合流制排水系统中溢流污染物控制措施浅析论文_张银辉,张颖新

合流制排水系统中溢流污染物控制措施浅析论文_张银辉,张颖新

泛华建设集团有限公司湖北设计分公司 湖北省武汉市 430014

摘要:目前,我国大多数旧城区仍采用的是截流式合流的排水体制,在各片区完全实现分流制改造之前,合流制排水体制将长期存在。截流式合流制排水体制存在的雨季溢流污染问题,是导致水环境恶化、城市黑臭水体形成的主要原因。雨季溢流污染控制的主要难点在于找到防汛排涝同水环境治理之间的矛盾的平衡点,溢流污染控制措施应根据排口具体情况因地制宜合理确定。

关键词:合流制;溢流污染;末端处理;初雨调蓄池

合流制溢流污染也称CSO,主要指排水体制为合流区的管网系统,晴天时其污水通过截流管进入市政管网系统,但雨天时溢流排放,同时将晴天沉积于管道系统的污染物一并带起,裹挟排入下游水体中,对水体造成污染的现象。目前,大多数城市建成区内管网已逐步建设完善,随着全收集、全处理工程的实施,点源污染问题已得出初步改善,雨季溢流污染目前已逐步成为影响水体水质的主要原因。

合流制溢流污染的治理主要可通过源、移、汇等污染物迁移路径的三个阶段分别对其进行处理,值得说明的是,系统性的治理措施应当是三种治理手段的联合使用。

1源头控制措施

源头控制措施主要是指对合流片区进行雨污分流制改造、海绵改造;对污染物进行源头控制。

分流制改造是彻底解决溢流污染问题的措施,但是由于建成区的合流地区多为老城区其改造难度大,其中协调量巨大、耗时长、且投资大,短期内难以实现。

源头控制的海绵改造主要是通过改变现有下垫面对初期降雨进行截流。目前社区的海绵改造工作推进较好,也取得了一定了防渍水、治污染的效果。海绵改造中还可通过更换环保型雨水篦子,对地面垃圾、树叶等较大杂物进行拦截,使其不进入管网系统中。

2迁移控制措施

污染的迁移主要指污染物从进入收集管网系统中,至最终排入受纳水体的过程。迁移过程中的治理措施主要有混错接改造、管道的定期冲洗等措施。

混错接改造本质上也是从源头上避免污水混入雨水管网中而排放,但由于其节点处于管网系统管中,因此也将其作为迁移控制措施。混错接改造的难点同分流制改造一样,需要梳理出管网系统的串接点,同时对串接管网进行废除及封堵。

溢流污染的排放的一个主要特点就是雨季时,雨水裹挟着污水并将晴天时沉积已久的污染物一同带入水体中。一般的合流制排水体系中,管道口径较大,晴天时流速非常低,因此,晴天的污染物非常容易沉积。但是,传统的排水管网中并没有设置冲洗装置,管道主要靠每半年或更长时间的人工疏捞。这样也加剧了污染物的沉积。目前,主要的管道冲洗设施有在管道中设置微型拦蓄冲洗门,一般每100米设置一套,可以通过人工设置,平时可拦蓄水量,待水位上涨到一定程度,打开冲洗门,靠水头对管道进行在线冲洗。

3汇控制措施

汇控制措施主要是指对于最终汇集的污染物在排口末端进行集中处理。根据上述分析,分流制改造完成之前,作为长期过渡措施应在末端设置控污设施,对污染物进行统筹考虑。

末端处理的难题主要在于找到防汛排涝同水环境治理的平衡点。一般最终的排口下游的水体一般为河道或者湖泊,较大的集中排口一般通过节制闸控制。对于湖泊而言,其属于封闭水体,自净能力相对较差,城中湖一般水质管理目标较高,如果开闸过早,污染物将大量倾泻入湖中;开闸太晚,容易造成上游低洼地段渍水。而对于河道而言,目前,许多排口一般为淹没出流,同样容易造成渍水。

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3.1初雨调蓄池

初雨调蓄池是末端治理的一种措施,主要通过设置调蓄池将排口雨季初期的溢流污染进行储存调蓄,雨后再将其送入污水处理厂中处理。根据863水专项中的相关研究,一般初期降雨前7mm属于重度污染,7~15mm属于中度污染,15mm以后属于轻度污染,调蓄池规模根据各地实际情况选择。此外,也有设置分散调蓄池的模式,其主要理论依据主要为:管网系统中的污染物行程较长,采取末端调蓄池可能存在管网系统中较远点的重度污染物还未送至末端调蓄池,调蓄池就已装满,因此可考虑采取沿管网设分散的小型调蓄池。该中模式目前在德国运用较多,但其存在分散设置,管理麻烦,征地协调量大的问题。总的来说,建设调蓄池造价加高,存储15mm以上的初期降雨,需至少设置数万立方。

3.2末端治理综合体

末端治理综合体主要是在没有条件设置初雨调蓄池而采取一种折中处理方案。其主要通过不同通道的设置,对不同工况的来水进行分别处理,以实现智慧型的雨污分离。其思路主要设置三条通道即:截污通道、溢流污染处理通道、行洪通道,分别对晴天污水、初期溢流污染、后期雨水分别处理。

截污通道:主要通过设置提升设施对来水进行提升,最终排入市政污水管网中。为保证提升设施的安全运行,应在前设拦截漂浮物的措施,如格栅等设备。

溢流污染处理通道:当雨季时,来水规模超过截污通道处理能力后,水位将上涨,而进入溢流污染处理通道中,目前对于溢流污染处理的主要思路是拦截较大的漂浮物。这类设备在国外有较多应用,主要可分为两类设备。

固定堰+水力滚刷:水位超过固定堰堰顶后驱动水力滚刷工作,滚刷对溢流漂浮物进行在线拦截,拦截的漂浮物储存于前部的栅斗内,当雨后水位降低时,拦截的储存漂浮物将随污水一同进入下游截流管道进行处理。该种设备的优点主要是管理简单、维护量少,纯靠水力驱动。但其亦存在,溢流堰设置容易造成对上游来水顶托等问题,因此需根据具体情况合理确定堰顶高程。此外,该设备处理能力有限,较大的处理量需要占用较大断面。

斜板拦渣器:通过水力学原理特殊设计来阻挡固体的排放。在水位上升阶段(未达到最高水位),水通过倾斜的隔板结构时,由于隔板的倾斜特殊设置,漂浮物经过隔板之间的薄片时总会被有效截留在左侧进水一侧。在最高水位运行阶段,漂浮物也总被隔板拦截在进水左侧。优点:无需电耗,通过特殊的异性结构阻截漂浮物。缺点:由于隔板的特殊结构,其单长过流能力受限。

暴雨行洪通道:该通道一般设置节制闸门,中雨通过截污通道+溢流污染处理通道基本可以满足需求,当遭遇大暴雨时,水位继续上涨,需要通过开启闸门进行排涝,该通道也是为满足地区防涝设置的必要通道。

通过三条通道的设置,可实现对不同阶段来水的分别处理,晴天时污水可全截流入管网,小、中雨时,溢流污染经过格栅的初步拦截及后续水力滚刷或斜板拦渣器的二次处理后外排,大、暴雨时,此时开闸排涝。

4结语

合流制排水系统的溢流污染的控制是一项复杂、难度较大的系统性工程,各种溢流污染措施的选择应结合各排口的实际情况,小型排口可分散就地处理,如设置小型湿地等;对于大型的合流排口,作为近期治理措施,末端设置治理综合体能够起到较为理想的效果,但其系统性的治理还需要从源、移、汇三方面入手,已实现长治久安、长效保持。

参考文献

[1]程晓波.上海市苏州河沿岸排水系统雨洪控制研究[J].中国给水排水,2012,28(13):34-37.

[2]薛英文,文倩倩.初期雨水截留池容积计算理论研究[J].中国农村水利水电,2009,07:36-328.

[3]王肖军.初期雨水调蓄池在城市排水系统中的应用[J].中国给水排水,2012,28(10):45-47.

作者简介

张银辉,张颖新,单位:泛华建设集团有限公司湖北设计分公司。

论文作者:张银辉,张颖新

论文发表刊物:《基层建设》2017年第11期

论文发表时间:2017/8/7

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