河水倒灌对管道运行及污水处理厂进水浓度影响分析

河水倒灌对管道运行及污水处理厂进水浓度影响分析

陈海涛 ,张义

（1、浙江华东测绘与工程安全技术有限公司  杭州  310005）

摘要：通过对群力围片区开展河道降水位工作，降水前后及降水期间对污水处理厂水质、水量及干管水质、水量进行监测，分析了河水倒灌对管道运行及污水处理厂进水浓度产生的影响，并对联围综合整治提出相应的对策和建议。

关键词：降水；河水倒灌；水质、水量

Abstract: Through the precipitation level of the river in Qunli Wai area, the water quality and volume of the sewage treatment plant and the water quality and volume of the main pipe were monitored before and after the precipitation and during the precipitation, the influence of river water backflow on the pipeline operation and the inflow concentration of the sewage treatment plant was analyzed, and the corresponding countermeasures and suggestions were put forward for the comprehensive treatment of the joint and circumference.

Key words: precipitation; River water backflow; Water quality and quantity

1. 引言

群力围隶属北滘镇，位于顺德区东北部，北与陈村镇接壤，西与乐从镇、勒流街道毗邻，南与伦教街道相交，东与广州市番禺区交界。西面为漳州水道，北面是陈村涌，东面为屏山涌。北滘镇内河涌众多，纵横交错，属典型的三角洲网河区。各级河涌构成了联围内纵横交错的水网，承担着灌溉排水、防洪排涝、水产养殖、水上运输、纳污冲污、城市景观等作用。现有内河涌25条，总长约66.82km。其中主干河涌有西海大涌、二支涌、灰口大涌，总长度约11.70km，主要依地势从西流向东，河面宽度13～30m，水深1.22～3.3m；支涌有新开涌支涌、流沙涌支涌1、流沙涌支涌4、流沙涌支涌5、西海大涌支沟2等55条支涌，总长约13.29km。

近年来随着经济社会的不断快速发展，联围河道区域工业化、城镇化进程不断提高，河道的功能正在由水利排涝为主向城镇污水排放为主转变。[1]随着排口数量的增加，河水倒灌问题也越来越受到重视。本文通过联围降水前后对污水干管和污水处理厂水质、水量监测，分析了河水倒灌对管道运行及污水处理厂进水浓度影响，提出相应的改造目标与方案，对于防倒灌改造有一定的借鉴作用。

2. 研究对象

本文主要以群力围片区内河道排口为研究对象，于2022年4月5日~8日期间进行联围内河道降水位工作，分析了河水倒灌对管道运行及污水处理厂进水浓度产生的影响，各监测点数据按照《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）进行评价。

3. 评价方法

结合群力围片区实际情况，通过群力围片区河道降水位工作，降水前后及降水期间，对污水处理厂水质、水量及干管水位、水量进行监测。污水处理厂水质水量和河涌水位采用在线监测数据。降水期间，仅对群力围片区开展降水工作。用综合污染指数评价法评价各个监测点污染情况。参与评价的项目主要选取对水环境质量影响较大的监测项目，包括氨氮、化学需氧量[2]。

4. 河涌水倒灌分析

群力围共计排口5007个，根据排查成果分析，排口处于常水位以下的（排口高程＜常水位），群力围共计1500个排口。排口处于常水位以上，高水位以下的（常水位≤排口高程＜高水位），共计1200个排口。排口处于高水位以上的（排口高程≥高水位），共计2307个排口。河道水位较高时，河水会从高程较低的无拍门排口处或拍门启闭不严排口处倒灌进入管道，对管道运行及污水厂进水浓度产生影响。群力围河道水位、明渠排口与河道水位关系如下表所示。

表 1群力围河道水位表

表 2群力围排口与河道水位关系表

5. 群力围片区降水位监测分析

根据在线监测数据分析可知，群力围围区内降水位前后及降水位期间内河涌水位均值分别为1.336m、0.764m（1985国家高程基准，下同）。

1）污水处理厂水质水量与河涌水位的关系

根据4月6日~7日降水期间及前后2天的监测数据，对比分析河涌水位与污水处理厂水量水质可知，降水位对进厂水量、进厂水位及进厂水质均存在较大的影响。其中，群力围污水处理厂进厂水量、进厂水位与河涌水位呈正相关，降水位期间进厂水量较常水位时降低29.9%；进厂水质与河涌水位呈负相关，降水位前，平均BOD浓度为48.9mg/L，NH3-N浓度为6.76mg/L；降水位期间平均BOD浓度为82.6mg/L，NH3-N浓度为12.5mg/L，提升比例分别为68.9%、84.9%。

2）干管水位、水质与河涌水位的关系

为明确管网水位及水质浓度与河涌水位的响应关系，分析2022年4月5日~8日期间降水位对41个监测点水质、水量的影响可知：

河涌水位与管道系统内水位成正相关，随着河涌水位降低，各个监测井水位下降明显，下降范围为1.56m~3.72m；BOD浓度、氨氮浓度与河涌水位呈负相关，随河涌水位降低，监测井浓度均有一定升高，其中，BOD浓度提升比例为4.5%~47.0%，氨氮浓度提升比例为31.6%~416%。

表 3干管水位及水质随河涌水位整体变化情况

3）外水影响区域

监测期间，污水系统外水入侵主要分布于坤洲片区、都宁片区、西海片区纳污范围内。具体分布详见外水入侵分布见下表：

表 4群力围外水入侵分布表

6. 结论

通过监测发现，降水期间，进厂水量较较常水位时降低29.9%，平均BOD浓度、NH3-N浓度提升68.9%、84.9%；降水期间，管道监测井水位下降明显，下降范围为1.56m~3.72m；BOD浓度、氨氮浓度提升范围为4.5%~47.0%，氨氮浓度提升范围为31.6%~416%。

降水位监测结果表明围区内河水倒灌现象严重，对管道运行、污水处理厂进水浓度造成了较大影响。

7. 问题分析及对策建议

问题点分析

①监测期间问题点情况

本次监测点范围上游现状溢流口合计157个。河涌降水前，共有58个溢流排口位于水位1.336m以下；河涌降水后，仍有7个溢流排口位于河涌水位0.794m以下，管道与河涌直接相接，河涌水位高时，河水倒灌，直接导致管道系统水位上升，降低进厂BOD及氨氮浓度。

②问题点汇总

通过分析降水期间围区内各监测点监测数据，结合现场排查情况，共查找出87处问题点。其中：都宁片区20处，主要为截流排口存在河水倒灌、部分污水管道损坏，导致地下水入渗问题；坤州片区8处，主要为截流排口存在河水倒灌问题；碧江片区32处，主要为截流排口存在河水倒灌，污水管道与箱涵直接连接，箱涵水位高时河水倒灌问题；污水厂北侧干管片区5处，主要为截流排口存在河水倒灌问题；西海片区18处，主要为截流排口存在河水倒灌及市政管网与河涌或鱼塘直接连接，河水倒灌问题；三桂片区4处，主要为截流排口存在河水倒灌问题。

对策及建议

联围内河涌水系调控为南进北出，利用河水溢流进入北面河涌，易形成河涌高水位，排口高程较低区域易发生河水倒灌，河水进入沿河截流系统，使得管道高水位运行，河水最终进入污水处理厂，导致进厂浓度降低。因此，需采取工程措施进行排口控源截污改造和排口防倒灌改造，解决群力围、石龙围污水排河及河水倒灌问题。

①排口控源截污改造

排口控源截污改造纳入排水单元雨污分流工程和市政管网完善工程，对市政路、城中村、机关事业单位、2003前的住宅及商业企业类地块的排口进行整治；对工业区、2003年后的住宅及商业企业类地块等建议政府加强督导，要求督导区与本项目改造区域同步同标准实施雨污分流，解决污水排河问题。

②排口防倒灌改造

截流系统改造后，对保留或新建的截流排口，根据排口与河道水位关系、排口尺寸采取不同的防倒灌措施。

（1）对河道常水位以下，管径为DN300~DN400的截流排口采用管中型防倒灌器。

（2）对河道常水位以下，管径为DN500~DN1000的截流排口采用堰式截流井。

（3）对河道常水位以下，管径>DN1000的截流排口采用电动闸门。

（4）对河道常水位以上，高水位以下的截流排口采用拍门。

参考文献：

[1]赵剑，澄饶联围入围河道水污染分析及对策，广西水利水电，1003-1510（2011）02-0037-0

[2]郭莹莹，刘晓琼，马睿，东平湖区上游河段水质评价与影响因素研究[Ｊ]．山东水利，2020（11）：53-55