5赵乐军排水管网外来水及控制措施20191002

排水管网外来水及控制措施赵乐军2019年全国城镇污水处理提质增效与智慧排水技术论坛天津市基础设施耐久性重点实验室2019年10月17日2汇报提纲1.背景情况2.外来水来源及控制措施3.外来水影响4.结论与建议31.背景情况住房和城乡建设部生态环境部发展改革委《关于印发城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019—2021年）的通知》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城市污水处理厂进水生化需氧量（BOD）浓度低于100mg/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长效管理机制：◼实施雨污分流、实施管网混错接改造◼防止河湖水倒灌◼防止施工降水、基坑降水进入排水系统指导思想：加快补齐污水管网等设施短板，为尽快实现污水管网全覆盖、全收集、全处理目标打下坚实基础。41.背景情况◼27座城市供水量≥排水量◼可能有污水直排/空白区◼9座城市供水量≤排水量突出问题：污水收集和处理外来水问题5污水管1.背景情况雨水管设计工况实际工况合流管地下水污水雨水地表水62.外来水来源/控制措施污水/雨水/合流管地下水污水降水（雨水/融雪水）地表水（河水/山水/施工水/地热水）外来水种类特性/控制措施除河水外不固定/分类治理雨季/雨污分流√全收集全处理全年稳定/管道缺陷修复72.外来水来源/控制措施德国污水厂地下水渗入量◼德国污水厂操作要求污水厂通过夜间最小流量法，每月进行渗入量测定◼渗入量≥50%时需要系统修复◼渗入量25%~50%需要降低◼渗入量＜25%良好◼德国—管道质量比较好，外来水仍占比66%◼德国污水处理厂进水比例：污水：34%雨水：38%地下水入渗：28%德国54.1%的人口使用合流制排水系统82.外来水来源/控制措施美国128座城市允许地下水入渗量统计允许渗入量（L/km.mm.d）城市数量占比总数13943.19343.17410.86521.65610.8466349.228-42118.614-231612.592116.4553.9美国地下水渗入量◼1967-69年，美国公用工程协会（Americanpublicworksassociation）组织调查美国/加拿大212个区的入渗量（I/I）结论：◼管道入渗是个严重且广泛存在的问题◼DesignofMunicipalWastewaterTreatmentplants(P2-34)建议新管道可容许渗漏/外渗速率18.6（L/km.mm.d）◼WastewaterEngineeringTreatmentandReuse(METcalf，2003，P116-118)◼美国案例允许值750，实际407（L/km.mm.d）◼渗流量也可根据服务面积计算：0.2~28（m3/ha.d）92.外来水来源/控制措施24%19%23%15%19%日本26个不同排水区域地下水渗入量（m3/km/d）0～1010～3030～5050～6060日本地下水渗入量下水道设计指针：地下水量=（生活+营业）日最大污水量×10%~20%◼美国从上世纪六七十年代开始关注外来水问题！◼发达国家外来水问题也很突出，进入污水处理厂的水量中外来水比例也很大！◼这是一个提质增效不可回避的问题！102.外来水来源/控制措施国家/城市验收标准（L/d·mm·km）渗入量预测标准L/s·ha渗入水占污水比例（%）德国0.05~0.1544.5%加拿大edmonth外渗/内渗100.28多伦多/Calgary0.28Reddeer0.2温哥华0.13~0.29GB50268d200~2000钢筋管8.90~28.01，平均13.8010%~15%之间美国0.13~0.2918.6日本（生活+营业）10%~20%之间57%的管道渗入量在10~60m3/km·d112.外来水来源/控制措施GB50268规定的钢筋混凝土管的允许渗水量（L/mm·24h·km）◼我国功能性试验验收标准不高，实际执行情况差◼GB50268规定，只有湿陷性、膨胀土、流砂地区雨水管道做严密性试验美国18.6加拿大10如果按照加拿大0.28L/s·ha计算，我国地下水入渗量约占15%~30%122.外来水来源/控制措施地下水入渗量实测数据◼系统性研究是空白缺乏全国调查◼上海：10条路，管龄：0~80年，67.7~2776（L/km·mm·d）（李稳，2010）◼合流一期工程地下水入渗量27%（其中苏州河以北27%，以南31%）（王梦江，2003）◼常州：钢筋混凝土管道,DN1650，3.8km，250（L/km·mm·d））（李稳，2010）◼广州：钢筋混凝土管道，长度547m，25~1370，平均359（林家森，2004）研究工作◼系统性研究是空白◼缺乏全国调查132.外来水来源/控制措施830442651371312602812130340100020406080100120140缺陷个数（处）缺陷类型◼管道长度51.206km（约），1292个管段◼检测方法：CCTV40.6052km，QV10.6008km◼污水+雨水管道◼管龄：10年~30年◼养护状况：一般天津海绵城市试点区排水管道健康检测数据分析结论：◼存在453处结构性缺陷，258处功能性缺陷，5处雨污混接点142.外来水来源/控制措施渗入量试验：根据现场情况，在片区内选取了7处6种管径进行了试验。根据结果，片区雨污水管每日入渗约4550吨地下水小结：本次测量点位较少，管道使用均为良好管段，CCTV检测结果没有发现大的渗漏点渗入的水量相当于污水量的27.7%152.外来水来源/控制措施历版《室外排水设计规范》规定：TJ14—1974GBJ14—19871987版、1997版2.1.5条在地下水位高的地区，宜适当考虑地下水入渗量GBJ14—1987（1997版）GB50101—20052005版3.1.6在地下水位较高的地区，应考虑地下水渗入量,其量宜实测确定地下水入渗量162.外来水来源/控制措施GB50014—2006◼3.1.1条中在地下水位高的地区，应考虑入渗地下水量，其量宜根据测定资料确定2011年版2014年版2016年版地下水入渗量历版《室外排水设计规范》均规定了在污水量中考虑地下水入渗量，实际设计及运行中重视不够，多数污水处理厂规模中未考虑地下水入渗量！历版《室外排水设计规范》规定：172.外来水来源/控制措施◼约有10%~30%的管道因施工问题开始使用时存在缺陷◼约有20%~40%的管道在使用中因各种原因存在缺陷◼对于高地下水位地区，预测10%~15%的地下水入渗量可能是保守的！A市69km新建管道检测结果◼即使管道验收严格的地区，12%的排水管道存在结构性缺陷◼Ⅲ级Ⅳ级缺陷率0.5%左右B市188km在役管道检测结果◼10年~30年的排水管道26%存在缺陷；◼Ⅲ级Ⅳ级缺陷率7.0%左右182.外来水来源/控制措施地下水入渗量预测预测方法**%~**%之间单km管道每日入渗量单km管道单位管径每日入渗量面积比流量法单位比例法优缺点m3/km·d◼直接根据管长计算渗入量◼和管径无关◼日本采用此方法L/（d·mm·km）◼根据管长管径计算渗入量◼与现有规范衔接◼美国采用此方法L/s·ha◼与现有排水设计规范一致◼方便用于管道设计◼美国、加拿大采用此方法◼便于预算一定范围内地下水渗入量，可用于污水处理厂规模预测◼常用方法192.外来水来源/控制措施河水倒灌半淹没出水口淹没出水口河涌边/底部铺管，入渗量大◼增设闸门◼尽量避免这种做法◼接口强化处理，同时验收外渗量和内渗量202.外来水来源/控制措施雨污分流系统：◼雨水进入雨水管道然后排河◼雨季/旱季变化系数小雨污合流系统：◼污水/雨水进入污水处理厂，超出设计规模的，溢流◼污水厂未按合流制设计雨污混流系统：◼旱季污水、小雨雨水进入污水处理厂◼雨季部分污水、雨水溢流，造成河道黑臭规划现状未来基于初期雨水污染治理的雨污分流系统：◼旱季污水、小雨雨水进入污水处理厂◼雨季部分污水、雨水溢流，造成河道黑臭由于雨污混接，实际进入污水系统的雨水量超过预期！为控制4mm~8mm的雨水径流污染，初期雨水进入污水系统！212.外来水来源/控制措施施工排水进入下水道地热水不规范回灌，进入污水管道融雪水进入下水道偶然性大，水量不好预测，但对排水系统尤其是污水处理厂运行有影响223.外来水影响污水/雨水/合流管地下水污水降水（雨水/融雪水）地表水（河水/山水/施工水/地热水）外来水种类◼高地下水位地区占15%~30%◼即使雨污分流，为控制雨水径流污染，进入雨水占25%~50%◼根据各地情况变化，南方较高◼在排水管网和污水处理厂站建设中，对外来水预测不足！◼高地下水位地区，旱季20%~40%是外来水，雨季40%~60%是外来水！231362（100%）91（6.68%）215（15.79%）534（39.21%）522(38.33%)248.6480.42125.89203.43374.530.0050.00100.00150.00200.00250.00300.00350.00400.0002004006008001000120014001600全部污水处理设施COD≤100mg/L100mg/LCOD≤150mg/L150mg/LCOD≤260mg/LCOD260mg/L平均进水COD（mg/L）污水处理厂座数(座）污水处理厂座数（占比总数百分比）平均进水COD（mg/L）◼部分污水处理厂进水不到30mg/L（认为有误，未分析）◼2015年我国进水COD不足100mg/L的有91座，占比总数的6.68%；◼100mg/L到150mg/L之间的215座，占比总数的15.79%◼150mg/L到260mg/L之间的共534座，占比总数的39.21%；◼260mg/L以上的522座，占比总数的38.33%（符合部指南要求）◼德国的超过半数为合流制◼全国污水厂进水COD平均值可以达到558mg/L，处理1吨污水去除的污染物可以是我国的2~3倍《城市黑臭水体整治—排水口、管道及检查井治理技术指南》，“排水管道设在地下水位以下的地区，城市污水处理厂旱天进水化学需氧量（COD）浓度不低于260mg/L…….排水管道敷设在地下水位以上的地区，污水处理厂年均进水COD应不低于350mg/L”。◼至少62%的污水厂外来水超标2015年城镇污水厂进水水质3.外来水影响243.外来水影响◼2015年城市+县城污水排放量559.27亿m3，处理量507.78亿m3，按照削减10%~20%的外来水考虑，年可减少外来水55.9~111.8亿m3◼吨水提升+处理成本按照1.5元计算，每年可降低运行成本83.85~167.7亿元◼提高排水管网有效利用率，减低内涝风险和溢流污染频次◼提高进水COD浓度，提高污水厂效能减少污水系统外来水，对城镇污水处理提质增效意义重大！254.结论与建议1.各城市根据情况做外来水调查尤其是地下水入渗量调查，摸清底数2.研究闭水试验的标准，如技术可行，争取提高标准；对雨污串流、混接、错接严重的地区，雨水管道也做闭水试验3.优化排水设计，在高地下水位地区，将管道入渗量作为基本设计流量污水污水4.适当提高污水处理厂设计规模，提高污水处理设施冗余度5.加强排水管网相关技术的研究，提高排水管网的整体性能地下水26感谢聆听！赵乐军：[e-mail]致谢院排水管道检测与修复中心吕耀志、周天宁院研发中心李喆，王静