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【】提高污水处理质量和效率是海绵城市建设的重要组成部分。在高密度城区为研究对象,分析了现状及存在的问题,污水系统有效性借鉴国际和国内污水质量、协同成功经验,结合海绵城市建设的需求,提出了高密度城市污水系统完善,排水管网筛查、雨污水分流涵洞的转换和调节系统的融合策略,为了对高密度城市污水的传质效率具有一定的指导意义。

    目前,我国城市污水收集和处理系统通常存在一些突出问题,如低质量、低效率,体现的外部特征,如长期黑臭的城市地表水和涌水量的长期低浓度城市污水处理厂。2019年5月,住房和城乡建设部、生态环境、国家发展和改革委员会联合发布“关于城市污水处理质量,印刷和协同三年行动计划(2019 - 2021)注意到,掌握城市污水处理基础设施的发展规律和发展需要,明确需求,加快城市污水收集和处理设施, 尽快实现污水管网的全覆盖，整个收集、处理、全部打造成加强生态环境保护、防污治污、提高质量、提高效率的污水系统能力已提升到国家战略水平。

    高密度城市通常是在城市,另一方面,空间、环境和人员因素最密集和最复杂的地区,城市和城市排水管网系统的水环境的需求很高,但是也有融合,混合污水结面积的一部分,阳台清洁,部分污水直排沿街店铺,和一些小型车间污水排放的障碍等问题,末端截流造成雨水、污水、海水倒流，地下水截流至污水处理厂，污水处理厂水污染物浓度低，处理压力大，沿下水道“满管流动”等。

    因此,在新形势下,无论从国家政策层面,或高密度城市发展需求,必须掌握规律和系统的思想,并遵守污水处理和生态供应并行,坚持传质效率和能力建设,结合高密度城区,海绵的城市规划建设城市建设需求和污水系统的实际问题,保障污水处理的“传质效率”。斯明区、厦门市高密度城区,为例,分析了城市水环境和污水系统存在的问题,借鉴国内外其他城市的经验,并结合海绵城市建设的要求,提出了实现策略的改善高密度城市污水的质量和效率。

1. 研究对象概述

    厦门地区是厦门的经济、政治、文化、金融中心,主要功能包括高端服务、金融、商业、文化、旅游展览等,三面临海,与XiaoJinMen岛屿和大陆漳州隔海相望,城市,鼓浪屿- Wan狮山国家风景名胜区,Yun见鬼湖公园,环岛路带状公园,仙女YueShan狐尾山山公园,吸引人的旅游景点,如景观功能重要的自然资源,城市的生态格局是海中之城、海中之城、山中之城。

    四明区城镇化水平高，人均GDP达到中等发达国家水平，第三产业成为支柱产业。其主要经济发展指标在厦门、漳泉地区乃至全省均处于前列。全市建成区约55公里，常住人口约105万人。常住人口集中在西部地区，中山路、下港老城区、夏河路、连春路两侧人口密度较高。人均城市建设用地面积约5200万，建成区人口密度1.9万/公里，城镇化基本完成。在城市区域内，旧城区面积大、建设密集，旧城区环境逐渐衰退，公共空间缺乏建设。

2 现状及存在问题

2.1 城市水环境

    筼筜湖是思明区重要水体，也是厦门岛内最大的海水湖泊，水域面积为1.37 km²、总有效湖水容量为390.19万m³，周边汇水区面积为37.1 km²。据水质监测显示，2019年1~8月，筼筜湖湖区水体主要超标污染物为无机氮和无机磷，其余监测指标基本符合第四类海水水质标准。

    思明区的近岸海域水环境存在水体富营养化现象，达到中度至重度等级，海水中主要超标污染要素仍为无机氮和活性磷酸盐。

2.2 供水现状

    思明区和湖里区（统称“本岛”）人口和用地规模相近，统一由高殿给水厂供水，日均供水量为58.29万m³/d，约占全市售水量的50%，产销差率1.16，人均综合用水量0.243 m³/(k·d)，人均居民生活用水量0.128 m³/(k·d)，人均综合生活用水量0.216 m³/(k·d)，工业用水比例11.1%。

2.3 排水体制现状

    思明区早期的排水体制为雨污合流，1982年编制的厦门筼筜湖排水规划确定筼筜湖北岸采用雨污分流制，筼筜湖南岸从湖西路起至湖中路和老市区一带仍按原有排水体制“合流制”外，其余区域采用雨污分流制具体情况如图1所示。

     为摸底思明区雨污分流情况，选取筼筜湖北岸约0.35 km²的区域进行排水管道排查，采用封堵、抽水、疏通、清淤、CCTV和QV管道潜望镜检测方法，自建筑楼宇室外地面第一口检查井至市级管网排口的管网长度共计9 131 m，雨污水管网混接点超过100个，实际为混流制。

2.4 污水处理厂

    思明区现状有2座大型污水处理厂，分别为筼筜污水处理厂和前埔污水处理厂。

    (1)筼筜污水处理厂规模为30万m³/d，服务范围为厦门岛西部，总面积为36.99 km²，其中思明区面积为24.9 km²。2014～2018年度进水平均水质指标和日均污水处理量见图2。

    (2)前埔污水处理厂规模20万m³/d，服务范围为本岛整个东部地区，包括西水东调的污水量，北至航空城，南至厦港与厦大，西至江头一带和铁路沿线，东至东海岸线，总服务面积达68.19 km²，其中思明区面积为32.1 km²。2014~2018年度进水平均水质指标和日均水质指标和日均污水处理量见图3。

2.5 管网系统

    筼筜污水处理厂的污水管网系统由3部分组成。其中：一部分来自厦禾路污水泵站13万m³/d，污水主干管径2-DN1 000；一部分来自湖滨北3#污水泵站10.6万m³/d，污水主干管径为2-DN1 000；另一部分来自湖滨南4#污水泵站13.8万m³/d，污水主干管径为DN1 200。

前埔污水处理厂的污水管网系统由3部分组成。其中一部分来自蔡坑泵站15万m³/d和吕岭泵站6.5万m³/d，污水主干管径D1 800；一部分来自浦口泵站8.2万m³/d和前埔泵站2万m³/d，污水主干管径D1 200；另一部分来自黄厝泵站12万m³/d，污水主干管径为DN1 000。

2.6 截流系统

    筼筜湖截污工程共历经4期整治，所有入湖的排洪管（沟）已经全部截污，基本实现晴天污水不入湖。建设情况梳理如图4所示。

    厦门全岛（含思明区和湖里区）截流改造涉及排水口共109个，截流点截流的合流制污水约21.66万m³/d，雨水量约40.76万m³/d。

2.7 存在问题分析

    (1)筼筜污水处理厂进水污染物浓度逐年降低，前埔污水处理厂进水污染物浓度长期偏低。

    2014~2018年的筼筜污水理厂进水污染物浓度数据可以看出，随着周边排水口越来越多通过截流的方式进入筼筜污水处理厂，导致BOD5的进水浓度从2014年的157 mg/L下降到2018年的121 mg/L，表明污水收集系统存在严重问题，导致筼筜污水处理厂的处理效能下降。

    前埔污水处理厂服务范围内的城市建成区建设时间较晚，理论上城市排水管道的建设技术和质量都应优于筼筜污水处理厂，但是由于“低价中标”等一系列原因，导致排水管道的建设质量低于早期建设质量。此外，五缘湾大截排、环湾大箱涵、鼻子沟以及湖边水库的环湖截流大箱涵等，施工质量不高、渗水严重等一系列原因也是导致前埔污水处理厂进水BOD5 112 mg/L较低的原因。

    (2)前埔污水处理厂和筼筜污水处理厂都存在超负荷运行问题。

    近年来，随着片区快速发展和截流污水的大量汇入，前埔污水处理厂和筼筜污水处理厂存在超负荷运行问题，导致截流管道高水位运行，部分截流井污水在晴天时溢流至筼筜湖或海域，对水体和海域环境影响很大。

(3)污水有效收集率偏低。

    根据《室外排水设计规范》（GB 50014-2006，2011年版）人均日生活污染物排放量确定为45 g/（人·d），基于2018年前埔污水处理厂和筼筜污水处理厂平均进水污染物浓度、污水处理厂处理量等数据，本岛人口按200万人计划，计算得出本岛污水有效收集率只有63%。

(4)雨污管道混接严重。

    筼筜湖流域市政道路混错接点达到278个，其中232个，约83.45%的混接、错接点位于筼筜湖南岸。其中，南12~南17作为主要的混错接区域，按照普查混错点测算，进入排洪沟污水量达到3.5万m³/d，雨季随降雨一同溢流至筼筜湖，未发挥该分流区域污水管网的作用。根据官任社区初步统计结果显示，0.3 km²雨污混接点大概62个（含市政道路和小区内部的雨污水混接），以此测算，思明区城市建设区内的雨污水混接点约为11 700个。

(5)截流系统末端排口存在海水倒灌、溢流严重等问题。

    由于截流系统及排海口未建防护措施，高潮期部分排口海水倒灌进入污水系统，外来水入渗截污管网，占据污水空间，加剧溢流；同时存在不同程度的溢流问题，溢流严重区域主要为老旧城区、村庄。

3 案例借鉴

3.1 国外城市经验

    19世纪中叶以后，发达国家的一些城市开始建造排水管道系统。经过上百年的建设，发达国家城市普及了排水管道系统，并进行了大量的改善和优化。20世纪后半叶，随着人们对城市非点源污染控制及水环境保护的重视，越来越多的国家和地区提倡将原有合流制排水系统改为分流制，一方面可以解决合流制溢流污染问题，另一方面有助于优化污水处理厂的运行。从20世纪80年代以后，瑞典、美国、德国、日本等国家在很大程度上放弃了“合改分”的思路和做法，发达国家提出了一些新的城市雨洪管理理念，如“低影响开发”（LID）和“绿色雨水基础设施”（GSI）。

3.2 国内城市经验

（1）上海市。

    2019年2月，上海市提出了“开展上海市雨污混接综合整治攻坚战的实施意见”，以全力推进雨污混接整治工作，减少雨污混接对水环境的影响，改善水环境质量。工作目标是到2019年底，全面消除建成区分流制地区市政混接，全面完成沿街商户混接、企事业单位混接和其他混接整治，住宅小区雨污混接改造工作完成率超过60%；到2020年底，基本完成建成区分流制地区住宅小区雨污混接改造，健全长效监管机制。

（2）苏州市。

    苏州市中心城区于2015年已基本消除黑臭水体，但是仍存在个别河道水质不佳、整体水环境不够稳定的问题。苏州于2016年开展清水工程，对以往中心城区改造难度较大的区域（约占城区总面积10%的污水管网未覆盖区域和合流制管网区域）进行重点攻坚克难，实施截污、分流、清淤，优化活水方案，发扬“苏绣精神”持续开展了一系列精细化控源截污措施。

（3）广州市。

    与不少城市类似，广州市以往的治水思路主要采取末端截污、末端补水、环村截污等方式，主要以做工程为主。2016年以来，市委是政府提出推进“3-4-5”治水路线，即，“源头减污，源头截污、源头雨污分流”的“3项原则”，持续推进“4洗清源行动”，坚持“控源、截污、清淤、补水、管理”的5条技术路线。

3.3 可借鉴经验

    避开当前城市污水提质增效的需求，不去解决当前污水处理设施建设不平衡不充分的问题，不去偿还“重地上、轻地下”、“重面子、轻里子”的历史欠债，而单独去讲“排水体制”是不科学的，也缺少必要论证。

    思明区近期要在认真做好问题排查的前提下（真实地调查清楚）截污水，实现污水全收集、全处理；清污分流，把不是污水的清水分出去，提高污水处理厂进水污染物浓度；赶外水，把不是雨水的外水赶出去，实现合流制管道旱天低水位，雨水管无外水，保证能够把管道淤泥清出来，确保水体下雨不黑；把源头管好，知行合一把雨水径流管控好，减少径流和入管水量和污染物。

4 总体思路与技术路线

    思明区属于高密度城区，污水收集和处理系统已基本成型，从污水直排、雨污混接排查与改造等入手，识别主要问题，明确工作重点，结合海绵城市理念和污水提质增效要求，采用“截直排、改混接、治倒灌、堵渗水、削溢流、补空白和规范沿街商业”等手段，明确设施排查、工程建设和改造建设重点及建设时序安排，建立污水处理提质增效长效管理机制。具体技术路线如图5所示。

5 污水提质增效策略

5.1 污水系统完善

    综合考虑到思明区污水量，统筹全岛污水系统布局，本岛北部新建1座污水处理厂，形成东部、西部、北部3个较为均衡的污水格局系统，收水面积分别为56.6 km²，29.2 km²和38.1 km²，新建高崎污水处理厂50万m³/d，扩建前埔污水处理厂至50万m³/d，本岛总处理规模达到130万m³/d。

5.2 排水管网排查

    排水管网排查主要目的就是加强管网的建设和改造，逐步消除市政和小区的雨污混接，弥补我市污水工程建设的历史欠债，并且能够切实有效指导下一步的工程建设。

    首先，制定清淤计划，组织开展对辖区内排水管渠进行全面清淤，确保排水管渠积泥深度不高于管内径或渠净高度的1/5。其次，以排水口为起点，查清所有排水户污染源；对存在污水的雨水接户管进行水质、水位、水量检测，并录入GIS系统，对合流、混流、分流这3种区域进行划区。再次，采用管道潜望镜（QV）、管道机器人CCTV和声纳等对现状管网进行系统检测，查清结构性与功能性缺陷，列出整改问题清单。

    思明区排水管网总长度约为1 600 km（包括市政道路和建筑小区内分雨污水管网）按照排水管网排查综合单价50元/m（含清淤、CCTV和混接排查等费用），投资约8 000万元。

5.3 雨污分流改造

    针对思明区雨污分流改造存在的困难和问题，结合海绵城市建设理念，分别从源头（建筑）、过程（收集管网）和城市管理等方面作出具体要求，以期探索出一套符合实际、成效较好的雨污分流改造模式。一是源头应优先利用雨水走地表、污水走地下的方式；二是排水单元宜将合流管作为污水管、新建雨水收集系统；三是市政道路宜将合流管作为雨水管、新建污水收集系统；四是接驳口应由市政园林行政主管部门审批位置、防止产生新的混接。

参照上海市和漳州市雨污分流改造模式，雨污分流改造项目按照5 000万元/km²初步估算，雨污混接点按照360个/km²（官任片区数据），总投资约27.3亿元。

5.4 合流制暗涵整治

    由于早期的城市建设，思明区建成区的原河道、排洪渠等逐渐变成暗涵，全部为混流有城市污水，并且暗涵底部存在大量生活和建筑垃圾。筼筜湖和近岸排水口设有总闸，通过总口截污的方式将混流污水截至市政污水系统，然后雨季开闸时，暗涵内的大量污染物将进入下游河道，严重影响筼筜湖和近岸海域水环境。

    结合城市排水防涝和生态空间需求，首先进行清污分流，对各河流域实施排污口溯源及缺失管网完善，针对溯源的结果在岸上解决污水进入雨水系统的问题，针对污水管网缺失的位置实施管网完善工程，条件允许时结合城市景观、功能、文化及亲水等需求逐步恢复为生态廊道。

    高密度建成区人口密度、建筑密度和开发强度均相对较高，是人、水矛盾突出的地方，特别是在早期“重地上轻地下”、“重面子轻里子”的发展观念下，地下排水管线建设长期投入不足，导致城镇污水收集处理设施生活污染物收集效率不高、局部生活污水直排、溢流污染控制不到位等问题，污水处理系统效能大打折扣。因此，高密度建成区应在对城镇污水收集、处理系统进行全面而有重点的排查的基础上，以完善生活污水收集管网为重点，通过系统、综合的措施实现污水处理系统质量和处理效能的提升。, 。