北極星水處理網訊:導 讀：針對廣州市西朗汙水處理系統進水濃度低、管網水位高的現狀，從河湧、排水、供水、農業灌溉四大方面進行系統分析，採用河湧水位測試、管網檢測、排水口溯源、河湧巡查等多種分析摸查手段，建立量化整治任務清單。通過針對性實施整治措施，提升汙水系統收集處理效能及河湧水質。上述「控·查·降·升」工作法（控制河湧水位，查系統問題，恢復汙水處理廠設計處理量，達到提升汙水處理廠進水濃度目的），可推廣應用到河口地區的汙水處理系統。
0 引言
全國城鎮汙水處理管理信息系統統計數據顯示，近年來，我國汙水處理廠總設計規模從2007年的7 754萬m³/d增至2017年的18 558萬m³/d，但與此同時，進水濃度卻直線下降，進水COD濃度從2007年的350 mg/L下降至2017年的260 mg/L。其中，廣東省進水汙染物濃度下降更為明顯，2017年平均進水COD濃度約為180 mg/L，2018年全省523座汙水處理廠中只有約12%的進水BOD濃度超過100 mg/L，而廣州市50座汙水處理廠中只有9座進水BOD濃度超過100 mg/L。
眾所周知，汙水處理廠進水濃度低會帶很大的危害，一是外水「鳩佔鵲巢」，該收的水收不進來，不該收的水卻進入處理設施，嚴重浪費；二是加重了溢流汙染，河湧照樣黑臭；三是加大了汙泥處理處置難度。
為此，2019年4月，住房和城鄉建設部、生態環境部、發展改革委印發《城鎮汙水處理提質增效三年行動方案(2019-2021年)》，要求提高城市生活汙水集中收集效能，消除黑臭水體，城市汙水處理廠進水生化需氧量(BOD)濃度低於100 mg/L的，要圍繞服務片區管網制定「一廠一策」系統化整治方案，明確整治目標和措施。廣州市水務部門自2019年8月以來，以西朗汙水處理系統為對象，圍繞廠-泵-網-河一體化管理體制，採用「控·查·降·升」工作方法，組織廣州市水務投資集團、廣州市城市排水有限公司、荔灣區人民政府控制河湧水位，聚焦排水管網及附屬設施，各司其職制定排查方案、排查現有設施問題、交辦責任主體同步整改，設施排查不完不放鬆、問題整改不完不收兵。2019年9月以來，西朗汙水處理廠日均處理量下降，月日均進水濃度提升，至2019年底，日均水量下降4萬m³以上（包括汙水處理廠及一體化汙水處理設施），進水COD、氨氮濃度大幅上升，11、12月進水COD、氨氮、BOD三大指標均高於考核要求，讓老管網煥發新生機，為廣州市推進「四個出新出彩」實現老城市新活力添加了鮮活的水務案例，也為全國治水積累了廣州經驗。
1 西朗汙水系統概況
1.1 地理特點
西朗汙水處理系統服務範圍為整個荔灣區芳村片區和海珠區洪德片區，服務面積為51.84 km²，地處廣州西部，屬南亞熱帶典型海洋性季風地帶，屬地下水徑流排洩區，地下水豐富，多年平均降雨量1 650 mm。地下水為近代珠江河道沙洲發育形上層滯水、孔隙潛水、承壓水及巖溶承壓水。如圖1所示，系統範圍內水系發達，跨越珠江兩岸，外圍水系主要涉及珠江廣州河道的西航道、前航道、後航平洲水道、廣佛水道、廣佛河。內河流眾多，根據統計，系統範圍內主要的內河湧共41條(不含支湧)，總長86.88 km。其中芳村片區有39條河湧(不含支湧)，較大的內河湧有花地河、大沙河等，除此之外還有塞壩湧、下市湧等小河湧；洪德片區主要的內河湧是是馬湧，以及莊頭湧、南泰湧等小河湧。這些河湧大都與珠江相通，水位、流量、流速、水質都受潮汐影響，潮型為不規則半日混合潮，每日有兩漲兩落的潮汐期，水面比降基本上從上遊指向下遊，年平均潮差為1.5 m左右。
1.2 汙水收集處理設施情況
西朗汙水處理廠採用中外合作及項目融資方式建設的城市汙水處理項目。位於荔灣區芳村片的廣中路魚尾村橋南面，佔地面積13 hm²，於2004年建成，汙水處理採用AAO工藝，設計規模20萬m³/d。現狀有6個泵站，具體如表1所示。
為緩解汙水處理廠汙水溢流對河湧水質的影響，該片區共建設了4座一體化汙水處理設施：地鐵A湧汙水應急處理5 000 m³/d、赤崗湧汙水應急處2 000 m³/d、裕安湧汙水應急處理5 000 m³/d、沙洛湧汙水應急處理項目1萬m³/d，合計2.2萬m³/d。
本項目範圍內基本上為合流制排水體制，一些新建小區按市政規劃在小區內建設了分流制的排水系統，但由於城市下水道建設和小區建設的不同步，雨汙水管道混接現象較為普遍，合流制、分流制交替存在，排水體制混亂。範圍內共計排水管網1 274 km，其中汙水管網573 km，合流管網279 km，雨水管網422 km。其中汙水幹管及截汙管共253 km，由三部分組成：洪德分區、花地河以東、花地河以西。進廠總管有2根，位於汙水處理廠東側的為東線總管，管徑DN2 000，位於汙水處理廠西側的為西線總管，管徑DN2 000。
1.3 存在問題
西朗汙水處理廠設計規模20萬m³/d，2004年汙水處理廠建成後，進水量逐年增長，但一直未滿負荷運行。直至2010年，隨著管網覆蓋率增加，廠區進水總量才有顯著增長，3月份以後各月的平均進水量均以超過設計規模，平均超量20%。從2018年6月起，西朗汙水處理廠月平均處理水量達到25.9萬m³/d，已達極限，旱季汙水也經常溢流河湧，造成區域範圍內裕安湧、赤崗湧、沙洛湧等河湧深受影響，經常反覆黑臭，無法實現「長制久清」目標。
一方面汙水溢流河湧導致水質惡化；另一方面汙水處理廠進水濃度低，運行效能不良。根據《廣州市城鎮汙水處理提質增效三年行動實施方案》要求， 2019 年底西朗汙水處理廠進水 BOD平均濃度要達到105 mg/L；2020 年底要達到 110 mg/L；2021 年底要達到 120 mg/L。2015-2019年西朗汙水處理廠水量水質情況見表2，截至2019年8月，西朗汙水處理廠年平均進水BOD均低於105 mg/L。
2 摸查分析
2.1 河湧水系影響
西朗汙水處理系統範圍內河網交錯，沿線有大量湧邊截汙管、過河管、排水口及拍門閘門，同時因河湧景觀及灌溉需求，河湧水位較高，大部分排水口都沒於水面以下，河湧水可能通過排水口、拍門或管網結構性缺陷處進入汙水系統。為此，2019年9月10 -12日，廣州市水務局組織市、區兩級水務部門於對荔灣區芳村區域連續3天控制全部河湧水位至5.0 m以下，並對汙水處理廠及泵站進行同步監測，結果見表3、表4。
通過對50個管網關鍵節點、6座泵站和廠區的連續水質監測對比分析，發現西朗系統運行水質、水量和水位受河湧水位影響明顯。日常河湧水位狀態下，COD低於100 mg/L的水質監測點有19個， 100～200 mg/L的15個，高於200 mg/L的16個，氨氮高於21.7 mg/L的12個。河湧全面降水位狀態下，COD低於100 mg/L的水質監測點有9個， 100～200 mg/L的16個，高於200 mg/L的25個，氨氮高於21.7 mg/L的30個。
2.2 管網質量分析
西朗汙水系統排水管網管材質量參差不齊、施工質量較差，年久失修，存在不同程度的塌陷、錯位、破損等結構性缺陷。8月份龍溪泵站因出水管遷改，需暫停運行，但由表5可見，該泵站進水管封堵期間，泵站收水範圍內河湧未發現明顯汙水溢流，原每日需轉輸幾萬立方汙水不知去向，可見龍溪泵站範圍汙水管網已是「千瘡百孔」，平時「清水」通過管網缺陷擠佔汙水處理空間。
2.3 合流制雨水影響
西朗汙水系統現狀絕大部分區域仍保留截流式合流制，且受雨水影響較大。雨天時雨水通過截流井、截汙閘、收水口等設施進入汙水管網，大大加重汙水處理廠和管網的運行負擔，降低汙水處理廠處理效率。
選取2016年比較典型的晴天和雨天進行分析， 2月24日-3月8日期間區域未下雨，而3月16-24日期間則連續下雨，這兩段時間內西朗汙水處理廠的運行數據見表6。一場雨可以為汙水處理系統帶來約1.2～2.8萬m³的雨水量，需經過3～5天才能使汙水量和水質恢復到晴天正常水平。
2.4 農業灌溉系統影響
荔灣區芳村片的花卉農業和景觀魚養殖業發達，現仍有約7 000畝（1畝≈667 m²）農業用地，其中約3 500畝通過河道蓄水進行灌溉。這些產業的引水灌溉和尾水排放通道可能與生活汙水管網連通或共用通道，特別是部分新建排水工程將灌溉渠與汙水管網連通，導致灌溉用水倒灌汙水管網，大量河湧水進入汙水處理廠。
2.5 自來水系統影響
芳村片區屬廣州市老城區，自來水管網建設陳舊，在排水設施日常巡查中，已發現36處自來水爆漏點，總水量約5 000 m³/d。
綜上所述，西朗汙水處理系統主要問題是河湧水通過排水口、暗渠、農業灌溉、管網缺陷等方式進入汙水系統，同時汛期雨水、自來水漏損也加重了汙水處理廠負荷，使汙水處理廠進水濃度長期偏低。為此，廣州市水務部門在前期工作的基礎上，於2019年9月成立荔灣區提質增效工作組，駐地統一指揮調度市、區兩級職能部門及街道、村社，在統籌考慮河湧水系、汙水系統、供水系統及農業灌溉系統相互影響的基礎上，按「控·查·降·升」工作法，通過控制水位 -系統摸查 - 形成問題臺帳 - 督查交辦 - 落實整改的工作步驟，最終實現四大系統單獨運行、互不幹擾，達到了汙水處理量降低、進水濃度提升的目標，同時也減少溢流汙染，提升河湧水質。
3 主要措施及做法
本項目通過「控」（控制河湧水位），減少河湧水進入汙水系統，以降低管網水位，再採用「查」（查找系統問題，並同步實施整改），輔以「督」（督查措施落實）「統」（統籌聯動市區）等管理手段，最終實現「降」（恢復汙水處理廠設計處理量）「升」（提升汙水處理廠進水濃度）目標。
3.1 「控」-控制河湧水位
荔灣區西朗汙水系統範圍汙水主管大多沿河而建，同時還敷設了228條過河管，河湧水位對汙水系統存在較大影響。採用片區循環輪流蓄水結合梯級水位測試，同時對泵站、汙水處理廠水位、水質進行監測，量化分析不同河湧以及不同水位對該片區5座汙水泵站的影響程度。
通過水位測試結果初步估算，約有6.72萬m³/d河湧水進入汙水系統，其中廣中泵站、龍溪泵站(含山村橋泵站)約4.5萬m³/d，海龍圍片區約1.31萬m³/d，東沙泵站片區約0.91萬m³/d，根據測試結果，確定各條河湧控制水位，為進一步開展管網、排水口、暗渠摸查創造條件。
3.2 「查」-查系統問題
3.21 對汙水收集系統進行系統摸查
基於水位測試成果，組織專業單位，採用QV、CCTV等設備，對荔灣區範圍內335 km汙水主幹管及重點片區支管進行全面檢測，另外重點對赤崗暗渠、棉村湧暗渠等進行揭蓋復湧或增設檢查井。這些量暗渠因長期滿水或缺少摸查所必須的檢查井，從未開展過摸查工作，而這些暗渠往往與河湧連通，是灌溉洩洪通道，同時又承擔汙水收集轉輸功能，是造成汙水管網運行效能不良和河湧黑臭的重要因素，為查清存在的問題，有條件的暗渠需進行揭蓋復湧（見圖2），無法揭蓋的也須增設檢查井，並全面開展了降水、清淤和檢測。
3.2.2 對河湧排水口開展溯源摸查
利用河湧低水位運行，對片區範圍內90條河湧（含支湧）1 899個排水口進行摸查、測繪，形成不同河湧運行水位下排水口清單，結合河湧片區循環輪流蓄水及梯級水位測試，重點對存在倒灌風險的排水口進行管網溯源，查清管網內所有水源。
3.2.3 對河湧進行全線徒步巡查
對範圍內90條河湧（含支湧）開展全線的徒步巡查，逐一列出發現的排水口、河湧周邊「散亂汙」場所、沿河違建、養殖魚塘、水面及河岸垃圾等問題，及時納入臺帳進行整改。
3.2.4 同步實施靶向整改
在掌握上述大量一手資料和數據的基礎上，抓住重點，以點帶面，針對性提出多項整治措施。一是修管網。通過系統摸查，共發現管網結構性缺陷2 101處，功能性缺陷1 761處，檢查井問題540處，外水點765處，形成「精準臺帳」，按照輕重緩急，分步實施整改，優先對嚴重及重大結構性缺陷、外水點開展修復整改，最終通過修復形成相對封閉、可控的汙水系統；二是整排口。對存在倒灌風險34處排水口，逐一進行整改，同時對漏水閘門拍門等問題立即實施修理，並加強日常排水口巡查管理工作，消除排水口倒灌風險；三是控水位。在管網缺陷未全部修復前，根據河湧水位測試數據結果，充分考慮河湧景觀及農業灌溉需求，明確各條河湧最優運行水位，制定河湧水位調度計劃，儘量減少河湧水進入汙水管網。管網修復後為及時發現河湧及管網問題，也需保持河湧低水位運行；四是擠外水。協調自來水公司修復破損的自來水管網，督促工地加建「小藍管」，將基坑水排入自然水體，減少各類外水擠佔汙水處理空間。五是分暗渠。由於之前黑臭水體整治工作主要集中在主湧，部分支湧、小微水體存在末端截汙的問題，為實行「清水入河、汙水進廠」，將支湧、小微水體與主湧共同納入黑臭水體整治範圍，對實施末端截汙的支湧、小微水體汙水逐戶接入汙水管網，結合拆違，「散亂汙」關停及排水戶整改等多項措施，最終實現棉湧湧暗渠、赤崗湧等暗渠「清汙分流」。六是改農灌。荔灣區芳村片區約有3 500畝基本農田需通過蓄高河湧水位進行灌溉，因同時存在工業及生活廢水、尾水的汙染問題，部分農業灌溉排水口接入汙水管網，導致河湧水間接進入汙水系統。為消除農業灌溉對汙水系統的影響，需對農灌系統進行全面改造（見圖3），使農灌系統、河湧水系形成獨立的兩套系統，在解除河湧水位被農灌需求「綁架」的同時，通過定量抽水灌溉，消除灌溉尾水汙染。上述各項工作都建立工作檯帳，逐一明確具體任務量、責任單位、完成時間等，確保整治工作「藥到病除」。
3.3 「督」-督查措施落實
為確實推進各項整改工作落實到位，需做好以下工作：①建立「一圖一表一臺帳」，即西朗汙水系統日運行表、西朗汙水系統運行圖、工作檯帳，每天由各單位報送當日工作情況及存在問題，每周更新一次工作檯帳，及時掌握整改工作進度。②對推進滯後的整改工作，第一時間進行現場督察，分析查找滯後原因。③對各項工作整改情況按單位進行排名，通報市河長辦及荔灣區政府。④對已整改的問題進行現場覆核，確保整改工作落實到位。⑤對未落實到位或虛假整改的單位，約談單位負責人查明原因，對多次未落實到位或虛假整改的單位或個人，相關情況報送區紀委進行跟進。
3.4 「統」-統籌聯動市區
荔灣區提質增效工作組在廣州市河長辦、市水務局的指導下，統一指揮、統一調度，協調各方建立良好的互動機制, 建立信息共享、方案共商的良性工作模式。針對存在治水力量薄弱的問題，積極調動各方資源，尤其是充分利用市排水公司、市淨水公司、市自來水公司的資金、技術和管理力量，會同荔灣區共同推進提質增效整治工作。為及時研究解決在工程推進中遇到的問題，工作組在與市水務局、荔灣區政府、市排水公司建立了定期協調機制，按照小組每日碰頭協商，主要領導一周兩次召開專題協調會的原則，把各方力量匯集起來，同心協力共同加快推進各項工作落實。
4 進展與成效
4.1 達到「降」「升」目標
自2019年8月開始荔灣區芳村片區河湧階段性降水位，開展河湧對汙水系統影響試探性測試，然後，採用儀器檢測、主幹管網水質水量合理性分析等多種手段，開展區域管網、排水口全面摸查整改，11月份開始逐步恢復河湧水位，驗證整治效果，西朗汙水處理系統提質增效工作取得了一定的成效（見表8），西朗汙水處理廠日處理量約減少2萬m³，同時原該片區原為應對汙水溢流問題而建設2.2萬m³/d的一體化汙水臨時處理設施也全面停止運行，計劃搬遷或拆除，同時進廠濃度直線上升。
4.2 改善河湧水質
在該片區提質增效前，西朗汙水系統長期超負荷運行，但仍溢流頻繁，導致裕安湧、赤崗湧等河湧經常黑臭，見圖4a。整治後，西朗汙水處理廠日處理量減少約2萬m³，再未發現汙水溢流問題，且因河湧水位下降後，原來隱藏在水面下的排水口、偷排口都暴露在「光天化日之下」，通過排水口、暗渠溯源整改，將原來直排河湧的汙水收集轉輸至汙水處理廠，再結合散亂汙關停和沿河違建清拆等控源措施，河湧水質進一步提升，見圖4b。荔灣區納入國家監管平臺的22條（12條初見成效+10條長治）黑臭河湧，已全部通過市覆核評議，荔灣區省考珠江後航道東朗斷面12月份達到Ⅲ類水要求，與去年12月份對比，氨氮和總磷分別下降85.7%和20.4%，溶解氧上升129.3%。
4.3 降低內澇風險
河湧、管網低水位運行，騰出的排水空間一定程度緩解內澇問題，例如：10月9日和12日，荔灣區普降暴雨並啟動黃色暴雨預警，因西朗汙水系統範圍河湧、管網水位大幅下降，較好的發揮了其預騰空作用，汙水處理廠未發現任何溢流，同時片區也沒有發現明顯的內澇。
5 結語
每個汙水系統都有其自身特點，進水濃度低的原因既有其普遍性又有其特殊性，應因地制宜，對症下藥。提質增效工作主要統籌考慮河湧水系、汙水系統、供水系統及農業灌溉系統相互影響，通過「控·查·降·升」工作法，實現四大系統單獨運行、互不幹擾，最終達到減少溢流汙染，提升河湧水質的目的。汙水系統提質增效是一項長期性、日常性的維護工作，需建立管網運行監控摸查維管機制，才能進一步提升汙水處理效能。
（1）提質增效工作要充分發揮已建排水設施的作用。通過檢測、溯源、修復、改造等工作，完善已建排水設施，堵住河水、地下水等外水的進入通道，形成一套獨立完整的汙水收集轉輸系統。
（2）提質增效工作要充分發揮廠網河一體化管理體制的作用。通過定期、主動地調控河道水位，檢驗、排查汙水收集轉輸系統存在的問題，及時加以解決，保障河道水質，提高河道水位調控的自由度。
（3）提質增效工作要充分發揮截汙工程的作用。截汙工程實施過程中需要認真全面地區分汙水、雨水與河水等外水，實現清汙分流，汙水堅決不進入雨水管，雨水與河水等外水儘量不進入汙水管。
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