10-冒建华-排水系统提质增效思考与实践

10-冒建华-排水系统提质增效思考与实践城市排水系统提质增效的

思索与实践

北控水务集团

冒建华

“城镇污水处理提质增效三年行动方案”提出了“加快补齐城镇污水收集和处理设施短板，尽快实现污水管网全掩盖、全收集、全处理”的要求

三年能否取得显著成效，从我们的实践来看，以下四个方面较为重要：（1）混流系统下的雨污水协同处理

（2）基于河湖水质达标的排水系统提质

（3）高效的管网健康评估方法

（4）管理力量的全面提升

厂网一体的雨污协同增效提升受纳水体水环境质量

当前治理后污染负荷占比

主要城市随着黑臭水体治理，污水直排问题基本得到有效掌握，雨污混合溢流污染已经成为主要污染源，（以某城市为例）

86%

14%

污水直排雨水径流

雨污混合溢流成为主要问题

76.9%

23.1%

已削减

雨污混合溢流污染

一体化

97%

3%

某城市湖治理前污染负荷

污水管道不完善

市政道路混错接

社区出户管混错接

社区内部混错接+

+

+

龙王咀南湖片区

22%

7%

38%33%

厂网一体雨季超负荷运行分担部分溢流污染

处理量39万m3/d污染物进水mg/L出水mg/LCOD23140NH3-N

165TP

2.5

0.5

雨天水量

30%30污+9雨

处理量45万m3/d污染物进水mg/L出水mg/LCOD23250NH3-N155TP

2.6

0.5

雨天水量

50%30污+15雨

水量提升50%，通过

优化运行达到一级A标准

水量提升30%，出水

水质达到一级A

标准

0%

20%40%60%80%100%

COD

NH3-NTP处理负荷比

0%20%40%60%80%100%

COD

NH3-NTP处理负荷比

0%

20%

40%

60%80%100%

COD

NH3-NTP处理负荷比

晴天水量提升10%，出水水质达到一

级A标准

处理量30万m3/d污染物进水mg/L出水mg/LCOD

228

30

NH3-N185TP

2.4

0.5

晴天水量

10%

污水30万m3/d

满意8～10mmCSO径流净化，

掌握50%降雨场次，溢流污染掌握率37%

现状阶段

雨污协同处理

-2024-2024年其中湖岸平均浓度5.3mg/L湖心平均浓度为2.6mg/L

湖滨达到Ⅴ类水概率为24%

湖心达到Ⅴ类水概率为

65%

雨污协同处理-2024年

湖滨达到Ⅳ类水概率为84%湖滨达到Ⅳ类水概率为53%

平水年达标状况

湖心达到Ⅳ类水概率为84%

湖滨达到Ⅳ类水概率为

53%

丰水年达标状况

枯水年达标状况

湖心达到Ⅳ类水概率为69%湖滨达到Ⅳ类水概率为26%

湖心达到Ⅳ类水概率为95%湖滨达到Ⅳ类水概率为83%

丰水年降雨增多，溢流污染增加：湖心达标率降低15%湖岸达标率降低27%

枯水年降雨削减，溢流污染削减：湖心达标率增加11%湖岸达标率增加30%

科学高效评估体系构建全面提升运营管理力量

厂网河评估与管理模型构建余杭项目水质水量耦合模型工作思路

1、边界条件确定

基本生态需水量方案制定闸坝现状调度规章点源污染状况面源污染负荷计算

2、现状状况模拟分析

水动力现状分析河道水质现状分析闸坝调度规章是否合理结合结论，制定下步思路

4、水质水量联合调度

方案集

生态工程实施前后水质对比多情景调度方案集闸坝优化调度规章

3、多情景组合模拟

建设目标：近期/远期

年际径流变化：50%、75%、95%年内时间：汛期/非汛期天气状况：晴天、雨天

基本生态需水量：高、中、低

历时9个月

2.2管网模型构建

阶段一：管网数据前处理阶段二：管网模型搭建主要工作：

①老城区、将来科技城雨污水管网

资料收集

②节点信息（地表高程、底标高）

与管线信息（管径、上下游节点

标高）处理与录入（10~15

day)

③管网流向与拓扑关系检查(5①MIKEUrban数据库建立与管网

信息导入（3day)

②管线连接关系检查，报错处理

（10day)

③绘制汇水分区、导入人口数据、

建立污水边界(2day)

④导入用地数据、降雨数据，建立

①MIKEUrban与SWMM模型转

换（3day)

②依据实测数据，总结不同用地累计

冲刷规律，确定累计冲刷系数（2

day)

③排口概化（2day)

4619个节点4375段管线4373个汇水区

2.4模型率定

HW-2

XZ-1

T-2

XL-2

模拟时段及指标：本次模拟时段为2024年5月4日至2024年4月29日，现场实测水质数据8-16组不等。本次分析以氨氮指标为例。整体分析结论：选择塘河、红卫港、闲林港和香樟港测点进行分析，可以看出，模拟值与实测值拟合较好，能基本反映出河道的水质变化。偏差分析：红卫港HW-2测点在19年2月至4月的实测值略低于模拟值，可能是由于模型未反映出闲林港来水进入红卫港，使得红卫港水质变好的影响。

塘河T-2

红卫港HW-2

闲林港XL-2

香樟港XZ-1

水质率定

经过校核，管网+河道耦合模型能够精确     模拟讨论范围水动力、水质现状，可实现以下功能：

管网结构检查标高、管径、连接关系等管网运行状态检查

推断是否满管、

承压状况等

污染物溯源分析

追溯排口上游节点、汇水区

明确污染来源

河道水质分析

入河排口旱季水量水质

雨季水量水质

对河道水质影响

优化调度方案

高污染负荷区域甄别

污水系统整体状况

01高水位运行所带来的溢流风险

?据现场踏勘和管网摸查状况，项目区内雨污水混接现象十

分普遍，同时污水管网运行水位较高，几乎都是满管运

行，一旦雨水进入到雨污水混接系统中，势必会发生污水

溢流入河大事，导致大量污水溢流入河。

?项目区内雨污水管道的总容积为10.12万m3，其中雨水系

统7.17万m3，污水系统容积2.94万m3，此套雨污水系

统，在小雨（10mm-24h）、中雨（25mm-24h）、大

雨（50mm-24h）下的雨污水溢流量分别将达到22.5万

m3、67.37万m3、142万m3，而项目区旱天污水直排量

为1500m3左右，仅为小雨时溢流量的一百五非常之一，

可见溢流污染带来的冲击性之大。

雨水系统容积（m3）污水系统容积（m3）

老城区7266.855189.37

将来科技城64475.7924279.22

总量71742.6429468.59

项目区污水总产

生量

污水晴天直接排

入河量

项目区纯污水进

厂量

项目区雨水总产

生量

雨水入河量

项目区非污水进

厂量

污水厂总收水量

（项目区内）

地下水入渗

河水倒灌

污水厂进水中纯污水与非污水的比例在1:1~1:0.5左右，因此，有效提高水厂进

水浓度的关键，在于削减混入污水系统的非污水量（雨水、地下水及河水）！

55.9万m3/a

546万m3/a

490m3/a961万m3/a

471万m3/a

（基于项目区人口数与350l/p的用水定额）

（实测获得数据）

02污水主干管污水与非污水比例分析

污水系统整体状况

现状河网水质

考虑水网内部实际调度状况，按五个区块详细分析水质状况。

区块1区块2

区块3

区块4

区块5

现状河网水质-区块

1QS-1

BL-1

BL-2

FQ-1

整体分析结论：以氨氮为指标，区块1总体水质较差；以总

磷为指标，区块1总体水质较好。

清水港：水质较好。氨氮达标率为85.7%，总磷达标率为100%。

从氨氮来看，除了19年7月外，其余实测值均为III类水以上。19年

7月水质较差，氨氮为劣V类，透亮     度属于轻度黑臭。

枫树港：氨氮水质较差，达标率为50%，总磷达标率为100%。总

体来看，春秋季的水质较夏季好。

宝林港：水质较好。平均氨氮达标率为87.5%，总磷达标率为

100%。

区块1位置索引

现状河网水质-区块2

HW-1HW-2

ZM-1WQ-1

WQ-2

XL-1

XL-2

XL-3

整体分析结论：区块2总体水质较差，红卫港、朱庙港

和汪桥港水质差，达标率低；闲林港水质较好。

红卫港：HW-1断面水质较差。氨氮达标率仅为31.2%，劣V

类至轻度黑臭比例为56.2%，轻度黑臭以上比例为12.5%。总

磷达标率为68.8%。此外，冬季和春季污染比夏季严峻。HW-

2断面水质较好，氨氮达标率为93.8%，总磷达标率为100%。

朱庙港：水质较差。氨氮达标率仅为25%，总磷达标率为

87.5%。

区块2位置索引

管网健康程度诊断01管线排水力量

?管网高水位运行，旱季管网内基本有水，全年管线满管比例为53%

?节点发生冒水的比例为3%

管网健康程度诊断

02管线运行水质

?非降雨时，由于混接污水的影响，管网内以混接污水水质为主；

?降雨时，汇水区径流量大大增加，由于雨水径流对污染物的稀释作

管网健康程度诊断

06管网系统综合评价

节点积水风险

管线高水位排水风险

管线超负荷风险管线倒灌风险管线溢流风险管线混接风险

管网系统的风险主要体现在节点积水风险、管线排水风险、管线倒灌风险、管线混接风险等方面。

河网水质达标率模拟

清水港

枫树港

前进港

何过港

北部园

65%~80%80%~90%90%~95%95%~100%100%

<5%5%~20%20%~35%35%~50%

50%~65%以河道氨氮达标率为例，全年模拟结果与实际状况相符。水质最差河道为红卫港上游、朱庙港、汪桥港和前进港。红卫港上下游水质差异较大，可能是受闲林港来水的影响。水质较好的河道有余杭塘河、清水港、枫树港、闲林港和金家塘港，达标率均为90%以上。

01全年达标状况

管网运维风险识别图

低风险，4.44km2，占12%较低风险，7.56km2，占20.4%中风险，13.4km2，占36%较高风险，6.45km2，占17.4%高风险，5.25km2，占14.2%

依据管网模拟评估结果，形成管网运维风险识别图。其中，较高及高风险区域11.7km2，主要分布于塘河干流（枫树港-香樟港）、闲林港、新桥港、香樟港、永胜港下段、前进港、金家塘港。

资源投入的权重图

排口运维风险