每個小流域的排水戶均按其排水水量和水質(zhì)特性進行分級、分類管理,對曾經(jīng)嚴重超標排水的垃圾處理站/填埋場、糞便消納場、綜合性醫(yī)院等重點排水戶,在其排水口安裝了在線監(jiān)測裝置進行重點監(jiān)控(特種有機物和有毒重金屬類);對可能超標排水的餐飲等部分排水戶,則對其排水水質(zhì)(特征污染物)進行定期檢測。當(dāng)發(fā)現(xiàn)排水戶超標排水時,立即向其發(fā)送告知書,通知限期整改。對于逾期未采取整改措施的,及時配合水政執(zhí)法進行管控處理。同時,定期開展社會開放日等活動,加強排水許可宣傳,與街道、居委會、社區(qū)建立聯(lián)動,動員社會力量來共同監(jiān)督超標排水行為。
現(xiàn)階段,排入水質(zhì)源頭監(jiān)控需要針對重點排水戶安裝在線監(jiān)測裝置,不但數(shù)量多、投資大,而且監(jiān)測的特征污染物各不相同,型號規(guī)格眾多、運行維護困難。因此,集團優(yōu)先采用定期檢測方式并對排水戶實行“信用制”管理:對定期檢測一直未發(fā)現(xiàn)超標排水行為的排水戶,將其信用等級提高一級,并相應(yīng)降低監(jiān)控頻率;而對發(fā)現(xiàn)超標排水行為的排水戶,發(fā)現(xiàn)一次將其信用等級降低一級,連續(xù)3次降級的排水戶,配合水政執(zhí)法部門監(jiān)督由其自行安裝在線監(jiān)測裝置。實際上,排入水質(zhì)源頭監(jiān)控更需要全社會提高對排水許可的認識。
2.1.2水質(zhì)水量預(yù)報預(yù)警
水質(zhì)水量預(yù)報預(yù)警是指,在排水管網(wǎng)的適當(dāng)位置安裝在線監(jiān)測裝置,實時監(jiān)測收集污水的水質(zhì)、水量,并建立污水在管網(wǎng)中的水量疊加模型和水質(zhì)傳遞模型,為污水處理廠提供進廠污水水質(zhì)、水量的預(yù)報、預(yù)警,以便污水處理廠及時進行工藝調(diào)控,保障其高效、穩(wěn)定運行。
污水中特種有機物和有毒重金屬類的預(yù)報、預(yù)警,應(yīng)當(dāng)注重對重點排水戶排入污水的源頭監(jiān)控。從污水處理廠工藝調(diào)控的需要考慮,主要關(guān)注的是污水中常規(guī)污染物的預(yù)報、預(yù)警,如pH、懸浮物、化學(xué)需氧量、生化需氧量、氨氮、總氮、總磷等控制項目,可根據(jù)實際情況進行選擇監(jiān)測。
對于排水管網(wǎng)中特定的(重力流)管道而言,其水位與流量可建立起一定的對應(yīng)關(guān)系,實踐中一般采用水位監(jiān)測來代替流量監(jiān)測,以降低投資和成本。
目前,北京排水集團結(jié)合小流域管理,已在規(guī)模較小的B廠和W廠上游管網(wǎng)的主干管末端及部分小流域末端安裝了水位、化學(xué)需氧量、氨氮等集成式在線監(jiān)測裝置,并初步建立了相應(yīng)的水量疊加模型和水質(zhì)傳遞模型,基本可實現(xiàn)提前1h左右對進廠污水的水質(zhì)和水量進行預(yù)報、預(yù)警。同時,結(jié)合集團的標準化管理,針對12種典型的污水水質(zhì)、水量(及其組合)情況,以W廠為試點制定了相應(yīng)的運行方案和應(yīng)急預(yù)案,可根據(jù)水質(zhì)、水量的預(yù)報、預(yù)警進行快速響應(yīng),實現(xiàn)菜單式運行調(diào)度,提高污水處理廠的運行效率和水質(zhì)保障。
計劃到2020年底,北京排水集團將完成對中心城區(qū)所有小流域排水(水質(zhì)和水量)的在線監(jiān)測,預(yù)期可實現(xiàn)提前2~3h對所有污水處理廠的進廠污水進行預(yù)報、預(yù)警。
2.1.3超標排水追溯
管控超標排水追溯管控是指,污水處理廠檢測發(fā)現(xiàn)或推算(某時段)進廠污水中某(幾)項污染物濃度超標時,由排水管網(wǎng)追溯查找出排入源頭并及時進行管控,以保障污水處理廠運行安全。
北京中心城區(qū)排水系統(tǒng)中,所有污水處理廠都不同程度地存在進水水質(zhì)超標的現(xiàn)象。在結(jié)合排水管網(wǎng)小流域管理進行超標排水追溯過程中,對于連續(xù)或經(jīng)常超標排水的排水戶,可以快速進行追溯,而對于超標排水沒有規(guī)律的排水戶,因無法同步取樣進行檢測,快速追溯比較困難,如垃圾轉(zhuǎn)運站/處理站/填埋場、糞便消納場和城建施工等。經(jīng)小規(guī)模試點,在排水管網(wǎng)小流域的末端安裝自動取樣裝置可以很好解決同步取樣問題,準備逐步進行推廣。
為更好進行超標排水管控,北京排水集團還發(fā)揮專業(yè)化的技術(shù)優(yōu)勢,主動幫助這些重點排水戶進行污水預(yù)處理,如利用其專利“紅菌”(厭氧氨氧化菌)技術(shù)進行垃圾滲瀝液的預(yù)處理,至今已累計處理16?36萬m3(包括其他城市)。
2.1.4無機雜質(zhì)廠前去除
無機雜質(zhì)廠前去除是指,在排水管網(wǎng)的小流域末端、主干管末端、總干管末端等適當(dāng)位置設(shè)置多功能檢查井,將污水中的無機泥砂(特別是當(dāng)管網(wǎng)進行清淤、疏通作業(yè)或合流制管網(wǎng)排入初期雨水時)沉淀攔截下來,以減少污水處理廠的固體處理負擔(dān)和設(shè)備設(shè)施磨損,保障污水處理廠運行安全。
北京排水集團從2011年初開始多功能檢查井的研究和試驗,至今已在管網(wǎng)中累計設(shè)置了57座,累計攔截泥砂約172t。
目前,已開始進行規(guī)劃研究,準備在有條件的總干管末端(污水處理廠外或廠內(nèi))設(shè)置容積相對較大的多功能應(yīng)急池,用于總干管清淤時攔截泥砂和進廠污水的應(yīng)急預(yù)處理。
2.2水量均衡
廠網(wǎng)一體化運營可有效利用排水管網(wǎng)的內(nèi)部空間和跨流域調(diào)配設(shè)施,充分發(fā)揮其“均衡進廠污水流量、調(diào)整各廠運行負荷”的水量均衡作用,保障污水處理廠的高效、穩(wěn)定運行。
2.1.1均衡進廠污水流量
在保證排水管網(wǎng)運行于安全水位的前提下,充分利用管網(wǎng)內(nèi)部空間可滿足進廠污水流量盡量均衡的要求。目前我國大多數(shù)污水處理廠的運營是僅考慮自身運行方便,不考慮排水管網(wǎng)安全,使管網(wǎng)長期運行在超高水位甚至是部分滿流狀態(tài),導(dǎo)致部分管道特別是進廠總干管淤積嚴重,給管網(wǎng)的運行維護造成困難。
北京排水集團在2011年初對B廠上游排水管網(wǎng)清淤時,發(fā)現(xiàn)進廠總干管內(nèi)淤積深度平均達到了43%(以管徑計)左右,就是實行廠網(wǎng)一體化運營之前上游管網(wǎng)長期處于超高水位運行所造成的。實行廠網(wǎng)一體化運營之后,集團協(xié)調(diào)了B廠和其上游管網(wǎng)的運行,制定了界面水位的預(yù)警值和限定值,在部分小流域出口設(shè)置了限流裝置,并根據(jù)污水量隨時間變化的規(guī)律優(yōu)化了B廠的水量調(diào)控運行方案,既未給B廠的運行調(diào)控增加負擔(dān),也保障了上游管網(wǎng)的運行安全,至今未發(fā)現(xiàn)上游管網(wǎng)產(chǎn)生超標準淤積的情況。
實踐表明,均衡進廠污水流量基本不需要額外增加設(shè)備、設(shè)施,是最常用也是最容易實現(xiàn)的廠網(wǎng)一體化運營模式。
2.2.2調(diào)整各廠運行負荷
調(diào)整各廠運行負荷是指,當(dāng)污水處理廠關(guān)鍵設(shè)備(設(shè)施)進行計劃性維護或故障搶修時,或處于超負荷運行狀態(tài)(如改擴建尚未完成投產(chǎn),或上游管網(wǎng)新建截污截流設(shè)施等)時,或考慮處理水質(zhì)保障、處理成本最優(yōu)時,通過將部分污水跨廠(流域)調(diào)配,調(diào)整各廠的運行負荷(處理水量)。
北京排水集團所屬J廠自2014年以來基本處于滿負荷運行狀態(tài),而G廠仍有負荷余量,利用東三環(huán)污水干線和亮馬河污水干線交叉處設(shè)置的(重力流單向)調(diào)水閘井,將其上游污水調(diào)至W廠,控制調(diào)水量約為每天2萬t,既保證了J廠的運行安全,又提高了G廠的運行負荷。
能夠根據(jù)需要調(diào)整各廠運行負荷是一個城市排水系統(tǒng)運行調(diào)度現(xiàn)代化的重要體現(xiàn),對于提高系統(tǒng)保障度有重要作用,但需要在排水管網(wǎng)的適當(dāng)位置新建污水跨廠(流域)調(diào)配設(shè)施,包括樞紐泵站(閘井)和聯(lián)通管線。目前,集團所屬G廠與J廠之間、J廠與B廠之間、L廠(再生水)與W廠之間已經(jīng)具備部分污水跨廠調(diào)配功能。預(yù)計到2025年底,將實現(xiàn)所有污水處理廠流域之間的污水雙向可調(diào)配。
2.3水位預(yù)調(diào)
廠網(wǎng)一體化運營的管網(wǎng)水位預(yù)調(diào),包括“管網(wǎng)維護搶險配合、防汛預(yù)警廠網(wǎng)聯(lián)動”兩種具體模式。
2.3.1管網(wǎng)維護搶險配合
管網(wǎng)維護搶險配合是指,排水管網(wǎng)(特別是主干管和總干管)進行計劃性維護或故障搶險搶修期間,污水處理廠及時加大污水抽升(處理)量,以控制界面水位使排水管網(wǎng)在低水位下運行,為管網(wǎng)維護或搶險搶修創(chuàng)造有利條件。
2012年6月底,城區(qū)南部某處的地下工程施工導(dǎo)致周邊給水、排水管線斷裂,施工斷面大量進水,周邊道路出現(xiàn)坍塌,交通嚴重受阻,現(xiàn)場情況極為復(fù)雜。事故地點位于北京排水集團所屬X廠上游流域,接到報告后,集團立即組織搶險大隊趕赴現(xiàn)場,查明原因后,調(diào)集防汛單元(車)進行截流并抽升至下游污水干線,同時調(diào)度X廠立即啟動應(yīng)急預(yù)案,提高抽升(處理)量,保證排水管網(wǎng)處于低水位運行。配合搶險期間,X廠最大處理量達到了其設(shè)計處理能力的1?36倍。由于廠網(wǎng)聯(lián)合處置及時、得當(dāng),該處大型搶險工程得到了迅速控制,有效降低了事故對水環(huán)境安全的影響,保障了城市的正常運行。
2.3.2防汛預(yù)警廠網(wǎng)聯(lián)動
防汛預(yù)警廠網(wǎng)聯(lián)動是指,對于有合流制管道的排水管網(wǎng),當(dāng)汛期接到防汛預(yù)警時,污水處理廠及時加大污水抽升(處理)量,控制界面水位使排水管網(wǎng)在低水位下運行,為雨水預(yù)留排水管網(wǎng)(包括調(diào)蓄設(shè)施)的內(nèi)部空間,以實現(xiàn)內(nèi)澇防治和溢流污染控制的雙重目標。
北京排水集團所屬G廠上游管網(wǎng)有700多km的合流制排水管道(舊城區(qū)),因此G廠每年汛期都要進行防汛預(yù)警的廠網(wǎng)聯(lián)動演練和備勤,目前已經(jīng)形成了成熟的廠網(wǎng)聯(lián)動防汛應(yīng)急預(yù)案,為城市安全發(fā)揮了應(yīng)有的作用。
3.結(jié)論和建議
3.1結(jié)論
近年來,北京排水集團按照統(tǒng)籌建設(shè)、協(xié)調(diào)運行的理念,對北京中心城區(qū)排水系統(tǒng)廠網(wǎng)一體化運營進行了積極的探索和實踐,實現(xiàn)了廠網(wǎng)建設(shè)及運行的統(tǒng)一調(diào)度,使北京中心城區(qū)的污水處理率由2010年的95%逐年提高到2014年的97%(見圖3)。
實踐表明,污水處理廠和排水管網(wǎng)的一體化運營,更符合城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)的內(nèi)在特性以及作為城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)定位,更有利于充分發(fā)揮其水環(huán)境保障功能;提出的“水質(zhì)保障、水量均衡、水位預(yù)調(diào)”3種基本模式,涵蓋了城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)廠網(wǎng)一體化運營管理的核心內(nèi)容,現(xiàn)階段在城鎮(zhèn)排水行業(yè)具有一定的可復(fù)制性。
3.2建議
城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)實現(xiàn)廠網(wǎng)一體化運營的前提是廠網(wǎng)的統(tǒng)籌建設(shè),但在實踐中往往受到征地拆遷的制約,設(shè)施實際建設(shè)周期很長,造成廠網(wǎng)(收集與處理)能力的長期不匹配,因此建議城市建設(shè)規(guī)劃應(yīng)一次性留足城鎮(zhèn)排水與污水處理設(shè)施的新、改、擴建用地。
現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理廠并不具備對有毒有害重金屬、特種難降解有機物等的處理能力,建議城鎮(zhèn)排水和環(huán)境保護等主管部門加強對排水許可的宣傳,提高排水戶對依法排水的認識,并動員全社會的力量共同監(jiān)督超標排水行為,共同提高我們自身的人居環(huán)境。