给水排水管网系统(给水排水 |广州水务局：西朗污水处理系统提质增效案例)

给水排水管网系统

导 读
针对广州市西朗污水处理系统进水浓度低、管网水位高的现状，从河涌、排水、供水、农业灌溉四大方面进行系统分析，采用河涌水位测试、管网检测、排水口溯源、河涌巡查等多种分析摸查手段，建立量化整治任务清单。通过针对性实施整治措施，提升污水系统收集处理效能及河涌水质。上述“控·查·降·升”工作法（控制河涌水位，查系统问题，恢复污水处理厂设计处理量，达到提升污水处理厂进水浓度目的），可推广应用到河口地区的污水处理系统。
毛艳荣
广州市水务局副局长，主要研究方向为工程规划、设计、建设管理。
0 引言
全国城镇污水处理管理信息系统统计数据显示，近年来，我国污水处理厂总设计规模从2007年的7 754万m3/d增至2017年的18 558万m3/d，但与此同时，进水浓度却直线下降，进水COD浓度从2007年的350 mg/L下降至2017年的260 mg/L。其中，广东省进水污染物浓度下降更为明显，2017年平均进水COD浓度约为180 mg/L，2018年全省523座污水处理厂中只有约12%的进水BOD浓度超过100 mg/L，而广州市50座污水处理厂中只有9座进水BOD浓度超过100 mg/L。

众所周知，污水处理厂进水浓度低会带很大的危害，一是外水“鸠占鹊巢”，该收的水收不进来，不该收的水却进入处理设施，严重浪费；二是加重了溢流污染，河涌照样黑臭；三是加大了污泥处理处置难度。

为此，2019年4月，住房和城乡建设部、生态环境部、发展改革委印发《城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019-2021年)》，要求提高城市生活污水集中收集效能，消除黑臭水体，城市污水处理厂进水生化需氧量(BOD)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。广州市水务部门自2019年8月以来，以西朗污水处理系统为对象，围绕厂-泵-网-河一体化管理体制，采用“控·查·降·升”工作方法，组织广州市水务投资集团、广州市城市排水有限公司、荔湾区人民政府控制河涌水位，聚焦排水管网及附属设施，各司其职制定排查方案、排查现有设施问题、交办责任主体同步整改，设施排查不完不放松、问题整改不完不收兵。2019年9月以来，西朗污水处理厂日均处理量下降，月日均进水浓度提升，至2019年底，日均水量下降4万m3以上（包括污水处理厂及一体化污水处理设施），进水COD、氨氮浓度大幅上升，11、12月进水COD、氨氮、BOD三大指标均高于考核要求，让老管网焕发新生机，为广州市推进“四个出新出彩”实现老城市新活力添加了鲜活的水务案例，也为全国治水积累了广州经验。

1 西朗污水系统概况
1.1 地理特点
西朗污水处理系统服务范围为整个荔湾区芳村片区和海珠区洪德片区，服务面积为51.84 km2，地处广州西部，属南亚热带典型海洋性季风地带，属地下水径流排泄区，地下水丰富，多年平均降雨量1 650 mm。地下水为近代珠江河道沙洲发育形上层滞水、孔隙潜水、承压水及岩溶承压水。如图1所示，系统范围内水系发达，跨越珠江两岸，外围水系主要涉及珠江广州河道的西航道、前航道、后航平洲水道、广佛水道、广佛河。内河流众多，根据统计，系统范围内主要的内河涌共41条(不含支涌)，总长86.88 km。其中芳村片区有39条河涌(不含支涌)，较大的内河涌有花地河、大沙河等，除此之外还有塞坝涌、下市涌等小河涌；洪德片区主要的内河涌是是马涌，以及庄头涌、南泰涌等小河涌。这些河涌大都与珠江相通，水位、流量、流速、水质都受潮汐影响，潮型为不规则半日混合潮，每日有两涨两落的潮汐期，水面比降基本上从上游指向下游，年平均潮差为15 m左右。

图1 西朗污水系统河涌水系

1.2 污水收集处理设施情况
西朗污水处理厂采用中外合作及项目融资方式建设的城市污水处理项目。位于荔湾区芳村片的广中路鱼尾村桥南面，占地面积13 hm2，于2004年建成，污水处理采用AAO工艺，设计规模20万m3/d。现状有6个泵站，具体如表1所示。

表1 西朗污水系统泵站汇总

为缓解污水处理厂污水溢流对河涌水质的影响，该片区共建设了4座一体化污水处理设施：地铁A涌污水应急处理5 000 m3/d、赤岗涌污水应急处2 000 m3/d、裕安涌污水应急处理5 000 m3/d、沙洛涌污水应急处理项目1万m3/d，合计2.2万m3/d。

本项目范围内基本上为合流制排水体制，一些新建小区按市政规划在小区内建设了分流制的排水系统，但由于城市下水道建设和小区建设的不同步，雨污水管道混接现象较为普遍，合流制、分流制交替存在，排水体制混乱。范围内共计排水管网1 274 km，其中污水管网573 km，合流管网279 km，雨水管网422 km。其中污水干管及截污管共253 km，由三部分组成：洪德分区、花地河以东、花地河以西。进厂总管有2根，位于污水处理厂东侧的为东线总管，管径DN2 000，位于污水处理厂西侧的为西线总管，管径DN2 000。

1.3 存在问题
西朗污水处理厂设计规模20万m3/d，2004年污水处理厂建成后，进水量逐年增长，但一直未满负荷运行。直至2010年，随着管网覆盖率增加，厂区进水总量才有显著增长，3月份以后各月的平均进水量均以超过设计规模，平均超量20%。从2018年6月起，西朗污水处理厂月平均处理水量达到25.9万m3/d，已达极限，旱季污水也经常溢流河涌，造成区域范围内裕安涌、赤岗涌、沙洛涌等河涌深受影响，经常反复黑臭，无法实现“长制久清”目标。

一方面污水溢流河涌导致水质恶化；另一方面污水处理厂进水浓度低，运行效能不良。根据《广州市城镇污水处理提质增效三年行动实施方案》要求， 2019 年底西朗污水处理厂进水 BOD平均浓度要达到105 mg/L；2020 年底要达到 110 mg/L；2021 年底要达到 120 mg/L。2015-2019年西朗污水处理厂水量水质情况见表2，截至2019年8月，西朗污水处理厂年平均进水BOD均低于105 mg/L。

表2 2015-2019年西朗污水处理厂水量水质情况

2 摸查分析
2.1 河涌水系影响
西朗污水处理系统范围内河网交错，沿线有大量涌边截污管、过河管、排水口及拍门闸门，同时因河涌景观及灌溉需求，河涌水位较高，大部分排水口都没于水面以下，河涌水可能通过排水口、拍门或管网结构性缺陷处进入污水系统。为此，2019年9月10 -12日，广州市水务局组织市、区两级水务部门于对荔湾区芳村区域连续3天控制全部河涌水位至5.0 m以下，并对污水处理厂及泵站进行同步监测，结果见表3、表4。

表3 河涌降水前后西朗污水处理厂运行情况变化

 
表4 河涌降水前后芳村片区泵站水量水位变化

通过对50个管网关键节点、6座泵站和厂区的连续水质监测对比分析，发现西朗系统运行水质、水量和水位受河涌水位影响明显。日常河涌水位状态下，COD低于100 mg/L的水质监测点有19个， 100～200 mg/L的15个，高于200 mg/L的16个，氨氮高于21.7 mg/L的12个。河涌全面降水位状态下，COD低于100 mg/L的水质监测点有9个， 100～200 mg/L的16个，高于200 mg/L的25个，氨氮高于21.7 mg/L的30个。

2.2 管网质量分析
西朗污水系统排水管网管材质量参差不齐、施工质量较差，年久失修，存在不同程度的塌陷、错位、破损等结构性缺陷。8月份龙溪泵站因出水管迁改，需暂停运行，但由表5可见，该泵站进水管封堵期间，泵站收水范围内河涌未发现明显污水溢流，原每日需转输几万立方污水不知去向，可见龙溪泵站范围污水管网已是“千疮百孔”，平时“清水”通过管网缺陷挤占污水处理空间。

表5 龙溪泵站迁改期间的泵站提升量变化

2.3 合流制雨水影响
西朗污水系统现状绝大部分区域仍保留截流式合流制，且受雨水影响较大。雨天时雨水通过截流井、截污闸、收水口等设施进入污水管网，大大加重污水处理厂和管网的运行负担，降低污水处理厂处理效率。

选取2016年比较典型的晴天和雨天进行分析， 2月24日-3月8日期间区域未下雨，而3月16-24日期间则连续下雨，这两段时间内西朗污水处理厂的运行数据见表6。一场雨可以为污水处理系统带来约1.2～2.8万m3的雨水量，需经过3～5天才能使污水量和水质恢复到晴天正常水平。

表6 西朗污水系统典型晴雨天水质水量

2.4 农业灌溉系统影响
荔湾区芳村片的花卉农业和景观鱼养殖业发达，现仍有约7 000亩（1亩≈667 m2）农业用地，其中约3 500亩通过河道蓄水进行灌溉。这些产业的引水灌溉和尾水排放通道可能与生活污水管网连通或共用通道，特别是部分新建排水工程将灌溉渠与污水管网连通，导致灌溉用水倒灌污水管网，大量河涌水进入污水处理厂。

2.5 自来水系统影响
芳村片区属广州市老城区，自来水管网建设陈旧，在排水设施日常巡查中，已发现36处自来水爆漏点，总水量约5 000 m3/d。

综上所述，西朗污水处理系统主要问题是河涌水通过排水口、暗渠、农业灌溉、管网缺陷等方式进入污水系统，同时汛期雨水、自来水漏损也加重了污水处理厂负荷，使污水处理厂进水浓度长期偏低。为此，广州市水务部门在前期工作的基础上，于2019年9月成立荔湾区提质增效工作组，驻地统一指挥调度市、区两级职能部门及街道、村社，在统筹考虑河涌水系、污水系统、供水系统及农业灌溉系统相互影响的基础上，按“控·查·降·升”工作法，通过控制水位 -系统摸查 - 形成问题台账 - 督查交办 - 落实整改的工作步骤，最终实现四大系统单独运行、互不干扰，达到了污水处理量降低、进水浓度提升的目标，同时也减少溢流污染，提升河涌水质。

3 主要措施及做法
本项目通过“控”（控制河涌水位），减少河涌水进入污水系统，以降低管网水位，再采用“查”（查找系统问题，并同步实施整改），辅以“督”（督查措施落实）“统”（统筹联动市区）等管理手段，最终实现“降”（恢复污水处理厂设计处理量）“升”（提升污水处理厂进水浓度）目标。

表7 河涌水位对泵站水量水位影响情况

3.1 “控”-控制河涌水位
荔湾区西朗污水系统范围污水主管大多沿河而建，同时还敷设了228条过河管，河涌水位对污水系统存在较大影响。采用片区循环轮流蓄水结合梯级水位测试，同时对泵站、污水处理厂水位、水质进行监测，量化分析不同河涌以及不同水位对该片区5座污水泵站的影响程度。

通过水位测试结果初步估算，约有6.72万m3/d河涌水进入污水系统，其中广中泵站、龙溪泵站(含山村桥泵站)约4.5万m3/d，海龙围片区约1.31万m3/d，东沙泵站片区约0.91万m3/d，根据测试结果，确定各条河涌控制水位，为进一步开展管网、排水口、暗渠摸查创造条件。

3.2 “查”-查系统问题
3.21 对污水收集系统进行系统摸查
基于水位测试成果，组织专业单位，采用QV、CCTV等设备，对荔湾区范围内335 km污水主干管及重点片区支管进行全面检测，另外重点对赤岗暗渠、棉村涌暗渠等进行揭盖复涌或增设检查井。这些量暗渠因长期满水或缺少摸查所必须的检查井，从未开展过摸查工作，而这些暗渠往往与河涌连通，是灌溉泄洪通道，同时又承担污水收集转输功能，是造成污水管网运行效能不良和河涌黑臭的重要因素，为查清存在的问题，有条件的暗渠需进行揭盖复涌（见图2），无法揭盖的也须增设检查井，并全面开展了降水、清淤和检测。

图2  暗渠揭盖复涌现场照片

3.2.2 对河涌排水口开展溯源摸查
利用河涌低水位运行，对片区范围内90条河涌（含支涌）1 899个排水口进行摸查、测绘，形成不同河涌运行水位下排水口清单，结合河涌片区循环轮流蓄水及梯级水位测试，重点对存在倒灌风险的排水口进行管网溯源，查清管网内所有水源。

3.2.3 对河涌进行全线徒步巡查
对范围内90条河涌（含支涌）开展全线的徒步巡查，逐一列出发现的排水口、河涌周边“散乱污”场所、沿河违建、养殖鱼塘、水面及河岸垃圾等问题，及时纳入台账进行整改。

3.2.4 同步实施靶向整改
在掌握上述大量一手资料和数据的基础上，抓住重点，以点带面，针对性提出多项整治措施。一是修管网。通过系统摸查，共发现管网结构性缺陷2 101处，功能性缺陷1 761处，检查井问题540处，外水点765处，形成“精准台账”，按照轻重缓急，分步实施整改，优先对严重及重大结构性缺陷、外水点开展修复整改，最终通过修复形成相对封闭、可控的污水系统；二是整排口。对存在倒灌风险34处排水口，逐一进行整改，同时对漏水闸门拍门等问题立即实施修理，并加强日常排水口巡查管理工作，消除排水口倒灌风险；三是控水位。在管网缺陷未全部修复前，根据河涌水位测试数据结果，充分考虑河涌景观及农业灌溉需求，明确各条河涌最优运行水位，制定河涌水位调度计划，尽量减少河涌水进入污水管网。管网修复后为及时发现河涌及管网问题，也需保持河涌低水位运行；四是挤外水。协调自来水公司修复破损的自来水管网，督促工地加建“小蓝管”，将基坑水排入自然水体，减少各类外水挤占污水处理空间。五是分暗渠。由于之前黑臭水体整治工作主要集中在主涌，部分支涌、小微水体存在末端截污的问题，为实行“清水入河、污水进厂”，将支涌、小微水体与主涌共同纳入黑臭水体整治范围，对实施末端截污的支涌、小微水体污水逐户接入污水管网，结合拆违，“散乱污”关停及排水户整改等多项措施，最终实现棉涌涌暗渠、赤岗涌等暗渠“清污分流”。六是改农灌。荔湾区芳村片区约有3 500亩基本农田需通过蓄高河涌水位进行灌溉，因同时存在工业及生活废水、尾水的污染问题，部分农业灌溉排水口接入污水管网，导致河涌水间接进入污水系统。为消除农业灌溉对污水系统的影响，需对农灌系统进行全面改造（见图3），使农灌系统、河涌水系形成独立的两套系统，在解除河涌水位被农灌需求“绑架”的同时，通过定量抽水灌溉，消除灌溉尾水污染。上述各项工作都建立工作台账，逐一明确具体任务量、责任单位、完成时间等，确保整治工作“药到病除”。

图3 农业灌溉优化提升方案

3.3 “督”-督查措施落实
为确实推进各项整改工作落实到位，需做好以下工作：①建立“一图一表一台帐”，即西朗污水系统日运行表、西朗污水系统运行图、工作台账，每天由各单位报送当日工作情况及存在问题，每周更新一次工作台账，及时掌握整改工作进度。②对推进滞后的整改工作，第一时间进行现场督察，分析查找滞后原因。③对各项工作整改情况按单位进行排名，通报市河长办及荔湾区政府。④对已整改的问题进行现场复核，确保整改工作落实到位。⑤对未落实到位或虚假整改的单位，约谈单位负责人查明原因，对多次未落实到位或虚假整改的单位或个人，相关情况报送区纪委进行跟进。

3.4 “统”-统筹联动市区
荔湾区提质增效工作组在广州市河长办、市水务局的指导下，统一指挥、统一调度，协调各方建立良好的互动机制, 建立信息共享、方案共商的良性工作模式。针对存在治水力量薄弱的问题，积极调动各方资源，尤其是充分利用市排水公司、市净水公司、市自来水公司的资金、技术和管理力量，会同荔湾区共同推进提质增效整治工作。为及时研究解决在工程推进中遇到的问题，工作组在与市水务局、荔湾区政府、市排水公司建立了定期协调机制，按照小组每日碰头协商，主要领导一周两次召开专题协调会的原则，把各方力量汇集起来，同心协力共同加快推进各项工作落实。

4 进展与成效
4.1 达到“降”“升”目标
自2019年8月开始荔湾区芳村片区河涌阶段性降水位，开展河涌对污水系统影响试探性测试，然后，采用仪器检测、主干管网水质水量合理性分析等多种手段，开展区域管网、排水口全面摸查整改，11月份开始逐步恢复河涌水位，验证整治效果，西朗污水处理系统提质增效工作取得了一定的成效（见表8），西朗污水处理厂日处理量约减少2万m3，同时原该片区原为应对污水溢流问题而建设2.2万m3/d的一体化污水临时处理设施也全面停止运行，计划搬迁或拆除，同时进厂浓度直线上升。

表8 西朗污水系统提质增效工作成果

4.2 改善河涌水质
在该片区提质增效前，西朗污水系统长期超负荷运行，但仍溢流频繁，导致裕安涌、赤岗涌等河涌经常黑臭，见图4a。整治后，西朗污水处理厂日处理量减少约2万m3，再未发现污水溢流问题，且因河涌水位下降后，原来隐藏在水面下的排水口、偷排口都暴露在“光天化日之下”，通过排水口、暗渠溯源整改，将原来直排河涌的污水收集转输至污水处理厂，再结合散乱污关停和沿河违建清拆等控源措施，河涌水质进一步提升，见图4b。荔湾区纳入国家监管平台的22条（12条初见成效+10条长治）黑臭河涌，已全部通过市复核评议，荔湾区省考珠江后航道东朗断面12月份达到Ⅲ类水要求，与去年12月份对比，氨氮和总磷分别下降85.7%和20.4%，溶解氧上升129.3%。

图4 提质增效前后河涌水质对比

4.3 降低内涝风险
河涌、管网低水位运行，腾出的排水空间一定程度缓解内涝问题，例如：10月9日和12日，荔湾区普降暴雨并启动黄色暴雨预警，因西朗污水系统范围河涌、管网水位大幅下降，较好的发挥了其预腾空作用，污水处理厂未发现任何溢流，同时片区也没有发现明显的内涝。

5 结语
每个污水系统都有其自身特点，进水浓度低的原因既有其普遍性又有其特殊性，应因地制宜，对症下药。提质增效工作主要统筹考虑河涌水系、污水系统、供水系统及农业灌溉系统相互影响，通过“控·查·降·升”工作法，实现四大系统单独运行、互不干扰，最终达到减少溢流污染，提升河涌水质的目的。污水系统提质增效是一项长期性、日常性的维护工作，需建立管网运行监控摸查维管机制，才能进一步提升污水处理效能。

（1）提质增效工作要充分发挥已建排水设施的作用。通过检测、溯源、修复、改造等工作，完善已建排水设施，堵住河水、地下水等外水的进入通道，形成一套独立完整的污水收集转输系统。

（2）提质增效工作要充分发挥厂网河一体化管理体制的作用。通过定期、主动地调控河道水位，检验、排查污水收集转输系统存在的问题，及时加以解决，保障河道水质，提高河道水位调控的自由度。

（3）提质增效工作要充分发挥截污工程的作用。截污工程实施过程中需要认真全面地区分污水、雨水与河水等外水，实现清污分流，污水坚决不进入雨水管，雨水与河水等外水尽量不进入污水管。

微信对原文有修改。原文标题：广州市西朗污水处理系统提质增效案例分析；作者：毛艳荣、卜俊玲、卢宝光、陈本绍、曹艳敏、林伟国、张绍辉、冼慧婷；作者单位：广州市水务局、 广州市城市排水有限公司、广州市荔弯区农业农村和水务局。刊登在《给水排水》2020年第10期。
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