《污水提质增效平原老城区案例》

  • 来源专题:水体污染治理
  • 编译者: wangyang
  • 发布时间:2020-07-24
  • 以华东地区某城市老城区污水处理厂服务片区为研究对象进行分析,发现采取防倒灌措施后,污水处理厂污染物进水浓度提升明显。平原高地下水位地区污水处理厂进水浓度影响因素由大到小分别为:地下水入渗、管道沉积和降解、河水倒灌、降雨,对污染物进水浓度影响程度(以BOD5计)分别为:25%~34%、17%~26%、13%~18%、7%~10%。在平原老城区实施“清污分流”,建议优先采取的措施为防治河水倒灌、管网修复,管网系统相对完备后可采取降低管网运行水位的措施,雨污分流需伴随着老城区改造循序渐进。通过多项措施的逐步实施,最终实现提高污水处理厂进水浓度的目标。

    2019年4月住房和城乡建设部、生态环境部、发展改革委联合印发《城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019~2021年)》(以下简称《方案》),其主要目标:经过3年努力,地级及以上城市建成区基本无生活污水直排口,基本消除城中村、老旧城区和城乡结合部生活污水收集处理设施空白区,基本消除黑臭水体,城市生活污水集中收集效能显著提高。《方案》中提出实施管网混错接改造、管网更新、破损修复改造等工程,实施清污分流,全面提升现有设施效能,并明确要求城市污水处理厂进水生化需氧量(BOD5)浓度低于100 mg/L的,要围绕服务片区管网制定“一厂一策”系统化整治方案,明确整治目标和措施。

    截至2018年6月底,我国城镇污水处理能力已达1.61亿m³/d。然而城镇污水处理厂进水污染物浓度普遍偏低,仍然存在污水直排入河的情况,城市河道黑臭现象严重。中国城镇供水排水协会2017年发布的数据显示,城镇污水处理厂的进水COD平均值仅为267 mg/L,南方地区的一些污水处理厂COD甚至低于100 mg/L,而欧洲污水处理厂的进水COD一般在400~1 000 mg/L。

    本文以服务于华东地区某城市老城区的污水处理厂(以下简称老城区污水处理厂)为研究对象,通过分析该片区污水处理提质增效相关工程措施,提出平原地区污水处理提质增效的实施策略,为污水处理提质增效工作的开展提供技术支撑。

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    • 3 案例借鉴 3.1 国外城市经验 19世纪中叶以后,发达国家的一些城市开始建造排水管道系统。经过上百年的建设,发达国家城市普及了排水管道系统,并进行了大量的改善和优化。20世纪后半叶,随着人们对城市非点源污染控制及水环境保护的重视,越来越多的国家和地区提倡将原有合流制排水系统改为分流制,一方面可以解决合流制溢流污染问题,另一方面有助于优化污水处理厂的运行。从20世纪80年代以后,瑞典、美国、德国、日本等国家在很大程度上放弃了“合改分”的思路和做法,发达国家提出了一些新的城市雨洪管理理念,如“低影响开发”(LID)和“绿色雨水基础设施”(GSI)。 3.2 国内城市经验 (1)上海市。 2019年2月,上海市提出了“开展上海市雨污混接综合整治攻坚战的实施意见”,以全力推进雨污混接整治工作,减少雨污混接对水环境的影响,改善水环境质量。工作目标是到2019年底,全面消除建成区分流制地区市政混接,全面完成沿街商户混接、企事业单位混接和其他混接整治,住宅小区雨污混接改造工作完成率超过60%;到2020年底,基本完成建成区分流制地区住宅小区雨污混接改造,健全长效监管机制。 (2)苏州市。 苏州市中心城区于2015年已基本消除黑臭水体,但是仍存在个别河道水质不佳、整体水环境不够稳定的问题。苏州于2016年开展清水工程,对以往中心城区改造难度较大的区域(约占城区总面积10%的污水管网未覆盖区域和合流制管网区域)进行重点攻坚克难,实施截污、分流、清淤,优化活水方案,发扬“苏绣精神”持续开展了一系列精细化控源截污措施。 (3)广州市。 与不少城市类似,广州市以往的治水思路主要采取末端截污、末端补水、环村截污等方式,主要以做工程为主。2016年以来,市委是政府提出推进“3-4-5”治水路线,即,“源头减污,源头截污、源头雨污分流”的“3项原则”,持续推进“4洗清源行动”,坚持“控源、截污、清淤、补水、管理”的5条技术路线。 3.3 可借鉴经验 避开当前城市污水提质增效的需求,不去解决当前污水处理设施建设不平衡不充分的问题,不去偿还“重地上、轻地下”、“重面子、轻里子”的历史欠债,而单独去讲“排水体制”是不科学的,也缺少必要论证。 思明区近期要在认真做好问题排查的前提下(真实地调查清楚)截污水,实现污水全收集、全处理;清污分流,把不是污水的清水分出去,提高污水处理厂进水污染物浓度;赶外水,把不是雨水的外水赶出去,实现合流制管道旱天低水位,雨水管无外水,保证能够把管道淤泥清出来,确保水体下雨不黑;把源头管好,知行合一把雨水径流管控好,减少径流和入管水量和污染物。 4 总体思路与技术路线 思明区属于高密度城区,污水收集和处理系统已基本成型,从污水直排、雨污混接排查与改造等入手,识别主要问题,明确工作重点,结合海绵城市理念和污水提质增效要求,采用“截直排、改混接、治倒灌、堵渗水、削溢流、补空白和规范沿街商业”等手段,明确设施排查、工程建设和改造建设重点及建设时序安排,建立污水处理提质增效长效管理机制。具体技术路线如图5所示。 6.jpg 5 污水提质增效策略 5.1 污水系统完善 综合考虑到思明区污水量,统筹全岛污水系统布局,本岛北部新建1座污水处理厂,形成东部、西部、北部3个较为均衡的污水格局系统,收水面积分别为56.6 km²,29.2 km²和38.1 km²,新建高崎污水处理厂50万m³/d,扩建前埔污水处理厂至50万m³/d,本岛总处理规模达到130万m³/d。 5.2 排水管网排查 排水管网排查主要目的就是加强管网的建设和改造,逐步消除市政和小区的雨污混接,弥补我市污水工程建设的历史欠债,并且能够切实有效指导下一步的工程建设。 首先,制定清淤计划,组织开展对辖区内排水管渠进行全面清淤,确保排水管渠积泥深度不高于管内径或渠净高度的1/5。其次,以排水口为起点,查清所有排水户污染源;对存在污水的雨水接户管进行水质、水位、水量检测,并录入GIS系统,对合流、混流、分流这3种区域进行划区。再次,采用管道潜望镜(QV)、管道机器人CCTV和声纳等对现状管网进行系统检测,查清结构性与功能性缺陷,列出整改问题清单。 思明区排水管网总长度约为1 600 km(包括市政道路和建筑小区内分雨污水管网)按照排水管网排查综合单价50元/m(含清淤、CCTV和混接排查等费用),投资约8 000万元。 5.3 雨污分流改造 针对思明区雨污分流改造存在的困难和问题,结合海绵城市建设理念,分别从源头(建筑)、过程(收集管网)和城市管理等方面作出具体要求,以期探索出一套符合实际、成效较好的雨污分流改造模式。一是源头应优先利用雨水走地表、污水走地下的方式;二是排水单元宜将合流管作为污水管、新建雨水收集系统;三是市政道路宜将合流管作为雨水管、新建污水收集系统;四是接驳口应由市政园林行政主管部门审批位置、防止产生新的混接。 参照上海市和漳州市雨污分流改造模式,雨污分流改造项目按照5 000万元/km²初步估算,雨污混接点按照360个/km²(官任片区数据),总投资约27.3亿元。 5.4 合流制暗涵整治 由于早期的城市建设,思明区建成区的原河道、排洪渠等逐渐变成暗涵,全部为混流有城市污水,并且暗涵底部存在大量生活和建筑垃圾。筼筜湖和近岸排水口设有总闸,通过总口截污的方式将混流污水截至市政污水系统,然后雨季开闸时,暗涵内的大量污染物将进入下游河道,严重影响筼筜湖和近岸海域水环境。 结合城市排水防涝和生态空间需求,首先进行清污分流,对各河流域实施排污口溯源及缺失管网完善,针对溯源的结果在岸上解决污水进入雨水系统的问题,针对污水管网缺失的位置实施管网完善工程,条件允许时结合城市景观、功能、文化及亲水等需求逐步恢复为生态廊道。 6 结语 高密度建成区人口密度、建筑密度和开发强度均相对较高,是人、水矛盾突出的地方,特别是在早期“重地上轻地下”、“重面子轻里子”的发展观念下,地下排水管线建设长期投入不足,导致城镇污水收集处理设施生活污染物收集效率不高、局部生活污水直排、溢流污染控制不到位等问题,污水处理系统效能大打折扣。因此,高密度建成区应在对城镇污水收集、处理系统进行全面而有重点的排查的基础上,以完善生活污水收集管网为重点,通过系统、综合的措施实现污水处理系统质量和处理效能的提升。
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    • 住房城乡建设部、生态环境部和国家发改委等三部委联合发布《城镇污水处理提质增效三年行动方案》(全文请点击链接查看:划重点!三部委正式印发《城镇污水处理提质增效三年行动方案》),针对上述问题,提出了相关的解决对策及要求。E20研究院水业研究中心试图对方案进行了相关解读,供业界参考。 根据住房城乡建设部统计数据显示,2017年我国城市污水处理率已经达到95%,县城污水处理率已达到90%,均达到或超过了“十三五”规划中的要求。在当前污水处理率已接近饱和的情况下,我国城镇污水治理仍存在诸多问题:城市黑臭水体仍时有发生,尚未全面消除;“重厂轻网”等历史问题下,污水管网建设和维护不到位,尤其是城中村、老旧城区和城乡结合部等区域,问题更为突出;监管不到位等原因导致城镇污水厂进水超标责任难以界定;以及价格机制的问题影响污水处理厂的运营。由于存在这些薄弱环节,导致当前污水处理率虽已接近饱和,而污水处理效能仍较低,并未达到彻底改善水环境的目的,在此情况下,住房城乡建设部、生态环境部和国家发改委等三部委联合发布《城镇污水处理提质增效三年行动方案》(以下简称“方案”),针对上述问题,提出了相关的解决对策及要求。 加强管网建设运营,推动污水有效收集处理 “重厂轻网”一直以来都是我国污水处理中的突出问题。一方面,导致部分污水处理设施虽已建成,但由于收集管网建设不到位,“晒太阳”或者负荷率低的情况时有发生,据E20《中国水务行业市场分析报告》数据显示,部分省份县城污水厂的负荷率不足60%。另一方面,虽然当前污水处理排放标准一再提高,城市黑臭水体因截污纳管不到位,尚未彻底消除。因此,文件中对推进生活污水收集设施建设提出具体要求,包括污水管网规划建设应当与城市开发同步推进,明确城中村、老旧城区和城建结合部等管网建设的薄弱地带,加强管网建设等。 污水管网的维护也是污水处理中的难点,由于年久失修,管网破损、渗漏以及管网错接混接等均有可能造成污水处理厂进水浓度低,实际运营难度增大和运营成本增加;或是污水溢流外渗,影响河道水质。因此,方案中提出实施管网混错接改造、管网更新、破损修复改造等工程,实施清污分流,全面提升现有设施效能。对于进水浓度低的城市污水处理厂,制定系统化的整治方案,并严格排水管道建设监管和维护管理,以解决当前管网运营维护中的突出问题。需要注意的是,管网维护成本过高是管网得不到有效运维的主要原因之一。据E20水业研究中心不完全统计,城市排水管网建成后年运营维护费用约在3-10万元/公里,相对污水处理厂有明确的收费来源(向用户收取污水处理费),管网的建设和维护基本依赖政府付费,高昂的费用给地方财政造成巨大的压力。乡镇方面亦然,其维护费用虽然相对较低,但对于乡镇的财政经济状况而言,依然存在压力。当前,随着技术的进步,管道维护机器人,非开挖管网安装更换和修复等手段逐渐用于管网维护工作中,在一定程度上降低了修复改造及运营维护成本,但管网的有效维护运营从行业层面而言依然存在考验。 进水“源头”加强管理,提升污水处理效能 除管网问题外,对上游排污单位监管不足,不达标的工业废水排入市政污水管道,城镇污水处理厂因进水超标而导致出水超标的责任界定问题,也受到业内广泛关注。对此,方案中亦对此问题提出相应的解决措施,即规范工业企业排水管理,对排污单位开展评估,经评估认定污染物不能被城镇污水处理厂有效处理或可能影响城镇污水处理厂出水稳定达标的,要限期退出,从源头上解决进水超标的问题。然而,我国部分行业企业分布“小而散”,集中度不高,工业企业“不入园”(工业园区)等问题突出,也给监管造成了难度。因此,该项措施的实际成效,仍需进一步观察。但从源头对城镇污水进水质量进行把控,也体现了我国污水处理管理逐步走向规范。 完善激励政策,污水处理收费动态调整 污水处理效能的提升,除监管力度加大,管理的不断规范,也离不开资金的保障。“水十条”的要求下,我国城镇污水处理厂已全面启动了新一轮的提标改造,一些省市的地方标准也明显严于国家一级A的标准。标准的提升势必带来运营成本的提高,完善污水处理收费政策,建立动态调整机制是污水处理和污泥处理处置设施能够正常运营,稳定达标的重要保障。目前一些省市的污水处理费尚未达到国家制定的收费标准,而调价困难也是污水处理企业普遍反应的问题。此前,发改委发布的绿色发展价格机制的意见(发改价格规〔2018〕943号)中对调价问题也有相关规定,而方案中也强调了建立动态调价机制,地方各级人民政府要尽快将污水处理费收费标准调整到位,保障污水和污泥处理运营成本并合理盈余。实际操作中,仍需各地政府认真执行,并加大对污水处理收费的宣传力度,确保真正落实。 总体来看,提质增效方案体现了我国污水处理管理思路的进步,对污水处理关键症结的破解将起到推动作用。但具体的执行情况及效果,仍需要各方的有效配合以及监管机制的建立。