合流制排水系統雨天溢流污染控制及優化探究
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摘 要：目前，我國的大部分城市仍然保留了合流制排水系統，而合流制排水系統的復雜性、溢流過程的隨機性和多變性導致合流制溢流污染是這些城市排水系統的一個頑疾，面臨很多問題。基于此，作者結合自身工作實踐經驗，對城市合流制排水系統及雨水溢流污染控制優化提供一個清晰的思路，為解決合流制區域的溢流污染及排水能力不足等問題提供參考建議。
關鍵詞：合流制管網;溢流;污染控制;優化
中圖分類號：X703 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）17-0115-02
Abstract： At present， most cities in China still retain the confluence drainage system， and the complexity of the confluence drainage system， the randomness and variability of the overflow process lead to the confluence overflow pollution is a stubborn disease of these urban drainage systems， faced with a lot of problems. Based on this， combined with my own practical experience， the author provides a clear idea for the optimization of urban confluence drainage system and rain water overflow pollution control. The purpose of this paper is to provide reference and suggestions for solving the problems of overflow pollution and insufficient drainage capacity in the confluence area.
Keywords： combined pipe network; overflow; pollution control; optimization
雖然部分城區近年來一直在開展雨污分流改造工程，以減少合流制系統對水體的污染，但是由于部分城區排水系統較為復雜，各城市在實施雨天溢流污染控制過程中存在很多難題，舉步維艱，因此，提出雨天溢流污染的有效策略控制是本文重點探究的問題。下面通過借鑒相關學者最新研究和發達國家的經驗，闡述城鎮排水系統溢流污染控制優化策略。
1 雨天溢流與排放污染成因、特征及影響
1.1 雨天排放污染事件直接原因
目前我國城市對雨天溢流污染控制問題認識不足，未能引起足夠的重視，對溢流污染控制決策缺乏科學指導。雨天排放污染事件都是由于以下幾個原因直接導致：（1）地表徑流過程雨水挾帶污染物，初期雨水污染物濃度高，初雨直排水體對水環境污染尤為嚴重;（2）雨水匯流過程中沖起管道沉積物并隨雨水排放;（3）分流制混接錯接污水及合流制原生污水隨雨水排放;（4）截流式合流制系統截流設計標準低;（5）分流制雨水系統缺少針對性工程對策。
1.2 雨天溢流與排放污染的影響、控制必要性
如今，我國許多城市存在雨天合流制溢流污染問題，由于雨天溢流與排放污染事件具有季節性、不可預見性，污水中含有各自病原微生物及各種有毒有害物質，嚴重影響城市水環境質量，尤其對于我國南方多雨地區更為突出，因此為了能夠根本改善城市水環境質量，開展城鎮排水系統溢流與排放污染控制是非常必要的。
2 雨天溢流污染主要影響因素
2.1 降雨對溢流的影響
相關研究表明，進去合流制管道前，雨水徑流的沖刷輸送規律主要受降雨條件和場地影響?；诖?，筆者為了更加有效分析降雨對溢流的影響，通過對廣州市某停車場雨水口進行取樣調查，經過對結果分析表明，平均降雨強度越大，雨水口監測到的徑流初期沖刷越明顯。匯水面的沖刷規律及降雨條件使得管道內污染物輸送規律更為復雜。
2.2 管網對溢流的影響
合流制管網系統在長期的正常使用過程中因污水中所含各種不同的雜質，管道內產生淤積，影響污水的正常傳輸。此外管網中污水水位的不同也在一定程度上影響合流制排水系統的排水能力。目前我國一些發達的城市基本實現對旱季污水的截留處理，但雨天溢流對城區水體造成嚴重污染，另外加上一些老城區排水網管的特殊情況決定不能大面積進行合流制管網改造，針對這一實況，對于合流制管網來說，清淤是較為經濟合理且能達到較好的檢查井溢流控制效果的措施。
2.3 截流設施對溢流的影響
溢流都是由于截流管截流能力不能滿足合流制管道內雨、污混合水的流量而產生的。目前合流制系統的截流和溢流過程主要受雨型、降雨強度、截流倍數、旱季污水流量、管道系統調蓄能力和溢流井設計形式等因素的影響。
3 合流制溢流控制策略
3.1 源頭控制
雨水徑流量的匯入是合流制排水系統雨天溢流污染的根本原因，可以從水質和水量兩方面上進行面源污染控制，比如加強下墊面的清掃，最大程度減少合流制管道的潛在污染物的量，同時還可以有效調整進入管道系統的徑流總量、峰流量，以實現削減雨天溢流負荷的效果。
目前，國內學者借鑒國外先進的技術理念，注重應用低影響開發技術，主要有以下幾個方面：（1）屋頂綠化。由護根層、種植層、過濾層和蓄排水層等組成的屋頂綠化結構，通過攔截懸浮物SS和顆粒態較多的COD，有著一定的去污能力。同時，屋頂綠化利用蓄排水層進行雨水的儲存，提供自身使用。（2）植被淺溝。植被淺溝設計和布局靈巧，在某些地區經常被用來代替管道進行徑流雨水的輸送和排放，通過不斷的下滲作用減少徑流量的同時可以截留大量污染物。（3）透水鋪裝。透水鋪裝結構主要由混凝土塊和塑料網狀結構填以沙子、礫石及土壤等組成，在確保道路安全運營下，達到較好的排水效果，同時作為一種濾體，實現對顆粒污染物的有效截留。 3.2 管道系統控制
為了實現雨天溢流污染物總量削減目標，合流制溢流污染的管道系統控制主要思路是從整個系統入手，合理規劃設計管道參數，從源頭減少進入合流制系統的徑流量，采取一定措施增加截流管截流能力，實現溢流污染的控制。
?。?）優化截流倍數。截流倍數作為雨天溢流污染控制系統的一個重要參數，工程實踐一般認為，在規定的截留倍數范圍內，截流倍數越大，相對應的其污染控制效果越好，環境整體效益好，可以通過加大截流倍數實現雨污水全部截流，避免雨天溢流的產生。但是，截流倍數越大，對污水廠處理能力有較高的要求，這就意味著管道和污水廠的工程費用也要相應提高。同時，在晴天和較小降雨時這部分輸送能力和處理能力都是一定程度的浪費。所以進行截留倍數的優化要根據污水處理廠規劃設計能力、當地管網情況、經濟能力、雨天溢流控制要求來綜合考慮，在滿足環境標準的前提下，盡量選擇較小的截流倍數，對受納水體的水質和水量進行有效控制的同時實現最優的經濟方案。（2）管道沖洗。在旱時，合流制管理在長期運行的中污染物沉積嚴重，雨天時這些污染物被沖擊泛起并隨溢流進入受納水體。有關研究表明60%合流制排水管道存在沉積物，且管道中沉積物較為嚴重。針對這個現狀，晴天時加強對管道沉積物定期清洗沖洗，能夠一定程度減低溢流時污染物濃度。管道沖洗主要有人工沖洗和自動沖洗，我國目前人工沖洗一般是使用沖洗車或消防栓從檢查井向管道內注入高壓水流，達到沖洗部分沉積物的目的，但是對于管道內存在的一些較重顆粒物，難以通過人工沖洗進行清除。自動沖洗通過在管道內部安裝沖洗裝置，對管道沉積物進行定期沖洗。目前我國部分地區已有比較成熟的自動沖洗技術產品用于排水系統中。（3）末端凈化處理。對溢流污染而言，除了在源頭上進行徑流量削減、管道截流倍數的優化等措施外，還需要選擇合適高效的后續處理設施控制雨天溢流污染。下面主要介紹以下2個措施：a. 旋流分離器，旋流分離器近年來被較廣泛的應用于溢流污染控制，其原理主要是通過在溢流污水排放到受納水體之前進行預處理裝置的安裝。旋流分離器的去除效果良好，經旋流分離器處理后的污水水質得到較大改善。b. 快速過濾池，雨天溢流末端處理的裝置除了要滿足大流量的污水迅速通過，還要具備良好的處理效果。普通的快濾池一般占地面積大，配套裝置多，成本高。針對這一情況，目前市面針對雨天溢流污染特點開發一種用于大水量快速處理的懸浮快濾池，采用輕型的小顆粒懸浮濾料作為過濾載體，從而達到凈化污水的目的。
4 工程優化設計分析
4.1 工程優化設計分析
某城區為合流制排水系統，大多網管失修已久，受納水體雨天溢流污染嚴重，為了結合該城區合流制區域改造，現計劃建設多座雨天溢流調蓄池，擬建調蓄池的位置均選擇在匯水區下游的溢流口附近。
4.2 設計目標
實現收納水體的污染物有效控制，實現對暴雨期超過截流管截流能力的污水進行暫時儲存，處理后回用或排入水體。
4.3 調蓄池規模
雖然調蓄控制技術見效快，但由于占用較大地下空間，加上建設和運行維護費用較高，所以進行調蓄池規模的合理設計是關鍵，本設計中主要參考《建筑與小區雨水利用工程技術規范》中初期徑流棄流量取值，參照下墊面實測收集雨水的COD、SS、色度等污染物濃度確定。根據以上資料，確定該地區初期雨水徑流厚為4mm，得出匯水面積大約727hm2，初期雨水量為29080m3，確定調蓄池規模為30000m3。
4.4 調蓄后初期雨水的處理方式
由于該市城區已有建成的污水處理廠長期處于超負荷運行狀態，且周邊無用地供廠區擴建，所以該項目設計建設一條管徑為D1000的污水連通管，將初期雨水接至距離較近且能滿足增加初期雨水處理量需求的第二污水廠進行處理，達標后排放。
4.5 截流系統規模確定
為了實現土地資源有效節約，本項目調蓄池和提升泵站規劃在綠化用地內。同時根據該項目的截污系統運行需求，設置了4座閘閥。雨水截流箱涵設計流量按照重現期P=0.33a時箱涵匯水面積為5.0km2確定。調蓄池規模按照B*L*H=125m*60m*4m的尺寸設計。
4.6 運行方式
該項目在未降雨期間以及降雨量較小時進行所有閘門的關閉，初期雨水提升泵站停運，調蓄池排空，雨水和污水通過污水泵站抽排。
5 結束語
合流制排水系統雨天溢流污染控制應從全局考慮，進行系統性決策，按照“源頭削減、過程控制、末端處理”的原則，因地制宜，從專業規劃層面以削減排入受納水體的污染物總量為控制目標，并充分考慮各子系統合理匹配，同時改造設施不能局限于管道，還需加強基礎設施的改造優化，多管齊下，確定最優的技術措施和方案，實現城市水質的提升。
另外在以上的優化策略中，通過建立調蓄池進行污染控制，調蓄池污染控制是一項較為復雜的工程，其改造方案的制定需要在綜合評估合流制排水系統現狀的基礎上，通過多系統、多部門、多專業的協調配合下進行，尋求最優方案。
參考文獻：
[1]張克然，姚紅.市政針對合流制污水管道提出八大改良措施[N].廣州：南方日報，2006.
[2]北京市市政工程設計研究總院.給水排水設計手冊（第二版）[M].北京：中國建筑工業出版社，2004.
[3]韓蕓，彭黨聰，許瑋，等.合流制管道溢流水質分析及特性研究[J].西安建筑科技大學學報：自然科學版，2007，39（6）.
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