以某南方城市的排水系统诊断工作为案例。该区域分流制与合流制排水体制共存,包含1座污水处理厂与若干沿河排口、截污设施,沿河管网较长,地下水位高。目前,该区域主要问题是污水处理厂进水污染物浓度低,需要通过系统化的诊断技术,来分析影响污水处理厂进水污染物浓度低的主要成因。
根据监测方案所布设的水质检测点位上下游关系绘制水质沿程变化图,可以清晰地看出该污水系统的水质随着污水的流向呈现逐渐降低的趋势,尤其是在管道穿越河道后(如点位6-7),水质更是有大幅度的衰减,因此可以判断该系统有大量低浓度外水入渗。但关键的问题是,究竟有多少外水进入污水系统中?哪个片区外水入渗情况最严重?外水入渗的规律是怎样的?这三个管网诊断的核心问题无法单纯依靠水质数据分析得出,根据多个项目经验,笔者引入了水量监测,结合水量监测数据进行完整的物料守恒分析,帮助我们解决难题。
从上图中我们不难发现,该片区监测水质十分“稳定”,COD浓度基本处于60—80mg/L。即使是很接近源头排水户的监测点位4,其COD浓度也仅有“可怜”的68mg/L。虽然通过较低的水质数据可以基本判断该片区存在外水入渗的情况,但根据其数值变化的幅度我们连水质检测最强力的武器“趋势判断”都很难在这个片区应用了。这时我们把目光聚焦到水量监测数据上,根据现场情况及监测结果,我们发现该片区管网运行工况良好且水量变化每天都十分稳定,因此我们在这里选择结合水量监测数据的来开展具体分析。
笔者对监测点位的排污情况进行分析,算出其日均流量值,根据每日曲线变化做出日流量特征曲线,统计曲线是否有明显波峰/波谷,波峰波谷出现时间,点位工作日与周末流量是否有差别等数据。根据排污规律曲线我们发现点位1、5、6的污水流量规律与日常居民生活用水(日间高夜间低、工作日与周末流量有差异)规律不一致,而1、5、6号点位处于源头排水户-干管的中间层级,显然有猫腻。“外水”虽然隐藏在管网总体水量之中,但是通过我们分钟级的水量在线监测数据,终于还是让隐蔽问题露出了马脚。通过开展现场的具体排查,我们发现这些点位的管段存在自来水漏损混入其中的现象,同时也发现了片区自来水漏损率高和污水浓度低之间的相互关系。
在监测期内覆盖了一场降雨,通过监测排水管网旱天和雨天的水量变化过程,获取降雨监测和流量监测的同步监测数据进行计算,可以获得定量的管网降雨入流量(RDII)。根据片区降雨入流入渗量不难看出,该片区仅有监测点位1降雨入流量较大,为384m³/d,约占其旱天水量的60%。初步判断点位1及其上游管网存在雨污混接的情况,我们当即进行现场排查,该点位上游确实存在一处检查井有雨水管接入。
小编根据水量水质数据,通过污染物总量守恒法对监测点位处排水分区及外水占比进行计算,并对研究区域内的不同排水分区进行等级划分,分为四个等级:一般(<15%)、严重(15%—35%)、较为严重(35%—55%)与非常严重(>55%),选择不同的颜色进行可视化地图展示。结果显示,非常严重区域为5个,一般严重区域为1个,如图6所示。分析结果表明该片区外水入流入渗现象主要发生在几段支管上,在主干管处的入流入渗率仅有8%。因此建议对其支管进行进一步网格分析,缩小范围进行整改修复。这样不仅可以减少改造工程量、节约资金投入、降低工程实施难度,还可使该片区的提质增效工程达到事半功倍的效果!
水质检测、管网流量在线监测并非孰优孰劣的对立关系,均为不同维度反映管网运行特征的重要手段【参考:排水管网排查诊断的正确打开方式—智慧排水之乱弹(42)】。将二者结合起来,可以从更全面的维度反映管网的状态,从而为日常管网运维、管网排查和提质增效工作提供坚实的技术支撑。从上述案例可以看出,开展管网提质增效工作一方面结合多种技术手段(准确的水质测量结果、精确的水量监测数据)、一方面需要基于排水规律的多种技术手段融合,多管齐下实现排水管网提质增效工作的降本增效。