污水泵站上游管网提质增效研究

摘要:针对宁波某地区污水泵站水质浓度长期偏低问题,以水质检测为主、其他方式为辅的方法对泵站上游污水管网进行摸排。具体做法为:先通过CODcr水质检测分析法确定低浓度运行的检修井及其支管接入情况,缩小疏通检测排查范围,减少工作量、提升摸排效率,再结合水量观察和疏通检测确认外水汇入点位,结合管网非开挖修复技术整治问题管道,最终实现污水系统降流量提浓度。研究结果显示,污水进水COD由56mg/L提升至146mg/L,浓度提升160.7%;污水泵站提升水量由4356t/d下降至1710t/d,水量下降60.7%,每年可节约5.3万kW•h电能。

关键词:提质增效;污水水质;检测;管网;宁波

1项目概况

宁波位于浙江东部沿海,属于亚热带季风性气候,每年的降雨天数比例接近2/5,地下水位高,属于典型的软土地区[1]。本次研究对象为宁波某地区污水提升泵站上游管网,该污水泵站1用1备,单台泵的流量为820m3/h,实际运行规模为4000m3/d,整治前4次水质检测的平均进水COD为51mg/L,造成下游污水处理厂低负荷运行,影响污水处理厂运行效能。根据该片区人口规模计算,泵站实际提升污水量超出约1倍左右,故该泵站上游污水管网存在较严重的外水汇入问题,而前期市政污水提质增效中已对主管网功能性和结构性缺陷进行了修复,故初步判断为主管连接支管存在严重的外水汇入问题。

2技术路线

本项目涉及污水收集系统总面积约38万m2,结合已有的管线检测和摸排数据资料,将该收集系统分为污水泵站西片区和污水泵站东片区,其中支管接入和井号编码情况分别见图1和图2。如图1所示,污水泵站西片区共有3处污水支管接入,其中1处为背街小巷接入,2处为排水单元经预留井接入;如图2所示,污水泵站东片区共有9处污水支管接入,其中4处为背街小巷接入,5处为排水单元经预留井接入。由于该泵站服务区域为老城区,市政污水主管连接的支管共计12处,支管上游内部管网纵横交错,部分井室为400mm×400mm的小方井降水难度大,部分弄堂检测作业车辆无法进入,支管及小区内部管网总长度超过5km,全线摸排难度较大,且费时费力。针对上述情况,本项目第一步是以水质检测为导向,选取COD作为表征污水浓度的主要指标,采用水质对比法进行前期摸排[2-3],选取3天及以上未降雨的时间点[4],对污水主管网间隔检修井内污水进行首轮浓度测量,通过上下游污水浓度比对和支管接入,初步判断存在外水汇入的支管情况;第二步是对低浓度问题点位的支管进行水量观察和第二轮水质检测,确定污水量骤增和浓度骤降的管段;第三步是对问题支管段开展疏通检测,对查出的管网缺陷进行综合研判并制定修复方案;第四步是对首轮检测的检修井进行复测,评估本次提质增效成效。

3实例分析

3.1主管网水质分析

根据图3结合支管连接情况分析,WS4和WS25按照污水流向情况,COD浓度分别下降88.7%和55.3%,初步判断两个检修井对应的污水支管存在严重外水汇入情况,WS18按照污水流向情况,COD浓度下降38.1%,存在外水汇入情况,WS15由于进污水泵站的交汇井,本次检测的COD数值为56mg/L,介于东侧的WS17和西侧的WS13污水检修井COD中间值,为正常情况。

3.2支管网分析

根据第一步污水主管网COD检测结果,初步判定外水汇入支管为WS4、WS18和WS25检修井上游管网,其中WS4为排水单元经预留井接入,WS18和WS25为背街小巷污水管网接入。采用主管降水法,非正常用水时段,目测WS4-1及上游检修井基本无水流,WS4有连续少量水流,对WS4和WS4-1进一步COD测试,分别为24mg/L和161mg/L,判断WS4至WS4-1管段存在外水入渗情况;采用主管降水法,非正常用水时段,目测WS18-1及上游检修井基本无水流,WS18有连续少量水流,对WS18和WS18-1进一步COD测试,分别为69mg/L和246mg/L,判断WS18至WS18-1管段存在外水入渗情况;采用主管降水法,非正常用水时段,目测WS25-4及上游检修井有连续微量水流,WS25、WS25-1、WS25-2、WS25-3均有连续水流,对WS25、WS25-1、WS25-2、WS25-3和WS25-4进一步COD测试,分别为76、102、119、173mg/L,判断WS25至WS25-4管段存在外水入渗情况。

3.3检测与修复

根据第二步目测水流和部分污水支管COD检测,判定WS4至WS4-1、WS18至WS18-1、WS25至WS25-1至WS25-2至WS25-3至WS25-4共计6段污水支管存在渗漏即外水汇入情况,需要对上述6段污水支管疏通检测。经检测,上述6段污水管网为DN300混凝土管,且存在不同程度脱节导致外江涨潮地下水升高时,地下水通过脱节处连续渗入污水系统内,如图4所示的上述部分支管疏通检测发现脱节渗漏。根据上述检测照片和视频综合研究,WS4至WS4-1段污水支管仅存在1处渗漏缺陷,可采用局部树脂固化法修复[4],如图5所示为局部树脂固化法修复后管网状态。WS18至WS18-1、WS25至WS25-1至WS25-2至WS25-3至WS25-4每段管网均存在2处及以上严重脱节渗漏缺陷,局部树脂固化法修复无法满足止水需求,考虑小管径无法采用不锈钢双涨环法修复,可先采用局部树脂固化法止水预修复,再采用CIPP紫外光固化法,对5段污水管网进行整段修复[5],同步对5座井室进行注浆堵漏,如图6所示为WS18至WS18-1段污水支管预修复和完全修复后状态。

3.4水质复测与验证

如图7所示,经过对污水支管检测与修复,主管网污水检修井内COD浓度均有一定提升,且浓度基本在150~200mg/L上下波动。通过查阅该路段资料,该路段污水管网投入使用已超过20年,考虑到宁波地区软土地基的现状,管网修复措施只能一定程度上缓解脱节导致的外水入渗问题,部分主管网和支管网经过修复仍旧存在轻微渗漏情况,由此导致浓度上的局部波动。对比污水泵站进水井WS15修复前后浓度,COD从56mg/L提升至146mg/L,浓度提升160.7%,基本达到既定的污水提质增效目标。同时对泵站自动运行的数据调取发现,不考虑下游污水厂和泵站检修导致临时调度的影响,选取2022年1月4日和2022年1月20日作为完整的24h污水提升周期。其中,整治前的1月4日泵站累计运行318min46s,共计提升水量为4356t/d;2022年1月20日泵站累计运行125min8s,共计提升水量为1710t/d,污水泵站提升水量下降60.7%,通过本次专项研究整治,全年减少外水汇入量约96万t,按单台潜污泵功率45kW计算,每年可节约5.3万kW•h电能。

4结论与建议

针对污水系统低浓度运行,采用水质检测为主,其他方式为辅的方法对外水汇入点位进行排查,可以有效减少摸排工作量,节省人力成本和财政资金投入,并且方便快捷准确。提升生活污水系统的浓度同污水管网提质增效本质上是相通的,污水管网的健康程度与管网内水质浓度有很大的关联性,在当前大力做好雨污分流的同时也要对污水管网进行检测和修复,对缺陷管段尤其是脱节渗漏严重的管段要采取合适的修复方式。通过该方法对污水系统的提质增效,即能提升下游污水处理厂运行效率,也具有可观的经济效益。

作者:唐心红 何海强 杨云华 单位:宁波市江北区综合行政执法局  宁波市政工程建设集团股份有限公司