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上海主城石洞口、竹园和白龙港3个片区新增水量一方面来自旱季污水量的增加,另一方面来自降雨的截流水量,汇总如表7所示。
由表7可知,当上海主城区污水处理厂除旱季污水量外仅需负责处理初雨截流量时,三大片区污水处理能力总需求955万~990万m³/d,远远大于现状总设计规模,与现状进厂最大水量及《上海市污水处理系统及污泥处理处置规划(2017-2035年)》中的规划水量基本相当;当上海主城区污水处理厂除旱季污水量外,需负责处理所有的降雨截流水量时,三大片区污水处理能力总需求1 228万~1 263万m³/d,远远大于现状总设计规模。
3能力提升建议
3.1国外城市经验
通过对国外东京、首尔、新加坡等典型国际城市排水系统调研,以及美国底特律、芝加哥斯蒂克尼、波士顿鹿岛、洛杉矶亥伯龙等4座大型污水处理厂等运行经验分析,总结获悉国际典型城市排水系统的经验如下:
(1)排水系统现状。
国际典型城市(如韩国首尔、新加坡和日本东京中心发达地区)污水收集率已达100%,上海污水收集率为93%,尚存在一定差距;在供、排水规模对比方面,采用合流制排水系统的典型国际城市(如韩国、日本等)污水处理量普遍大于自来水供应量,而上海污水处理量小于自来水供应量;国际典型城市整体污水设计处理量均包含部分降雨截流水量,设计处理量普遍达到了污水实际处理量的1.3倍以上,上海目前为1.03倍左右,还存在较大差距。
(2)处理水量规模。
对比旱、雨季处理规模,美国4座大型污水处理厂的一级处理规模基本都达到了二级处理规模的两倍以上,在雨季工况下,面对超出二级处理规模的水量,采取了仅进行一级处理后排放的处理方式。各大型污水处理厂均具有一定调蓄功能,系统安全性较高,可减少不确定因素造成的溢流,美国4座特大型污水处理厂均编制有远期污水溢流控制计划(Long term CSOs Control Plan/SSOs Control Plan),以期在未来逐步减少污水溢流量。
(3)水质排放标准。
美国大型污水处理厂采用“州政府制定的共性指标+各厂制定的个性指标”的水质排放标准形式,据各州水质情况和污水处理厂技术条件,各污水处理厂制定不同的水质监测指标,并颁发排放许可证;尾水浓度限值据处理工艺、受纳水体水质目标等因素有所不同。
(4)运行监管机制。
美国大型污水处理厂采用特定的尾水排放口来排放雨季处理尾水,达到便于监管目的;污水处理厂不同尾水排放口的污染物排放限值不尽相同,形成了“晴雨不同标”的运行机制。
3.2能力提升建议
基于上海主城区污水处理现状,借鉴国际典型城市较好经验,对上海主城区污水处理厂的能力提升建议如下:
(1)污水系统多元调蓄。
上海主城区排污水系统通过前端设置调蓄池和调蓄管道、合流制地区雨水泵站提高截流倍数、分流制地区雨水泵站增加截留设施等措施,努力做到旱季全收集全处理,雨季多收集多处理,以形成污水系统的多元调蓄模式。
(2)污水处理厂能力提升。
在处理水量方面,应有效应对降雨大水量,减少溢流量,据预测,若上海主城区降雨初期雨水全处理的水量达到约为旱季污水量的1.5倍、降雨截流水量全处理的水量达到约为旱季污水量的1.85倍以上时,则基本可填补的污水处理厂的处理能力缺口。据此,在污水处理厂应预留足够的调蓄容积,以应对水量波动,给未来发展留有余地。在处理工艺方面,建议应采取有效的工艺组合和灵活调配,以应对进厂水质波动,保证瞬时达标。在污水检、维修方面,建议污水处理厂处理能力应留有余量,以满足污水处理厂检、维修时处理余量需求。
(3)污水处理厂建设标准优化。
基于全收集、全处理的理念,要求污水处理厂进水旱季全部处理,达到一级A的排放标准;在雨季时,对于超量截流水体,以污染物的总量削减为目标,采取“晴雨不同标”机制,在不同的尾水排放口实施不同的监管标准,对于特定的尾水排放口适当放宽排放标准,用于排放通过一级强化等措施处理的超量截流雨污混合水,最大程度削减污染物。
4结论
(1)通过对2015~2017年上海主城区各污水处理厂运行数据分析,为了保证高峰时出水水质瞬时值达标,若采用进水量最大值作为污水处理能力需求值,则上海主城区污水厂进水现状规模上限石洞口、白龙港、竹园片区分别为67.38万m³/d、421.33万m³/d、510.24万m³/d,总量为998.95万m³/d。
(2)通过测算,当上海主城区污水处理厂除旱季污水量外仅需处理初雨截流量时,3大片区污水处理能力总需求955万~990万m³/d,远大于现状总设计规模,与现状进厂最大水量及污水专业规划水量基本相当;当上海主城区污水处理厂除旱季污水量外,还需处理所有的降雨截流水量时,3大片区污水处理能力总需求1 228万~1 263万m³/d,远大于现状总设计规模,3大片区污水处理能力有待进一步提升。
(3)基于上海主城区污水处理现状和国际典型城市较好经验,建议上海主城区污水处理厂能力提升需通过污水系统多元调蓄,做到旱季全收集全处理、雨季多收集多处理;通过污水处理厂处理能力达旱季污水量1.85倍以上,做到有效应对降雨大水量、减少溢流量;通过“晴雨不同标”等监管方式,优化污水处理厂建设标准,做到合理监管与最大限度保护水环境的协调统一。
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