南方典型水質(zhì)凈化廠污水收集系統(tǒng)診斷分析

張治 潘清 唐杰鵬 宋文賀

【摘 要】針對(duì)深圳市寶安區(qū)福永水質(zhì)凈化廠2019年底污水收集及處理現(xiàn)狀進(jìn)行分析，在系統(tǒng)分析和水質(zhì)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上明確突出問(wèn)題，理清具體思路，并提出具有較強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性的建議，對(duì)于提升片區(qū)污水收集效率、推動(dòng)污染減排具有重要意義。

【關(guān)鍵詞】水質(zhì)凈化廠;提質(zhì)增效;污水收集系統(tǒng)

水污染問(wèn)題是當(dāng)前我市生態(tài)文明建設(shè)的最大短板，是最大的民生問(wèn)題。深圳市按照“節(jié)水優(yōu)先、空間均衡、系統(tǒng)治理、兩手發(fā)力”的原則，以 “五位一體”的理念統(tǒng)領(lǐng)治水工作，突出問(wèn)題導(dǎo)向和目標(biāo)導(dǎo)向，突出合力治水，旨在為現(xiàn)代化國(guó)際化創(chuàng)新型城市建設(shè)提供高質(zhì)量的水務(wù)支撐和保障，現(xiàn)在已取得了一系列成效[1]。寶安區(qū)位于深圳市西部，是粵港澳地區(qū)的核心地帶，但目前尚存在水安全、水環(huán)境、水生態(tài)等多方面問(wèn)題[2]。

在當(dāng)前以生態(tài)文明理念為指導(dǎo)的城市發(fā)展建設(shè)過(guò)程中，寶安把治水作為“頭等大事”，堅(jiān)持以河為中心的治水方向，深入貫徹黨的十九屆四中全會(huì)精神，搶抓“雙區(qū)驅(qū)動(dòng)”的重大歷史機(jī)遇，按照市委市政府的決策部署，圍繞“長(zhǎng)制久清、水清岸美”的目標(biāo)，全力開(kāi)展水污染治理鞏固管理提升年工作，以污水處理提質(zhì)增效為著力點(diǎn)，基本消滅劣V類(lèi)水體，推動(dòng)水環(huán)境從旱季達(dá)標(biāo)向旱季、雨季全天候達(dá)標(biāo)轉(zhuǎn)變，加快推進(jìn)水污染治理體系和治理能力現(xiàn)代化，努力打造碧水藍(lán)天的生態(tài)空間[3]。這對(duì)于促進(jìn)深圳落實(shí)生態(tài)與和諧社會(huì)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支撐，具有極其重要的戰(zhàn)略意義。

1.寶安區(qū)福永片區(qū)污水處理現(xiàn)狀分析

1.1 區(qū)域概況

寶安位于深圳市西部，南接深圳經(jīng)濟(jì)特區(qū)，北接?xùn)|莞市，東鄰深圳龍崗區(qū)，西臨珠江口，與香港元朗隔海相望。全區(qū)地勢(shì)平坦，屬平原海岸型，海岸線長(zhǎng)30.43 km，岸線平直，灘涂寬廣。福永片區(qū)位于寶安區(qū)西部，包括福永和福海兩個(gè)街道。福永街道轄區(qū)總面積66.2平方公里，下轄13個(gè)社區(qū)，工業(yè)總產(chǎn)值 1312.31 億元，實(shí)現(xiàn)稅收收入94 億元。福海街道位于珠江三角洲A字型灣區(qū)的中軸上，屬于新寶安地理中心區(qū)域。

福永片區(qū)境內(nèi)河流、涌溝較多，但各自流域面積均較小，屬季節(jié)性河流，受海水潮汐影響，地下水位較高，屬于深圳境內(nèi)地下水較為豐富的片區(qū)。福永境內(nèi)有鳳凰山截洪渠、坳頸圍涌、福永河三條比較大的河流。境內(nèi)有立新、七瀝、屋山三座小型水庫(kù)，總匯水面積為7.78km2，總庫(kù)容1555.5萬(wàn)m3。

1.2 現(xiàn)存的問(wèn)題

寶安區(qū)內(nèi)河流眾多，肩負(fù)著環(huán)保督察整改、河流水質(zhì)達(dá)標(biāo)、黑臭水體消除、生態(tài)環(huán)境整治等多項(xiàng)環(huán)保治水工作。因此，距離全市要求的提質(zhì)增效目標(biāo)，還存在一定的不足，具體包括：污水處理能力不足，出水水質(zhì)偏低，管網(wǎng)入滲率較高，存量管網(wǎng)須進(jìn)行老舊改造和破損修復(fù);河道暗涵、暗渠數(shù)量多，污水錯(cuò)接亂排問(wèn)題突出，整治難度大;正本清源改造存在遺漏小區(qū)，管理水平不高，雨污混流、錯(cuò)接亂接等。

福永片區(qū)位于寶安區(qū)西部，目前已建成以福永水質(zhì)凈化廠為核心、相對(duì)較為完善的三座污水處理設(shè)施和八大污水收集干管系統(tǒng)。但根據(jù)2019年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，三座污水處理設(shè)施的進(jìn)水平均污染物濃度仍未達(dá)到我市水質(zhì)凈化廠提質(zhì)增效要求，福永廠是全市20座進(jìn)水BOD濃度未能達(dá)到國(guó)家要求的水質(zhì)凈化廠之一。因此，為達(dá)到市里對(duì)水質(zhì)凈化廠提質(zhì)增效的要求，非常有必要開(kāi)展福永片區(qū)水質(zhì)凈化廠提質(zhì)增效現(xiàn)狀評(píng)估，從水量、水質(zhì)和管網(wǎng)收集系統(tǒng)三個(gè)方面分析其存在的問(wèn)題，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策。同時(shí)，為寶安區(qū)其它片區(qū)的同類(lèi)問(wèn)題分析提供參考思路。

2.研究成果

2.1 分析方法

2.1.1 水量平衡分析

結(jié)合福永片區(qū)內(nèi)進(jìn)水水質(zhì)的相關(guān)數(shù)據(jù)，考慮海水潮位、地下水位等相關(guān)因素，對(duì)比研究區(qū)域產(chǎn)污量、水質(zhì)凈化廠年處理總量、旱季和雨季進(jìn)水水量等，對(duì)供水量與排水量進(jìn)行水量平衡分析，形成外水入滲分析和區(qū)域水平衡圖。進(jìn)一步對(duì)水質(zhì)凈化廠存在的污水處理量較低以及管網(wǎng)液位持續(xù)保持較高狀態(tài)的問(wèn)題進(jìn)行系統(tǒng)研究，推測(cè)福永片區(qū)內(nèi)出現(xiàn)該類(lèi)問(wèn)題的原因，提出相應(yīng)解決對(duì)策[4]。水量平衡分析考慮因素及所需數(shù)據(jù)如圖1所示。

2.1.2 水質(zhì)檢測(cè)方法

針對(duì)福永水質(zhì)凈化廠目前存在的進(jìn)水水質(zhì)問(wèn)題，對(duì)片區(qū)內(nèi)總體水質(zhì)狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和抽樣檢測(cè)。首先根據(jù)片區(qū)內(nèi)工業(yè)園區(qū)分布情況和不同用水性質(zhì)的用水量對(duì)進(jìn)廠污水中的工業(yè)污水占比和水質(zhì)進(jìn)行分析，結(jié)合進(jìn)廠水質(zhì)數(shù)據(jù)，預(yù)判區(qū)域內(nèi)外水入滲狀況，分析進(jìn)廠水中部分指標(biāo)（氨氮）偏高、部分指標(biāo)（COD、BOD）偏低原因。之后，根據(jù)分析情況，選擇關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)和典型指標(biāo)，進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)。水質(zhì)檢測(cè)具體思路如圖2所示。

2.2進(jìn)水水量分析

2019年1-10月福永片區(qū)的供水量和污水處理量如圖2-2所示，1-5月和7-10月，供水量顯著高于污水處理量，6月污水處理量又遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出了供水量，供水量和污水量之間不穩(wěn)定的變化趨勢(shì)反映了目前污水收集系統(tǒng)仍然存在問(wèn)題，6月污水處理量的激增推測(cè)可能是雨季的原因。

為了更進(jìn)一步分析水量的變化，一天以?xún)?nèi)的供水量、污水量的數(shù)據(jù)如圖4所示，從圖中可知，當(dāng)日合計(jì)污水處理量20.9萬(wàn)方，供水量合計(jì)18.5萬(wàn)方，補(bǔ)水量合計(jì)9.3萬(wàn)方，理論污水量16.7萬(wàn)方，因此約4萬(wàn)方污水處理量來(lái)源于其它外水，補(bǔ)水量不足污水處理總量的50%。

2.3 進(jìn)水水質(zhì)BOD、COD與氨氮分析

根據(jù)深圳市提質(zhì)增效實(shí)施方案，到2019年底，進(jìn)水生化需氧量（BOD）平均濃度達(dá)到105mg/L;到2020年底，進(jìn)水BOD平均濃度達(dá)到115mg/L;到2021年底，平均進(jìn)水BOD濃度達(dá)到120mg/L，主要出水指標(biāo)達(dá)到地表水IV以上。雨季：COD≥240mg/L，氨氮≥24mg/L;旱季：COD≥260mg/L，氨氮≥26mg/L。以水質(zhì)凈化廠為核心，福永片區(qū)內(nèi)供水量以及污水處理量的相關(guān)數(shù)據(jù)如圖5所示。

從圖5（a）中可知，除10萬(wàn)方應(yīng)急廠6-9月，5萬(wàn)方應(yīng)急廠個(gè)別月外，其余廠和時(shí)間均未達(dá)到2020年BOD目標(biāo)濃度值，4-9月雨季時(shí)差距更為明顯。

由圖5（b）和5（c）中可知，除10萬(wàn)方應(yīng)急廠個(gè)別月份外，其余廠和時(shí)間均距離2020年COD提升目標(biāo)值有一定差距，氨氮濃度基本能夠達(dá)到目標(biāo)值。

2.4 管網(wǎng)系統(tǒng)分析

管網(wǎng)本身是一個(gè)龐大、高度復(fù)雜的系統(tǒng)，伴隨著發(fā)生復(fù)雜的物理、化學(xué)以及微生物反應(yīng)過(guò)程，從而造成水質(zhì)呈現(xiàn)不同程度的下降狀態(tài)，所以，分析管網(wǎng)系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)的影響程度具有重要意義[5]。福園一路和福州大道是福永片區(qū)最重要的干管系統(tǒng)，通過(guò)去除夜間突增的水質(zhì)異常數(shù)據(jù)，采用SPSS對(duì)兩干管系統(tǒng)所有采集數(shù)據(jù)進(jìn)行均值比較，進(jìn)而對(duì)入網(wǎng)水質(zhì)、水量的調(diào)控提出建議。

從圖中可知，除pH外，福州大道干管系統(tǒng)各項(xiàng)污染物濃度均值都高于福園一路干管系統(tǒng)采用單因子方差分析比較兩組數(shù)據(jù)，pH、SS、TP在統(tǒng)計(jì)學(xué)上具有顯著性差異，COD、BOD無(wú)顯著性差異比較。福園一路系統(tǒng)水質(zhì)波動(dòng)更為明顯，除異常升高時(shí)段外，污染物濃度基本低于福州大道系統(tǒng)。福園一路系統(tǒng)各點(diǎn)位污染物濃度差異較大，福州大道系統(tǒng)相對(duì)沿線污染物濃度變化較小。

3.結(jié)論

目前，5萬(wàn)方、10萬(wàn)方和福永廠的年均進(jìn)水濃度距離2020年度BOD考核目標(biāo)的差距分別為30mg/L，1mg/L和34mg/L;5萬(wàn)方、10萬(wàn)方和福永廠的年均進(jìn)水濃度距離2020年度COD考核目標(biāo)的旱季差距分別為41mg/L，33mg/L和32mg/L，雨季差距分別為73mg/L，11mg/L和28mg/L。進(jìn)一步分析外水入侵，可知全年累計(jì)污水處理量是理論污水量（供水量*0.9）的1.46倍，雨季累計(jì)污水處理量是理論污水量（供水量*0.9）的1.52倍，旱季累計(jì)污水處理量是理論污水量（供水量*0.9）的1.38倍。

綜上分析，福永片區(qū)污水處理設(shè)施進(jìn)水濃度在2019年時(shí)距離2020年提質(zhì)增效目標(biāo)仍有差距，污水處理量普遍高于供水量。本研究提出的污水處理現(xiàn)狀分析方案無(wú)論是基于問(wèn)題還是目標(biāo)導(dǎo)向都有較強(qiáng)的針對(duì)性和實(shí)用性，在解決流域現(xiàn)有問(wèn)題的同時(shí)，又將污水處理設(shè)施運(yùn)行管理建設(shè)向前推進(jìn)了一步，有利于全面梳理治水工程成效，建立健全長(zhǎng)效機(jī)制，持續(xù)實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)制久清，這對(duì)于推動(dòng)國(guó)家生態(tài)文明示范城市的建設(shè)具有重要意義。

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