长江大保护试点城市厂网一体化监测体系构建——以岳阳市湖滨片区为例

孔祥文

（上海勘测设计研究院有限公司，上海 200335）

0 引言

2018 年 1 月 16 日，在国家发改委基础司主持召开长江沿线湖北、湖南、江西、安徽四省污水处理等项目协调推进会上，作为长江经济带重要节点城市，岳阳市被确定为长江大保护首批四个试点城市之一。2019 年 2 月 12 日岳阳市政府开具了《关于委托三峡集团长江大保护岳阳市项目部先期实施中心城区污水系统综合治理 PPP 项目工程的函》，确定 PPP 项目中的湖滨管网、临港望岳路排水改造、临港安居小区雨污分流改造、东风湖清淤、东风湖青年堤调蓄池 5 个子项目先期开工建设。2019 年 3 月30 日，岳阳市中心城区污水系统综合治理工程 PPP项目先期实施工程建设动员会在东风湖建设工地成功召开，标志着长江大保护岳阳市先行先试项目取得突破性的进展，迈出实质性一步[1]。为了配合岳阳市湖滨片区厂网一体综合治理工程，探索长江大保护试点城市“厂网河（湖）岸一体”的先进排水模式，同时为长江大保护后续项目积累可持续、可复制、可推广的根本改善城市水环境质量的成果与经验，本研究在岳阳实地调研的基础上，结合在线监测和人工监测的技术手段，提出厂网一体化监测体系构建。

1 岳阳市湖滨片区概况

长江大保护岳阳市湖滨污水系统收集管网完善工程项目片区位于岳阳市中心城区西南部，区位如图 1 所示，片区西至洞庭湖，东至赶山路，北至南湖，南至新旺村，总面积共 23.02 km2，范围如图2 所示。项目工程范围包括八仙台片区，太平咀片区，以及岳阳县西北部分区域，建成区排水体制以雨污分流为主，管网普及率约为 90%，到 2021 年建成区管网普及率可达到 95%。

2 建设需求及监测目标

图 1 岳阳市湖滨片区区位图

图 2 岳阳市湖滨片区范围图

排水管网和污水处理厂是城市排水系统的重要组成部分，其安全、高效、协调运行对于保护城市水环境极为重要。厂网一体化运营不仅符合城市排水系统的特性，也更有利于城市水环境的保护。在岳阳市湖滨片区建立污水管网多指标、全过程监测的厂网一体化监测体系，能够加强对排水户的监控，及时发现偷排、漏排、入流入渗等问题并对运行风险提前预警，快速溯源定位，提升排水管网精细化管理能力，保障污水处理厂安全运行，支撑湖滨片区水环境治理及排水系统长期安全、高效的运营及管理。构建岳阳市水环境智能感知网，通过全过程、长期、有效的监测，实现岳阳市城市水环境全生命周期管理，为岳阳市智慧水务平台提供数据支撑[2]，并为长江大保护其他试点城市提供参考。基于上述需求，构建岳阳市湖滨片区在线监测网络。

2.1 加强对排水户的监管

企业偷排、漏排的短时高浓度污水，进入污水管网到达污水处理厂后，会对污水处理厂的正常运行造成冲击，导致污水处理厂非正常运行。企业偷排行为，历时短、随机性强、难以通过常规方法进行监管和现场取证。对重点排水户排水水量、水质进行在线监测，在偷排、漏排事件发生时，可快速确认排放源，及时采取有效的应急措施。

2.2 提高对事故预警预报的能力

偷排、管道坍塌堵塞、入流入渗、污水冒溢事故的发生，对环境和污水处理厂运行影响很大。城市地下污水管网错综复杂，偷排、坍塌、堵塞、入流入渗事故不易及时发现，也难以快速定位。对于重点区域、关键节点、污水冒溢点的在线监测，可以及时发现偷排、冒溢、堵塞、入流入渗等问题，提前预警，快速追溯问题源头，及时处置，尽可能降低事故损失，保障污水处理厂运行安全。通过长期在线监测数据的积累，也能够提前预测潜在隐患，避免事故的发生。

2.3 提高管网长期运行管理水平

岳阳市排水管网运行效率普遍偏低，老旧管道破损严重，部分地区存在管网混接、错接、沉降现象。污水输送能力低，易于造成管网溢流，导致环境污染。同时，外水的入流入渗，增加了污水处理厂的运行负荷。为了提高建成区污水收集水平和设备的运行效率，降低污水输送成本和运行风险，确保污水管网稳定、高效运行，需要通过实时监测数据了解管网的整体情况，及时对管网的运行状况进行评估。通过对长期积累的运行监测数据进行分析，评估管网的运行状态和运行能力，及时发现污水管网运行过程中存在的安全风险；针对堵塞、沉积、破损和入流入渗等问题，有针对性地制定日常巡检养护计划，提高整体养护管理水平；加强管网功能管理，制定有效的应急预案及预防措施，提高风险应对能力。

2.4 提高排水系统运行调度能力和安全运行水平

污水管网、泵站与污水处理厂的联合运行和统一调度，是实现厂网一体化管理新模式，是确保城市污水系统安全、高效、稳定运行的重要途经，也是城市污水处理系统运营模式发展的必然趋势。基于管网地理信息数据，结合在线监测和人工检测数据，能够充分掌握污水管网运行状况，全面掌握片区内污水管网的流量、排水户排放量、入流入渗水量、管道充满度、淤积堵塞、损坏与渗漏情况等运行信息。在充分掌握污水管网水量和水质动态变化规律的基础上，完善管网运行调度分析，及时预测及评估突发事件对于污水系统的影响，加强对泵站等设施的调控，提高管网的运行能力，维持污水处理厂各时段进厂负荷均衡，保证污水处理厂的高效、稳定运行。

3 监测体系构建

3.1 监测思路

根据污水排放收集处理过程，岳阳市湖滨片区在线监测按照厂网一体化的思路，从排放源、管网、泵站、污水处理厂全过程考虑布点方案，点位如图 3 所示。

图 3 厂网一体化监测点位

排放源监测主要针对片区内重点的排水户和小区，在其市政管网接入点安装流量计和电导率水质仪，对排水户排放的污水水量和水质进行在线监测，并进行定期人工采样检测，及时发现和定位偷排和超标排放情况，对污水处理厂安全运行及时预警。

对污水管网关键节点的流量和液位监测可以对排水户的污水排放和沿程污水接入情况进行监控，也可以支持泵站的应急调度运行[3]。

对泵站前池进行液位和水质监测、出水口进行流量监测，可以监控上游来水水量和水质，提前预报管网水量和水质异常波动，以便污水处理厂及时进行工艺调控，提高污水处理厂应对突发事件的应急能力，保证污水处理厂的高效、稳定运行。

在污水处理厂的进/出水口安装水质在线监测站，检测 COD，SS，氨氮，总磷，总氮水质指标，保障污水厂运行安全并为环保监管提供参考数据[4-7]。

3.2 监测原则

按照厂网一体化的在线监测体系构建思路，实现对湖滨片区污水管网中水量、水质实际情况全面掌控，需要进行液位、流量和水质等指标的监测，监测点的布置应体现以下原则：

1）结合实际。根据需求目标和排水系统实际情况布置监测点位，针对监测对象特性确定监测指标。

2）重点优先。监测点选择过程中，优先考虑管网关键节点和需要重点监测的区域。

3）在线监测和人工检测相结合。以在线监测设备为主，辅以定期人工检测。

4）机动轮换。根据监测目标的需要，结合监测体系整体框架，制定合理点位轮换计划。

3.3 监测方案

为满足长江大保护岳阳市湖滨片区构建厂网一体化监测体系的实际需求，监测内容主要分为排放源、分支节点、主干节点、泵站及污水处理厂等监测，共 5 个部分，整体监测布点方案如图 4 所示。

图 4 污水管网监测点分布示意图

3.3.1 监测布点汇总

为构建湖滨片区监测体系，结合片区现有监测设备实际情况，初步布设 40 台流量计、1 台多参数水质在线监测站、24 台液位计、11 台电导率水质监测仪、1 套摄像头，共计 77 台监测设备，如表 1 所示。后期将结合岳阳市智慧水务运营体系建设，逐步升级、完善、优化湖滨片区监测体系。

表 1 监测布点设计数量统计 台

3.3.2 排放源监测点

岳阳市湖滨片区共有 4 家企业，为实时监测企业排放的污水水量和水质情况，在每家企业污水排出口处分别安装 1 台流量计和 1 台电导率水质仪。在监测体系建立初期，在排口处每天人工取样 1 次，连续 1 周，之后每月定期取样 1 次，进行人工化验，对其排水水质进行定期检测，主要监测水质指标有 pH，溶解氧，电导率，COD，SS，氨氮，总磷，总氮及各企业特征污染物等指标。湖滨片区共有小区、学校和公共单位 30 个，根据现场调研的情况，污水主要是生活污水，排放量相对规律、稳定，因此采取 2 周短期定点监测，然后轮换的方式进行监测，逐步覆盖全部小区，共 2 台流量计。

3.3.3 污水管网分支监测点

对于湖滨片区内主要的 17 个污水汇水子片区，为掌握各子片区污水管网运行状况，在其进入主干管网对应的节点处安装液位计，共安装 17 台液位计。

3.3.4 污水主干管网监测点

为系统监测湖滨片区污水管网运行状况，快速聚焦出现管网异常的问题街区，根据湖滨片区污水管网拓扑结构，结合污水管网分支监测点位置，经分析，在污水主干管网选择 27 个重要节点进行流量监测，共安装 27 台流量计。

3.3.5 泵站监测点

根据设计方案，管网改造后一共有 7 个泵站。为评估泵站上游污水汇水区污水管网运行情况，在每个泵站进水口安装 1 台液位量计和 1 台电导率水质仪，出口安装 1 台流量计。在监测体系建立初期，在泵站进水口每天取样 1 次，连续 1 周，之后每月定期取样 1 次，进行人工化验，主要监测水质指标有：pH，溶解氧，电导率，COD，SS，氨氮，总磷，总氮。

3.3.6 污水处理厂监测点

在污水处理厂进水口安装 1 台多参数水质在线监测站，检测温度、pH、溶解氧、电导率、固体悬浮物、氨氮、总磷、总氮、COD 等指标。为确保水质在线监测站的运行安全，在水质在线监测站位置安装视频监控设备。在污水处理厂出口处人工水质采样检测每月定期取样 1 次，进行人工化验，监测污水处理厂污水排放情况，主要监测水质指标有：pH，溶解氧，电导率，COD，SS，氨氮，总磷，总氮。

4 结语

岳阳市湖滨片区监测体系规划建设 77 个监测点，根据污水排放收集处理过程，按照厂网一体化的思路，构建片区范围内从排放源、管网、泵站、污水处理厂的全过程的排水系统监测体系，分析流量、液位和水质连续监测数据，总结污水系统的排水规律和特征，评估片区内污水收集、偷排漏排、管网负荷与运行、入流入渗等情况，为工程建设效果的考核评估提供有力的数据支撑。经过一定时期的数据积累，不仅可以为岳阳市智慧水务平台决策支持系统的模型构建和参数率定提供重要数据支撑，还可以与模型分析结果相结合，实现污水管网全面监控。

科学、合理、有效的厂网一体化在线监测体系，是智慧水务平台建设的数据基础，也是探索长江大保护试点城市“厂网河（湖）岸一体” 的先进排水模式的首要工作之一。通过岳阳市湖滨片区厂网一体化监测构建，为长江大保护后续项目积累可持续、可复制、可推广的根本改善城市水环境质量的成果与经验。

长江大保护试点城市厂网一体化在线监测体系构建应从城市层级统一规划设计监测布点方案；结合工程进度实际情况，分阶段、分步骤实施布设监测设备；从试点城市水环境综合治理的实际需求出发，急用先建，在线监测与人工检测相结合，由定性到定量，逐步完善监测体系。