RPIR技术在流域排口溢流污染分散处理中的应用
来源：中国水网
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2019年8月2日，在由深圳清华大学研究院主办、深圳市清研环境科技有限公司承办，深圳市环境保护产业协会、中国水网、深圳市深水水务咨询有限公司、深圳市广汇源环境水务有限公司等单位协办的“新型高效水处理技术论坛”中，深圳市广汇源环境水务有限公司副总经理彭东升对深圳水系流域状况及雨季溢流污染问题做了介绍，并对深圳市广汇源环境水务有限公司在深圳沙湾河流域、宝安固戍和福永片区排口溢流污染分散处理项目中对RPIR技术的应用做了分享，对排口溢流污染控制工程实践具有显著的借鉴意义。
本文根据嘉宾发言内容整理而成，未经本人审阅。
一
深圳水系流域及排口溢流污染概况
（一）深圳水系流域总体概况
从流域水系的划分来看，深圳可划分为六大流域水系，分别是茅洲河流域、珠江口流域、观澜河流域、龙岗河-坪山河两河流域、深圳河湾流域、东部海湾水系流域。六大流域水系共有310条河流，总长999km。流域面积大于100km²的河流5条，分别是茅洲河、龙岗河、观澜河、深圳河、坪山河。
为衡量、考核深圳市水环境质量整体情况，环保部在深圳河河口、茅洲河共和村设置了两个国考断面，广东省政府则在深圳设置了7个省考断面。
其中，深圳河湾水系涉及龙岗、罗湖、福田、南山等4个行政区，流域内大小河流62条，深圳河河口断面为国考断面，水质目标为2019年稳定达地表水V类，主要一级支流达地表水V类。珠江口水系位于深圳市的西南部，主要包括宝安区的沙井、福永、西乡等街道和南山区，流域面积1 km²及以上的河流共计53条，其中干流27条、一级支流20条、二级支流6条，珠江口水系建成污水处理厂4座，即固戍（一期）厂、沙井（一、二期）厂和福永厂（一期），2019年水质目标是全面消除黑臭水体。
（二）深圳水污染治理概况
1、治污总思路
深圳通过不断总结近年来的治水实践和水环境提升效果后，提出了更为全面完善的治污总体思路，即9+1全覆盖，包括正本清源全覆盖，主要针对小区内排水管网的雨污分流改造。另外就是雨污分流全覆盖，主要针对市政排水管网的雨、污水管道错接乱排的纠正整改和完善。
这里特别强调的是，“9+1”中的“1”是管理全覆盖，因为目前小区排水管网的管理都是交由物业公司管理，但物业公司在技术水平和专业能力方面都存在不少问题，这样就造成了深圳从2007年开始进行正本清源改造以来，发现很多原本已经完成正本清源改造的小区经过一段时间后又出现了回潮。
2、水污染治理总体情况
总体而言，经过近年来深圳在水环境综合治理方面持续不断的投入和努力，深圳的水环境质量得到了很大的提升和改善。
监测数据显示，2019年1月1日～3月18日，深圳河河口断面氨氮、总磷浓度均值分别为1.72毫克/升和0.30毫克/升，持续达到地表水Ⅴ类标准。此外，国家采测分离监测数据显示，2019年1月和2月，深圳河口水质均达到地表水Ⅳ类标准，氨氮和总磷浓度同比分别下降80.5%、55.0%，水质得到极大改善。
此外，深圳市目前在茅洲河实行“大兵团作战、全流域治理”，超常规推进治水工作。2018年新建成污水管网560公里。监测数据显示，2019年1月～5月，茅洲河共和村国考断面氨氮、总磷浓度分别为3.98毫克/升和0.58毫克/升，比上年同期分别下降51.3%和53.8%，水质保持快速改善势头。
上述成绩得来不易，但需要注意的是，这些仅是旱季的水质监测数据，下雨时的情况并不令人乐观。
3、溢流污染与降雨的关系
在深圳，1-3月份是旱季，河流还没有进入到汛期，一般是3月、4月份进入到汛期，此时就会面临很大的溢流污染问题。
根据深圳河湾国考断面水质随降雨的变化可以看出，氨氮、总磷指标出现波峰均是在下雨之后，而不下雨的时候是基本稳定的，水质可以满足考核的要求。
比如2月18-19日累计降雨量达到40-50毫米的时候氨氮、总磷出现超标。3月份进入汛期后，一旦降雨，氨氮和总磷都出现了超标，3-5天以后才恢复到正常。
4、排口溢流污染原因
在深圳，导致排口溢流污染的原因很多，但主要为以下三种原因：
（1）雨污分流正本清源效果显现比较缓慢，截流式分流制长期存在
如果要控制排口污染，需要在源头截污，把入河污染控制住。但是，从实践来看，通过区域的正本清源和雨污分流改造，逐渐实现理想的分流制体系，这在深圳将是一个漫长而艰辛的过程，甚至还存在合流制分流制混杂的问题。
在深圳，有的区域想分流分不了，比如深圳城中村（旧村）难以彻底分开，再比如对于列入城市更新改造的地区，则不可能现在花钱投入改造，因为改造完后可能要拆掉重建，因此这些地区肯定会存在合流制的现实问题。如果这些问题交叉存在，就意味着上游某一个区域是合流制，下游区域即使实现了分流制，但由于按照规划这些区域的污水（混流水）还是共用一套市政管网送往同一座污水处理厂进行处理，则意味着管网仍然是混在一起的，这就造成截流式分流制长期存在。
（2）特区内和原特区外污水处理能力均存在不同问题
原特区外很多区域污水厂还没按照规划建成，处理能力不足，存在很多缺口，比如宝安的固戍、福永片区，龙岗的沙湾河流域、宝龙片区等。特区内虽然已基本按照规划的规模建成，但还存在高峰期处理及调配能力不足等问题。
（3）雨季溢流污染调蓄能力严重不足，雨季混流污水处理能力欠缺
深圳河流域现状只有两座调蓄池，总调蓄能力仅为4.2万吨，而永久污水处理厂规模又无法满足雨季混流污水的处理需要，其他流域尽管规划了调蓄池，但因各种原因均未建成，因此，雨季排口溢流必然存在。
二
RPIR技术在流域排口溢流污染分散处理中的应用
（一）RPIR技术在深圳河（龙岗）-沙湾河流域排口溢流污染分散处理中的应用
1、项目背景
沙湾河流域位于深圳市龙岗区南湾街道与平湖街道境内，属深圳河的一级支流，在2017年的时候，只有埔地吓一期污水处理厂建成，日处理能力5万吨。2017年根据污水量实测数据，在埔地吓污水处理厂二期工程建成之前约有4万m³/d的污水得不到处理，存在旱季污水处理能力严重不足的问题，造成干流旱季水质无法实现消除黑臭的目标。沙湾河的水质考核任务迫在眉睫，要完成水质目标考核任务，当时面临以下的问题：
（1）用地紧张，不能集中建立污水处理厂，只能分散建立三个应急处理泵站；
（2）工期短，只有3-4个月的工期；
由此可见，要完成沙湾河水质目标可谓是困难重重。深圳市广汇源环境水务有限公司中标该项目后，经过工艺技术经济比选，认为RPIR技术适用于沙湾河项目。
2、项目建设情况
以3个应急处理泵站中的沙湾泵站应急污水处理站为例，项目建设情况如下：
（1）设计规模：沙湾泵站应急污水处理站按照2万m³/d的规模进行设计，对应的占地面积约2200平方米。
（2）进出水水质：由于河道水质目标为消除黑臭，因此，污水处理站出水按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。
详细设计进出水水质指标如下（单位：mg/L）：
（3）工艺流程
沙湾泵站应急污水处理厂工艺流程图如下所示：
主要工艺是进水、粗格栅、提升泵房、细格栅和沉沙池、RPIR池，通过过滤以后排入了沙湾河。污泥通过浓缩脱水以后80%的污泥由第三方外运处置。
（4）运行现状
该项目于2017年下半年开始建，2018年1月正式投入运营，从效果来看出水水质稳定达到了一级B的设计标准。
3、面对新问题，推出减量提标方案
2019年初埔地吓污水处理厂二期建成之后，埔地吓污水处理厂一、二期工程处理能力为10万m³/d，峰值处理能力12.68m³/d。但随着管网完善、正本清源、雨污分流、城市更新的不断推进，目前沙河湾流域实测日均污水量增长为12.04万m³/d，峰值污水量已达14.48万m³/d，该流域仍然有约1.68万m³/d的处理缺口，但此时已经没有可用场地进行扩建。
此外，由于2019年水质目标为地表V类，为同时达到水质处理目标和满足水处理规模需求，提出了减量提标方案，即对三个应急处理泵站3.6万m³/d的处理能力进行减量提标，旱季出水标准提高到地表水V类（总氮除外），此方案没有新增太多的构筑物，但是水质可以提高到满足新的考核要求。
（二）RPIR技术在珠江口水系流域-宝安固戍、福永片区排口溢流污染分散处理中的应用
1、项目背景
与沙湾河流域情况非常相似，按照规划的污水量，福永片区至少应该建设25万m³/d的污水处理能力才能够与旱季污水量匹配，但是只建成了一期污水处理厂，二期因为各种原因还在可研报告编制阶段。这样导致旱季污水处理缺口为12万m³/d，雨季将达到19万m³/d。
固戍片区也有类似情况，旱季污水处理缺口为15万m³/d，雨季将达到25万m³/d，但规划的永久污水处理厂还没有建成，与此同时，政府对该区域水处理考核要求是2019年要全面消除黑臭，2020年达到准Ⅴ类标准。
在这种情况之下，只能考虑采用分散式的处理方式，以最快的速度建设应急污水处理站。
2、项目建设情况
（1）项目方案总体情况
以福永应急污水处理站和固戍应急污水处理站为例，两个项目的基本情况如下所示：
（2）运行现状
目前两个项目已完成试运行并正式通水，出水状况良好。
三
案例总结
RPIR技术在项目实施和运行过程中体现出如下优点：
（1）工期短，设计采购施工一体化，模块组装与土建施工可以平行作业；
（2）水力停留时间短，设备投资省，占地面积小，处理1m³污水用地面积不到0.2m²；
（3）污泥无动力全回流，节能效果明显，运行费用低；
（4）启动快、运行稳定、管理方便。
每
日
箴
言
——狄更斯
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