104m3/d（水質達到地表水Ⅳ類水標準，部分指標達到Ⅱ類）外；同時減少1ｘ104m3/d白云山山水進入獵德污水處理廠，提高進廠污水濃度及系統(tǒng)管網(wǎng)利用率。施工前后南

蛇坑水質主要指標對比見圖4。

4.2 開展管網(wǎng)修復及單元達標

①實施隱患點整治，修復公共管網(wǎng)進水點

對于公共管網(wǎng)入滲點、入水點，采用封堵、管網(wǎng)非開挖修復、隱患點修復等措施進行處理。對于功能性缺陷，如浮渣和井內(nèi)沉積等通過抓斗清疏，管道淤塞等通過高壓射水清疏；對于結構性缺陷，主要采取非開挖修復、工程改造等手段進行修復。

②排水單元達標創(chuàng)建，管住源頭錯混接

第一步：通過“洗樓”，摸清現(xiàn)狀。以地塊為單元，對現(xiàn)狀單元基本情況和附屬管線及水系進行調查分析，梳理至每一單體建筑的排水管，查出各類污染源后進行甄別定性、登記造冊。

第二步：推進排水監(jiān)管進小區(qū)。進一步深化排水管理體制改革，推動排水管網(wǎng)專業(yè)化管理向排水單元內(nèi)部延伸，對于各排水單元，逐一明確其內(nèi)部排水設施的權屬人、管理人、養(yǎng)護人、監(jiān)管人等“四人”信息，并參照河長制公示牌的做法，在排水單元內(nèi)顯著位置進行公示（含聯(lián)系方式），確?！八娜恕钡轿?，其中監(jiān)管人原則上由排水公司擔任。

第三步：定期檢查發(fā)現(xiàn)問題。由市排水公司對各排水單元內(nèi)部設施運行及排水情況進行檢查，檢查內(nèi)容包括紅線范圍內(nèi)管網(wǎng)與接駁井的水質狀況，紅線內(nèi)排水設施的日常養(yǎng)護記錄，以及對紅線內(nèi)排水設施進行抽檢，并出具檢查報告。

第四步：整改落實。對排水公司監(jiān)管發(fā)現(xiàn)的問題，由市水務局定期匯總，及時通過市河長辦平臺交辦各相關區(qū)政府進行整改，并由相關職能部門協(xié)同督促。

4.3 疏堵結合防治政策性外水

廣州市制定《關于加強政策性外水排放管理的實施意見（試行）》，明確提出施工降水或基坑排水、游泳池換水或檢修泄水、景觀水體出水、溫泉水排水、處理后的工業(yè)廢水、市場（園區(qū)）專用一體化處理設施出水等政策性外水的排放原則，不排入污水管網(wǎng)。此類問題需水務部門加強執(zhí)法，必要時采取強制措施封堵其排放出口。

05 初步成效

5.1河流斷面水質提升，治水成果鞏固

從2018年7月起，獵德污水系統(tǒng)經(jīng)過“查外水、擠外水”的提質增效工作，廠區(qū)進水閘水位逐年下降，2019平均水位為1.85m，較2018年下降約0.3m（見圖5），系統(tǒng)滿管率從45%下降至27%，系統(tǒng)恢復從雨后5～7d縮短至雨后1～3d，溢流風險點發(fā)生溢流情況大幅下降。如沙河涌水均崗截污閘溢流率從41%降至12%，非雨天影響的情況下無出現(xiàn)溢流現(xiàn)象,沙河涌水質指標呈良好發(fā)展趨勢。晴天基本實現(xiàn)了各河涌排口無污水溢流，雨天減少了泄洪閘的開閘次數(shù)和污水溢流水量，河涌水質在雨后也能較快地恢復，珠江獵德斷面水質也不斷改善，水環(huán)境得到提升（見圖6）。

5.2 外水量大幅度減少，管網(wǎng)壓力驟減

2018年7月，排水公司提質增效小組開展外水摸查工作，10月起同步擠排外水，結果見表2。截至2019年12月，獵德污水處理系統(tǒng)共摸查發(fā)現(xiàn)外水接入點885處，估算外水總量約為49.08ｘ10⁴m³/d，累計已處理外水接入點722處，擠排外水量約29.40ｘ10⁴m³/d，按此計算外水量減少了60%。由于大量外水擠排出污水系統(tǒng)，管網(wǎng)水位下降，騰出了管容，使未擠排出系統(tǒng)的外水或未發(fā)現(xiàn)的外水更容易進入系統(tǒng)，需持之以恒進行查外水、擠外水的提質增效工作。

5.3 進水濃度提升45%，廠區(qū)處理效能提升

隨著擠外水工作的不斷深入（2018年9月中旬開始），獵德污水廠進水BOD5逐漸升高，2019年月均濃度較2018年開展提質增效工作前的月度濃度大幅提升（見圖7）。雖然2019年汛期BOD5濃度有所下降，但月均最低濃度達108 mg/L，超過《廣州市城鎮(zhèn)污水處理提質增效三年行動實施方案》中2019年平均濃度目標（105mg/L），且2019年平均濃度達到136mg/L，比2018年平均濃度（94mg/L）提升約42mg/L，提升幅度45%，可見提質增效初見成效。

06 結論

隨著黑臭水體整治工程的逐步完成，污水處理廠逐漸滿負荷或超負荷運行，突現(xiàn)了污水處理能力與收集量不匹配的現(xiàn)象，且黑臭水體整治的效果出現(xiàn)反復。獵德污水處理系統(tǒng)“一廠一策”系統(tǒng)化整治案例通過水量平衡分析，復核后認為污水處理能力可滿足系統(tǒng)內(nèi)水量需求，并指出在管網(wǎng)相對完善的污水系統(tǒng)內(nèi)，大量外水進入是導致系統(tǒng)低效、污水廠滿負荷運行的主要原因。案例中通過對主干管布設水質水量監(jiān)測點、按地域特征分析外水分布范圍和類型、洗管洗井溯源等措施進行外水摸查，近期以管網(wǎng)“擠外水”為主要目標，遠期以推進源頭治理，開展排水單元達標創(chuàng)建，建立長效機制，進一步改造優(yōu)化污水收集處理系統(tǒng)，持續(xù)推進污水處理提質增效。