在线监测助力排水源头排查

1.源头排查需求分析  

目前，许多城市开展了以污水厂进水浓度提升为目标的污水处理提质增效工作，也越来越意识到其中管网现状评估与问题诊断的必要性，特别是需要进行有效的定量评价【小编按：有效的定量评价是指具有代表性、可信度、准确性的定量评价结果。】。其中，源头排水户的问题是影响污水厂进厂浓度的重要因素之一，如果从源头小区排出的污水浓度就很低了，那么在市政管段做再多的修复改造也难以使得末端水质浓度达标，因此必须准确地搞清楚低浓度的原因。随着各地管网攻坚战工作的展开，源头排查工作亟待提上日程，许多城市也正在或即将开展大范围的源头排查工作。

2.在线监测在源头排查工作中的重要性  

城镇排水系统的源头排水户数量一般较大，且一个排水户可能有多个排水口，因此，源头排查工作量相当庞大。目前源头排查工作的开展一部分依靠传统的人工翻井盖排查，费时费力，且由于开井盖是瞬时动作，不一定能排查到真实情况，不具有时间代表性，具有偶然性和随机性，无法支持问题的定量分析。通过在源头排水户出口安装流量在线监测设备，可以获取1-7天的排水规律变化情况，如果配合等流量比例的水质采样化验，可以实现源头排水户问题的科学量化诊断。

源头排水户的问题类型一般可分为排水规律和浓度异常、雨水管混接污水和污水管混接雨水三类，不同的问题类型需要依靠不同的监测布点和数据分析思路进行识别和诊断。因为点位众多、数据量大、问题多样等特点，对监测数据的统计分析工作具有一定的挑战性。我们基于大量的源头监测排查实践经验，总结了一套系统性、标准化的源头监测排查解决方案，以下以实际案例为例，分类介绍各类问题的监测分析思路和具体做法。【小编：在总体思路没问题的情况下，如何能开展有效、准确的现场工作就成了约束条件，如果现场工作开展得不好，那么再好的技术路线也是空中楼阁。】    

3.三类源头排水户问题的监测排查思路  

3.1 排水规律和浓度异常  

通过源头排水户排口流量24小时连续监测，可识别其排水规律特征，判断是否符合居民生活用水习惯，对于排水规律异常点位进一步通过水质采样化验进行验证。

如某居民小区出口与市政污水管网接驳处（AQ7监测点）的排水曲线如下图所示，发现其24小时流量较为平缓，无凌晨低谷，怀疑存在外水入侵。进一步对该监测点进行水质采样化验，结果显示其COD仅为16mg/L，氨氮为5.08mg/L，水量水质数据综合表明该源头排水户存在异常。

某排水户出口与市政污水管网接驳处（BQ3监测点）的24小时流量曲线如下，数据发现从03:52至09:10期间存在异常的大流量排放现象，这与生活污水日常排放的规律明显不符，初步推测可能存在夜间非法排放的行为。为进一步验证，在夜间对其进行了水质采样化验，结果显示该时段的水样中COD高达1140mg/L，基本确定该排水户存在夜间偷排的问题。    

可见，源头排水户的流量规律异常和水质浓度异常之间往往存在一定的关联性，根据项目情况，有的优先开展水质摸排，再对异常排水户开展流量监测补充定量数据；有的则先开展水量监测，对规律异常点位进行水质化验验证，两者相互验证，可基本锁定问题排水户。

3.2 雨水管混接污水  

当前许多城市面临着源头小区雨污混接的问题，针对源头污水可能混入雨水管道的情况，通过监测小区雨水出口在旱天时是否有污水异常排出，能够迅速识别混接或偷排现象。同时，雨水出口的监测还可以作为源头小区雨污分流改造工作成果的一种检验手段。

如某居民小区出口与市政雨水管网接驳处（CQ2监测点）监测数据发现其旱天有水量，日均流量达到251m3/d，且其旱天排水特征曲线符合居民排污规律，推断存在污水混入雨水管的情况。水质采样化验结果显示COD平均浓度为203mg/L，氨氮浓度为27.11mg/L，验证了这部分混接排水属于生活污水。              

3.3 污水管混接雨水  

部分源头排水户还存在降雨时雨水混入污水管的问题，基于流量在线监测，通过统计基本数据、绘制旱天流量特征曲线、进行雨天和晴天流量特征曲线对比分析等方式，可对雨水混接情况进行识别和量化分析。

某居民小区出口与市政污水管网接驳处（DQ1监测点）在降雨期间其流量呈现出与降雨相关联的液位上升和流量增加现象。基于实测数据可绘制点位旱天排水特征曲线和降雨时流量变化曲线进行对比，结果如下图所示。该场次降雨时间从04-02 11:06至04-03 20:14，累计降雨量27mm。期间该点位的总排水量为1404m3，而其旱天特征水量为613m3，计算得到降雨入流入渗量为791m3，为旱天水量的1.3倍，存在较为严重的雨水混接情况。    

4 小结  

排水系统源头排查需要关注源头排水户污水、雨水出口的水量水质异常，根据异常表现可分为排水规律和浓度异常、雨水管混接污水和污水管混接雨水三类。

基于对项目实践的经验总结，我们计划将上述问题的分析思路和技术路线进行标准化和模块化，并在在线监测平台上研发实现排水系统源头诊断排查模块。通过与在线监测系统相关联，可实现源头排查标记、异常排水报警、流量特征对比、晴雨天自动划分、入流入渗自动计算、问题源头一张图、源头诊断报告生成等功能，解决源头排查点位众多、数据量大、分析困难等挑战，助力排水系统提质增效。