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生活污水處理是城市水系統(tǒng)污染物減排的重要手段,城鎮(zhèn)污水處理廠及配套管網(wǎng)系統(tǒng),則是城市環(huán)境基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分,對城市水污染控制和水環(huán)境改善發(fā)揮著非常關(guān)鍵的作用。
近年來,我國污水處理設(shè)施建設(shè)步伐不斷加快,處置能力不斷提升。據(jù)《中國城市建設(shè)統(tǒng)計年鑒2015》數(shù)據(jù)顯示:截至2015年底,全國共建有城鎮(zhèn)污水處理廠1944座,日處理能力達(dá)到1.4億立方米,處理總量為428.8億立方米,年污水排放量466.6億立方米,全國城市污水處理率達(dá)到91.90%。
我國年生活污水排放量的統(tǒng)計方法是根據(jù)城市用水量、部分自備井用水合計乘以排污系數(shù)統(tǒng)計而得的。根據(jù)2015年統(tǒng)計數(shù)據(jù)可以看出,仍有約33億立方米的污水未得到處理。而城鎮(zhèn)污水處理廠的溢流問題,也是導(dǎo)致城鎮(zhèn)水污染物排放未能得到根本控制的原因之一。
污水處理廠溢流問題除了與污水處理廠設(shè)計規(guī)模和運行管理狀況有關(guān)外,還與其所配套的管網(wǎng)排水體制、污水收集規(guī)模和管道漏損情況等因素有密切的關(guān)系。有很多地區(qū)是因為地下水位過高或地表水滲透,外部水通過管道漏損滲入污水管網(wǎng)而造成的溢流。所以,這一問題不能簡單認(rèn)為溢流就是污水廠“超負(fù)荷”運行,必須先查清原因,采取相應(yīng)對策。
按成因分析,造成污水廠溢流的原因大致有4個因素:一是污水處理規(guī)模設(shè)計能力不足,超負(fù)荷運行;二是污水管網(wǎng)外部水滲入(以下簡稱外滲水);三是合流制管網(wǎng)降雨徑流排放導(dǎo)致的外排;四是由于突發(fā)事件造成實際上的污水溢流。本文重點對外滲水及合流制管網(wǎng)導(dǎo)致的溢流及其相應(yīng)工程技術(shù)對策進(jìn)行分析。
污水管網(wǎng)外滲水浸入
所謂外滲水,指地下水、地表水,通過管道破損處、非密封的接口處、與河道貫通處、檢查井壁、井蓋等通路,進(jìn)入到污水管道的非污水。
德國水協(xié)(DWA)資料顯示,德國污水處理廠年處理污水量約為100億立方米,其中純污水量52億立方米,外滲水量21億立方米,雨水27億立方米。也就是說,德國外滲水量占旱季污水表觀收集量(純污水量與外滲水量之和)的28.8%。據(jù)調(diào)查,我國許多地區(qū)該比率多超過30%,甚至接近100%。有資料顯示,有些城鎮(zhèn)的污水處理廠收集的表觀污水量甚至遠(yuǎn)超過其服務(wù)范圍內(nèi)的供水總量。
從進(jìn)廠水COD濃度的判斷也可以得出有清凈水進(jìn)入的結(jié)論。我國城鎮(zhèn)污水處理廠大多收集是生活源污水,通常情況下,工業(yè)廢水的占比不高,城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水COD濃度正常應(yīng)為300~500毫克/升。而我國一些城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水不足200毫克/升,有些甚至低于100毫克/升。按照外滲水與旱流(非雨季)表觀污水量比例計算,外滲水比例約在50%以上。
外滲水的大量進(jìn)入,不但增加了污水處理廠的處理水量,而且還降低了污水處理廠的進(jìn)水濃度,影響了污水處理廠的運行效率、增加了處理成本,同時還占據(jù)了管道的容量,降低了管道的輸送效率。
應(yīng)對外滲水引起的溢流問題,應(yīng)做好污水管網(wǎng)管道的維護(hù),及時排查和檢修管道漏損,有效控制和杜絕外滲水的進(jìn)入。如提高管道、檢查井等設(shè)施設(shè)備的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),全面推行管道檢測制度,確保管道施工質(zhì)量,防止管網(wǎng)外部水滲入。同時,在設(shè)計中采用合適材質(zhì)的管材、鋼筋混凝土檢查井,提高設(shè)施本身的防腐蝕和抗?jié)B漏能力等。
收集系統(tǒng)方式導(dǎo)致的外排
目前,我國的污水處理系統(tǒng)按污水收集形式可分為雨污分流制、雨污合流制以及合流制和分流制并存的混流制等幾種形式。在新建污水處理廠或者擴(kuò)建污水處理廠在建設(shè)期間,如果溢流的污水得不到妥善處置,含有大量污染物的污水就會直接排入河道,造成污染。而導(dǎo)致污水直排和污水處理廠溢流的原因各有不同。
污水直排是指污水未經(jīng)過處理而直接排入河道等水體的情況。造成污水直接排放的原因,因管網(wǎng)收集方式的不同而各有不同:
在分流制系統(tǒng)中,由于污水管網(wǎng)的錯接、混接或漏接、偷排等情況造成污水沒有進(jìn)入城市污水收集系統(tǒng)而直接或就近排入河道等水體;
在合流制系統(tǒng)中,由于沒有進(jìn)行污水收集處理,污水通過合流制管道直接排入河道;
在截流制系統(tǒng)中,因管理不善或降雨量或地表雨水徑流超過截流倍數(shù)時,混合污水的水量就會超出管網(wǎng)、泵站的輸送能力,導(dǎo)致混合污水就近直接排入河道等水體。
污水溢流是指水量超過污水設(shè)施的處理能力,污水系統(tǒng)運行水位過高,污水通過系統(tǒng)溢流設(shè)計外溢排放。
在合流制系統(tǒng)中,初期雨水徑流加重污水處理廠負(fù)擔(dān),造成溢流。我國最初的排水體系大都采用了合流制,污水和雨水采用同一管網(wǎng),雨季會發(fā)生污水溢流。溢流的污水會直接排入城市水體。