蒲贵兵，谢 天，杨 梅，邵 川
(重庆市住房和城乡建设技术发展中心，重庆 401122)
长期以来，雨污合流溢流问题[1-6]一直是城市排水系统不可回避且亟待解决的重要问题，受到了广泛关注。雨水进入污水系统挤占污水空间，稀释污水造成污水厂进水浓度过低，并导致污水不能很好地得到有效收集而产生溢流，进而污染水体甚至导致黑臭[7-8]；
而污水混入雨水系统通过雨水排口直排水体，导致水体污染严重。近年来，尤其是污水处理提质增效工作开展以来，重庆市将雨污分流工作作为城市排水管网系统完善的重要工作，尤其是针对城市污水厂低浓度[生化需氧量(BOD5)质量浓度低于100 mg/L]进水情况，以雨污分流、清污分流等为主要措施开展了“一厂一策”专项整改。尽管取得了积极成效，但各自效果参差不齐，投入产出是否合理、长效机制是否建立等仍缺科学评价。为持续推进污水处理提质增效工作，深入打好水污染防治攻坚战，有必要对已经开展雨污分流的区域进行效果评价，构建评价指标体系，总结成效，发现问题。本文以重庆某城市污水系统为例，对其分流改造前后进行对比分析，为分流效果评价提供参考及该污水系统进一步提质增效提供支撑。
1.1 排水系统概况
该城区污水经沿河干管(D500～D1800)收集后进入污水厂集中处理。2019年8月前，污水厂设计处理能力为30 000 m3/d；
2019年8月—2021年8月，设计处理能力为45 000 m3/d；
2021年9月起，设计处理能力为75 000 m3/d。服务城区面积为23.42 km2，规划服务人口约为20万人，污水厂采用改良型氧化沟工艺及二氧化氯消毒方式，出水稳定达到一级A标排放标准。
雨水主要通过道路上铺设的排水边沟或雨水管网收集，就近分散排入水体，根据地形及排水走向，该城区可分为20个雨水排水分区。
1.2 改造前排水系统主要问题
1.2.1 污水厂进水浓度低、长期超负荷运行
2018年，该污水厂进水化学需氧量(COD)平均质量浓度为165.69 mg/L，BOD5平均质量浓度为84.77 mg/L；
2019年，进水CODCr平均质量浓度为166.75 mg/L，BOD5平均质量浓度为82.50 mg/L(图1)。进水水质严重低于重庆典型生活污水浓度(CODCr质量浓度为350～400 mg/L；
BOD5质量浓度为150～200 mg/L[7])，且雨季(5月—10月)普遍低于旱季(1月—4月及11月、12月)，说明有雨水进入污水系统。同时，污水厂长期超负荷运行，2018年其水量负荷率为156.11%，2019年为146.34%。
1.2.2 市政管网雨污合流严重
根据分流改造前的管线勘测资料，已建成市政道路长度为92.86 km、市政雨污水管网长度为225.48 km，仅在51.64 km的城市道路上布设有完整的雨污水分流管网(覆盖率仅为55.61%)，合流制管网的市政道路长度为41.22 km(覆盖率为44.39%)。同时，在该污水厂服务范围内，仅约2/3的区域覆盖有污水管网，尚余1/3的区域缺少市政污水管网(此时污水通过雨水管网排入下游水体，或在雨水排口末端截留但雨季溢流现象普遍)。
1.2.3 源头雨污混错接严重
根据分流改造前的小区混流调查报告，该排水系统共排查小区484个，其中混流小区385个(涉及1 329栋建筑，28 114户，约10万人)，混流小区比例达79.5%，混流严重。
1.2.4 雨水排口旱季有污水排出
通过晴天现场踏勘，共摸排主河道两侧56个排口(≤D300排口不计入统计)，其中30个排口无排水现象，26个排口存在排水现象。经取样，开展CODCr、氨氮、总磷水质监测，其中25个排口出水水质指标均超过地表水V类水质限值，氨氮指标质量浓度多在8～25 mg/L，判断为上游污水混入雨水所致。
1.2.5 管网混错接破损等病患严重
根据该片区市政排水管网内窥(CCTV)检测报告，改造前存在雨污混接现象，交叉路口尤为严重，雨水错接污水86处，污水错接雨水45处。排水管道结构性及功能性缺陷较多，共2 325处，其中变形、破裂、沉积、障碍物为主要的缺陷类型，变形和破裂最为严重，变形缺陷和破裂缺陷分别达到了结构性缺陷的50.2%和40.5%，沉积和障碍物分别占功能性缺陷的54.9%和29.1%。
1.3 雨污分流工作概况
1.3.1 改造思路
(1)经综合性评价该区域排水系统现状，鉴于该系统为首次全面排查整改，充分比较合流制和分流制在该排水系统的优劣，考虑资金压力及短期见成效的目标，结合发现的排水系统主要问题，采取分流为主、分期实施的做法。第一期(2019年)，以雨污分流为原则，在市政道路和小区地块补建缺失管网，重点解决雨污管网有无问题，同步开展部分混错接改造，大幅提升污水集中收集率；
第二期(2021年)，视情况逐步开展混错接、破损等病患排水管网改造，解决质量问题。
(2)市政雨污分流改造。按雨污分流原则以补齐市政雨污管网为主，主要针对市政道路上只有一套合流管道的情况。采用把原合流管作为雨水系统，另新建一套污水管网的做法，以实现市政道路雨污管道的完善，做到对小区排出污水有效收集，避免污水通过雨水排出口排入河道。
(3)建筑小区雨污分流改造。分为对小区内部雨污水管网的改造、小区建筑立管的改造、小区化粪池的清掏修复、商业门市污水收集。a)小区内部雨污管网改造：废除现状尺寸大小不合理、现状损坏严重的合流管沟，在原合流位置针对小区建筑每栋楼的排水情况，新建管径为D300～D500的雨水管网及D300～D400的污水管网，分别接入市政道路雨水、污水系统。b)建筑立管改造：在原雨水斗下面截断立管，接新建雨水立管，新建雨水立管雨水、阳台废水以及冷凝管合用接地面雨水检查井；
原立管排污水，阳台废水接地面污水检查井。c)小区化粪池清掏、修复：小区所有化粪池都清掏，化粪池破损严重、气味严重影响人们生活的、容量较小无法正常使用的全部新建或者修复。d)商业门市污水收集：在门市门前新建1条D300污水管线，接入市政污水管网。
1.3.2 改造内容
本次改造将该排水管网系统划分为16个雨污分流整改分区，分块实施，网格化管理，每个分区内从主管到支管再到小区管网实行全面整改，力求实现雨污水各行其道。改造区域内共新建市政雨污水管网长度为38.5 km；
小区内雨污分流改造新建雨水管网长度为68.4 km，新建污水管网长度为38 km，商业门市接户管长度为61 km，建筑立管长度为82 km；
另外，对809座化粪池进行了清掏及修复。
2.1 评价指标选取
考虑到本次改造以排水管网系统雨污分流、提升污水集中收集率为主要目标，为科学评价分流成效，结合污水处理提质增效相关要求,根据污水厂进出水端现有监测数据及排水管网系统的建设情况，选取运行成效、环境经济效益、管网系统建设、管理制度4大类11个指标(表1)进行评价。
表1 雨污分流效果评价指标及评价结果Tab.1 Evaluation Indices and Results of Effect on Rain and Wastewater Seperated System
(1)运行成效指标：为方便评价，以排水管网末端监测数据作为评价指标，选取进水水量、水质、排水口为重点，细化到污水厂处理水量(进水量)、污水集中收集率(通过进水BOD5计算)、进厂水CODCr、进厂水BOD5、主河道排水口污水排放率5个指标，其中进水水量指标1个，进水水质指标2个，排口指标1个。在进水水质上，鉴于总氮、总磷、氨氮等与CODCr有较大相关性，考虑提质增效对进水BOD5的关注，为简便评价，本次仅选CODCr、BOD5作为水质指标。
(2)环境经济效益指标：在环境效益上，以进出城区主河道水质变化、污水厂CODCr削减量2个指标作为评价因子；
在经济效益上，以投入产出效率(万元投入增加的污染物收集量)作为评价指标，与原管网系统的投入产出相比，从经济上衡量本次投入是否值得。
(3)管网系统建设指标：为衡量本次分流改造雨污缺失管网补建情况，选择建成区排水管网密度、市政道路分流管网覆盖率2个评价指标。
(4)管理制度指标：管理制度上，主要以是否建立并落实排水管网规划、建设、运维的长效机制为评价指标。
2.2 评价基本参数
(1)改造前(2019年底前)：城市建成区面积为13.78 km2，人口约为18万人，建成市政道路长度为92.86 km(仅51.64 km道路上布设有雨污分流管网)，市政雨污水管网长度为225.48 km，主河道排水口56个(25个旱季有污水排出)，排水管网工程投资费用约为6.086亿元。
(2)改造后(2021年)：城市建成区面积为14.56 km2，人口约为20万人，已建成市政道路长度为100.52 km(92.65 km道路上布设有雨污分流管网)，市政雨污水管网长度为264 km，主河道排水口56个(5个旱季有污水排出)，分流改造工程投资费用约为2.845亿元。
(3)改造前后污水厂进水水量、水质如图1～图3、表2所示。
图1 污水处理厂进水浓度Fig.1 Influent Concentration of WWTP
图2 污水处理厂进水水量及CODCr削减量变化Fig.2 Changes of Influent Flow and CODCr Reduction in a WWTP
图3 污水处理厂旱季、雨季进水水质变化Fig.3 Changes of Influent Water Quality of WWTP in Dry Season and Rainy Season
表2 改造前后旱季雨季进水浓度对比Tab.2 Comparison of Influent Concentration in Dry Season and Rainy Season before and after Reconstruction
2.3 效果评价
评价时重点以2021年与2019年进行对比，2020年作为中间过渡，评价结果如表1所示。从整体上来说，本次雨污分流改造取得了较好成效，运行成效显著提高，环境经济效益明显，排水系统建设逐渐完善，管理管控长效机制初步形成。
2.3.1 运行成效评价
对比改造前后5个指标，2021年比2019年均有显著改善，分流改造运行成效目标完成较好。
(1)污水厂处理水量。由图2可知，分流改造后，污水厂处理水量显著增加。2019年—2021年进水总量分别为18 827 300、21 301 200、24 450 000 m3/a。相比改造前，增长29.86%，扣除2021年增加服务的2万人产生的污水量(约2 200 000 m3，考虑20%的混流情况)，增长18.18%。从水量来看，说明分流改造增大了污水的收集。
(2)污水厂进水水质。由图1可知，改造后，进水CODCr、BOD5呈整体增加趋势。2019年—2021年，进水CODCr平均质量浓度分别为166.75、201.87、225.14 mg/L，累计增长35.02%；
进水BOD5平均质量浓度分别为82.50、103.51、111.87 mg/L，累计增长35.60%，实现提质增效进水BOD5质量浓度高于100 mg/L的目标。同时，从图3及表2来看，无论是旱季还是雨季，改造后进水浓度均显著高于改造前，且旱季水质高于雨季，但改造后旱季、雨季浓度差小于改造前旱季、雨季浓度差；
改造后各年旱季浓度差和雨季浓度差均在减小。进水浓度的提高，带来了污水集中收集率的显著提高，2019年—2021年污水集中收集率分别为59.10%、78.96%、83.26%，累计增长40.88%。并且，相比水量增长，水质增长约为水量增长的2倍，也说明分流改造增大了污水的有效收集。
(3)主河道排水口污水排放率。2021年，通过现场踏勘及水质取样，主河道56个排水口中，尚有5个旱季有污水排出(氨氮质量浓度在5～20 mg/L)。相比改造前的25个有显著减少，减少了80%。末端排水口污水混流排放的显著减少说明了分流改造取得了显著效果。
2.3.2 环境经济效益评价
(1)环境效益评价。从进出城区主河道水质变化、污水厂CODCr削减量2个指标来看，分流改造取得了较好的环境效益。改造后，与进城端检测断面相比，出城端检测断面水质未恶化，且呈向好趋势。从图2来看，改造后，CODCr削减量显著增加，2019年—2021年CODCr削减量分别为2 829.27、3 963.18、5 120.01 t/a。相比改造前增长80.97%，扣除2021年增加服务的2万人产生的污染物量(约500 t)，增长63.29%。从CODCr削减量来看，分流改造大大减少了进入土壤及水体的污染物量，对服务区域环境改善起到了非常积极的作用。
(2)经济效益评价。经测算，改造前后，投入产出效率分别为25.40、40.91 kg/万元，增长61.06%，说明本次分流改造每万元投入增加的污染物收集量(以BOD5计)显著高于改造前，具有更好的经济产出效益。
2.3.3 管网系统建设评价
改造前后，建成区排水管网密度分别为16.36、18.13 km/km2，增长10.82%，高于《2020年重庆市住房和城乡建设系统统计年鉴》反映的重庆市主城区(15.1 km/km2)及渝西片区(15.66 km/km2)的平均水平。改造前后市政道路分流管网覆盖率分别为55.61%、92.17%，增长65.74%。2个评价指标的显著增加说明本次分流改造极大地完善了市政雨污管网基础设施短板。
2.3.4 管理制度评价
2019年，该污水厂所在辖区成立以区政府分管副区长为组长的污水管网建设攻坚工作领导小组，统筹推进管网更新改造工作；
建设、财政等各相关部门、辖区平台公司为成员，合力推进管网完善改造。并在原有管理制度的基础上，以查漏补缺为原则，从强化排水源头管理、过程监管及运维管理角度出发，补充出台了《关于进一步加强因工程建设需要拆除、改动、迁移排水和污水处理设施审核管理工作的通知》《关于开展城镇排水许可相关手续办理的通知》，分别对拆改移排水和污水处理设施从规划设计到施工验收及信息建档的全过程管理以及排水户的源头管理工作进行了规范；
出台了《关于进一步加强城市排水管网工程建设质量管理工作的通知》，对排水管网工程设计审查、管材、施工质量、竣工验收、抽查、内窥全过程进行相关要求；
出台了《关于城镇建成区排水管网运维职责划分的通知》《关于规范雨污分流改造范围小区内部管网管理的通知》，明确各方运维责任，加强日常维护，建立健全排水设施运行维护管理长效机制。
2.4 典型经验做法
(1)整改内容上抓主要矛盾。在排水管网系统存在的合流、混错接、破损等众多问题中，本次改造以雨污分流为主，污水集中收集率提升到83.26%，取得了较好成效。
(2)工程做法上分阶段全域实行雨污分流改造。按照“摸底调查-专项设计-分区整改-已分流小区治理-后期运营维护”的整体思路，分阶段、有重点地推进全域雨污分流改造。工作重点在于补齐雨污管网，先市政干道再支路再源头小区，实现一根污水、一根雨水管网的覆盖，基本达到分流制。
(3)分流改造率先全域进小区。针对全域排查出的385个混流小区，在重庆全市范围内，率先从阳台立管、地面雨污管道到化粪池清掏，全面、彻底地进行小区雨污分流改造。
(4)创新尝试网格化分区改造。在防止大开大挖、统一工作思路、统一标准的原则下，尝试将城区分为16个施工分区进行网格化管理，分区域精细管理保障了管网改造工作的迅速推进，提高了管理能效。
(5)率先探索建设效果量化评价。在雨污分流改造后，为及时总结和反思，聘请第三方技术团队，通过资料查阅、现场踏勘的方式，对雨污分流改造的效果进行定量化评价，实现从以前的总结工作到知道所做工作产生定量化效果的转变。
2.5 存在的主要问题
(1)雨污混流仍然存在。从图3及表2旱季、雨季水质差异来看，仍然存在雨污混流现象。分析该片区改造后管网资料，存在雨污水混接现象，雨水错接污水26处，污水错接雨水15处。
(2)管网破损等病患严重。根据CCTV资料，雨污水管道缺陷情况较为严重，共有缺陷2 325处，其中变形、破裂、沉积、障碍物等管网缺陷个数占比较高。
(3)部分排水口旱季仍有污水排出。主河道排查的56个排口中仍有5个排口(其中2个为箱涵截流)晴天有污水排出，说明仍有污水混入雨水现象。同时，对支流排水口尚未开展排查。
(4)存在上分下不分(末端截流)现象。沿河现场走访发现，前期河道治理时，对部分雨水排水口末端采取了截流甚至大截流措施，影响了上游分流效果。
3.1 结论
(1)根据雨污分流改造前后的实际情况，选取运行成效、环境经济效益、管网系统建设、管理制度4大类11个指标进行分流效果评价是可取的。
(2)总体评价结果认为，本次雨污分流效果显著。
a)运行成效上，污水厂处理水量由18 827 300 m3/a增长到24 450 000 m3/a，进水CODCr质量浓度从166.75 mg/L增长到225.14 mg/L(增长35.02%)；
进水BOD5质量浓度从82.50 mg/L增长到111.87 mg/L(增长35.60%)，污水集中收集率由59.10%增长到83.26%，提质增效效果明显；
主河道56个排水口中，旱季有污水排出的排水口数量由25个减少到了5个。
b)环境效益显著，主河道出城端检测断面水质优于进城端检测断面水质；
污水厂CODCr削减量由2 829.27 t/a增长到5 120.01 t/a。
c)经济效益较好，投入产出效率由25.40 kg/万元增长到40.91 kg/万元，本次投入产生的污染物收集效果更佳。
d)雨污分流管网系统基本建成，建成区排水管网密度由16.36 km/km2增长到18.13 km/km2；
市政道路分流管网覆盖率由55.61%增长到92.17%。
e)通过查漏补缺，基本建成了覆盖规划、建设、运维的排水管网长效机制。
3.2 下一步工作建议
(1)本次评价，相关数据时间跨度较短，建议后续加强对进水水量、水质的分析，并按照《重庆市城镇排水管网监测技术导则》，设置并不断优化收集系统监测点位、监测指标、监测方式等监测排查布局，加强多指标分析，持续关注雨污分流整改成效。
(2)针对排水管网系统当前存在的主要问题，建议科学分析，以污水更有效收集为出发点，合理评价各类问题对污水收集产生的影响。判断雨水排水口末端截流、混错接与管网病患产生的影响哪种更大、管网各种病患中哪类病患对污水收集影响更大。紧抓当前主要矛盾，下一步仍然以优先解决主要问题为主，持续推进管网改造，提升污水集中收集率，提高投入产出效率。
(3)对旱季仍有污水排出的排水口，往上游逐一溯源，进行错混接点改造。同时，针对采取了截流措施的雨水排水口，科学评价整改后，逐步打开排水口恢复其雨水排放功能，并开展支流排水口排查整改工作。在排水口排查整改时，优先解决污水量大的排水口。
(4)对今后新建项目，加强工程建设源头管控，一方面严格实施雨污分流，避免新增合流、混流；
另一方面，项目要严格落实海绵城市管控要求，在源头削减径流峰值与控制径流污染。
