构建城市污水系统在线监测体系的作用

毛立波

(山西省城乡规划设计研究院，山西太原 030001)

1 城市污水系统现状存在的主要问题

1.1 污水系统存在的问题

我国城市现状排水体制主要有3种形式:合流制、截流制及分流制。随着经济的发展，大多数城市近年来对其排水管网进行了改造，逐渐由合流制向雨、污分流制过渡。但近年来，通过污水处理厂的进厂水质统计数据发现，很多污水处理厂进水水质低于设计值，而且雨季进厂流量经常超过了设计规模，导致污水厂处理负荷加大，出水水质受到影响，给污水处理厂的运行管理带来很多问题。

1.2 产生问题的原因

很多学者通过分析研究，认为原因如下:

1)存在雨污混接的问题。

城市的排水系统在多年建设过程中，缺少统一的规划和施工分序安排，导致城市排水设施建设时序不同以及区域建设不平衡，同时在城市污水管网建设过程中，缺少严格的监管，施工单位没有严格按图纸施工，致使雨污管道接入混乱。当城市合流制排水系统改造成截流制接入下游污水处理厂时，存在局部新建道路和城市新区采用雨污分流，而部分建筑庭院采用雨污合流，结果导致合流、分流区域难于清晰划定，城市污水收集系统产流来源及关系复杂，污水量波动较大，污水处理厂实际处理规模与理论计算的污水量差异突出。

2)存在地下水和内河入渗的问题。

我国很多城市，尤其是南方城市地下水位较高、内河密布，管道由于基础沉降、管材质量等问题，导致管道产生裂缝，致使地下水和内河渗入污水管道，使得管道流量超出设计值。

在这种情况下，采用在线监测技术对污水管网系统进行管理，日益显示出它的重要性和迫切性。

2 污水系统在线监测的作用及构建

2.1 在线监测的作用

在国外城市污水处理和排放管理实践中，监控和数据采集系统(SCADA)技术及数值模拟，已经成为城市排水在线监测技术与管理体系的标准设施。

我国把SCADA技术应用到污水管网在线监测中还处于初步阶段。采用在线监测可以起到以下作用:

1)将整个城市污水系统纳入动态管理、实时监测。该系统可以根据需要布置网络网点，全面、系统、及时地掌握排水信息，建立排水模型，充分发挥已有排水设施和资源的功能，减少资源的闲置，保护排水设施的安全使用，合理有效地制定排水建设规划。

2)建立在线监测系统，通过对污水管网排水数据的收集，可以建立历年污水量数据库。如果城市管网改造时发生管道混接的状况，或管道产生裂缝导致地下水进入管道，在线监测系统将会显示流量异常信号，工作人员将会很快找到异常点，采取相应的处置措施。

2.2 污水在线监测系统的构成

现状城市多采用SCADA系统对城区污水管网进行监测。SCADA系统具有中央监视和数据管理，集分布式数据采集、分层数据传输多种显示方式于一体等功能。

在线监测系统包括在线监测仪器、数据传输网络、数据处理、应用设施和业务信息系统。系统采用分散测控、集中管理的方式，整个系统由监控中心、若干个分散的远程测控终端RTU和通信介质三部分组成。监控中心是SCADA系统的核心，负责控制管理整个系统的运行;RTU采用微处理器或DSP的可独立运行的智能测控模块，完成各种远端现场数据的采集与处理，现场执行机构的控制以及与远程控制中心的通信。系统通过远程RTU采集管网各测控点的数据，主要为污水COD，SS值及流量等，根据需要可以增加适当站点的监测数据。经过管网管理系统处理后在显示屏直观显示各测控点状态，并可通过相关标准对监测点污水的排放进行控制。

2.3 在线监测点的布置方法

由于城市排水管网信息量大、拓扑结构复杂，因此监测点的布置选择尤为重要。通过对核心地段及关键节点进行布控监测，以污水处理厂为起点，污水泵站为中间节点，各居住区出水口为终点，管网为分支，形成自上而下的树形拓扑结构网络。以这种方式着重解决及识别关键区域，形成以点带面的发展。

污水管网水量监测点一般布置在提升泵站和重要的检查井节点，其设置应兼顾监测点的数量和监测数据的代表性，即采用较少的监测点较为全面的反映所辖区域内污水管网的排水量情况。具体选取方法如下:在污水处理厂进水井设置监测点;在污水管网各加压泵站设置监测点，以管道为路径，以检查井为重点监测目标，逐段推进至源头。

3 监测数据对现状污水系统运行状况的指导

基于监测区域不间断连续监测数据，可以建立相关数据库，通过研究旱季入流的波动规律，分析雨天工况下运行的异常。通过对监测数据的分析，可以找出发生异常情况的区域，对出现问题的区域，从泵站开始逐段排查，找到问题源头。若属于雨污混接，则改造管网，使雨水、污水各行其道;若属于管道出现裂缝，导致地下水或内河水进入管道，则确定裂缝点，及时修补或更换管道。

选择对比旱季和雨季的数据，是因为通常降雨入渗量异常增加，说明存在管道错接或管道有破裂等问题，在排水管网管理中，通常是在降雨入渗分析发现风险后进行管道的调查与评估，从而指导后续的管养和维护工作，保证管网安全稳定运行。

4 结语

建立污水管网水质在线监测系统在技术上是可行的，通过它可以掌握污水管网水量变化情况，及时对管网异常作出响应，及时有效的采取补救措施，进而保障污水处理厂的正常运行，将在污染物减排工作中发挥重要的作用。

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