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摘要：随着社会的不断进步，城市的基础设施建设日趋完善，城市排水建设作为基础设施建设中一项至关重要的部分，其质量的好坏直接影响着我国居民生活的舒适性。调蓄池作为城市排水系统设计中的一个关键环节，可以有效控制合流制排水系统溢流的污染问题，确保城市排水系统的顺利进行。该文概括性地介绍了调蓄池的应用前景、工作原理以及去污法等内容，突出强调了调蓄池在合流制排水系统中应用的重要性。
关键词：调蓄池；合流制；排水系统
一、调蓄池在合流制污水系统的分析
在我国，许多城市的老城区在改造中，由于不能全面实施分流制排水体制，而合流制污水系统的应用造成了许多城市水体的污染，严重影响了城市的发展。因此对城区合流制排水系统的面源污染的控制成为当务之急。在合流制的控制方法、长期规划方面，欧美国家投注了大量的研究，并出台了相关的污染控制法规。加拿大多伦多市，合流制管道系统频繁出现管道溢流现象，经过多次方案的制定及规划，有效控制了合流制排水系统溢流污染问题。在我国，昆明市通过借鉴国外雨污分流方面的成功经验，并结合该市的实际情况，在维持现状排水体系的条件下，建设了17.78 km的配套管网和16座调蓄池，充分利用了污水处理厂的处理能力，并有效控制了合流制排水系统溢流污染的问题。
1.1调蓄池的工作原理
初期雨水的收集处理过程，也就是合流制调蓄池的混合污水截流过程，此过程提高了污水的截流量。
1.2调蓄池运行模式
（1）进水
当进水部位的水位比调蓄池的水位高时，雨水由进水部位进入调蓄池中的储水池，等储水池中的雨水储满后，将溢出来的水调进各个廊道中。
（2）放空
在污水排放的低峰段（比如深夜），人工操作将调蓄池放空。初步得到的雨水先使用放空泵，然后将收集到的雨水排入泵站内安置的污水管道中，进而将其送入市政污水处理管网中。
1.2调蓄池的应用优点
调蓄池在合流制排水系统的应用中，具体有五大优点。
第一，保护受纳水体，调蓄池可以受纳初期混合污水较长时间，以促使水体自行净化。在暴雨期，调蓄池储存一定溢流水量范围内足够多的雨水，有效地避免了雨水排入河道而造成的河流污染。
第二，保护现有污水处理厂运行安全，通过调蓄池的调蓄作用，可以将降雨初期的高浓度合流水进行收集，对进厂水质、水量进行调节，可防止对污水处理厂的负荷冲击，有效保护现有污水处理厂的运行安全，同时，充分发挥污水处理厂的潜力，使污水处理厂发挥最大效益。
第三，减轻排水管网压力，调蓄池在排水管网系统中的应用，能够减小排水管道的尺寸和建设费用，同时也能缩小排水泵站的建设规模。
第四，由于特殊原因，当排水管道覆盖区域以外有新汇水区域的雨污水需要依赖此管道系统排放时，排水管道与调蓄池联合使用，可接纳暴雨期大量的雨水，当超过排水管道容量，调蓄池能够接纳多余的雨水，这样便省去了排水泵站与排水管道再改造的麻烦。
第五，能够改善已有管道，如果管网系统运行已经超负荷，调蓄池可在一定程度改善管网系统运行状况，而无需改造管网系统。
1.3 调蓄池应用中污染负荷去除效果
污染负荷在调蓄池的应用下，起到了消减的效果。污染物在调蓄池的作用下，排放量减少，同时也使受到污染的水体有充足的时间进行自净。
二、调蓄池雨水处理工程实例
2.1项目概况
深圳观澜河口调蓄池2014年建成，占地面积3.27万平方米，有效调蓄容积21.9万立方米，有效水深12.83米。观澜河口调蓄池利用调蓄池上方空间，建设一座初小雨水一级强化处理设施，规模40万吨/天，主要构建筑物包括粗格栅、提升泵房、平流沉砂池、网格絮凝池、斜管沉淀池，处理观澜河初小雨截污箱涵来水，出水排放至观澜河，设计出水指标为COD、总磷和SS。污泥处理采用带式压滤机脱水。
2.2处理污水设施如何设置
2.2.1‘一级强化处理设施’是一种对污水进行简单处理的污水处理设施。调蓄池收集储存初小雨水后，通过提升泵将污染的雨水提升至一级处理设施。在这里，较脏的污水会通过格栅、沉砂、絮凝、沉淀处理后，成为清洁的尾水，再排放至观澜河，有效地削减了污染负荷；污泥通过压滤后外运异地处置。走进这座一级强化处理设施，看到主要设施与一般的污水处理厂一致，包括平流沉淀池，可以去除污水中粒径较大的砂粒；斜管沉淀池，可以通过水力条件使得污染物质与絮凝剂凝聚成较大颗粒便于沉淀；污泥提升泵房，将自流进入污泥泵房的污泥输送至污泥浓缩池进行浓缩；污泥浓缩池，功能为污泥浓缩，减少污泥脱水规模；污泥脱水车间，使含水量较大的污泥脱水，脱水后的泥饼含水率达到80%；以及加药间，配备和投放处理过程中所需的各种药剂等。
观澜调蓄池收集的污水也通过干流箱涵输送到这里集中处理。这就实现了初小雨水的调蓄和有效处理，大大削减了污染负荷。
初期雨水调蓄池一般与排水系统的雨水泵站结合布置。根据可利用建设用地的大小，可采用与泵站合建或分建的方式。不同的布置方式，对投资和施工难度会有一定的影响。分建方式为平面上将调蓄池及泵房分开布置，两座构筑物埋深均较小，基坑开挖深度较小；合建方式是将调蓄池叠放在泵房下方，尤其是在用地受到限制时常采用此种模式，叠放后基坑开挖深度加大，施工难度及施工工期相对增加，工程投资也相对增加。考虑到该工程的用地条件及现场情况，该工程拟采用分建式，即将初期雨水调蓄池及泵房分开布置，降低工程投资。其工作原理如下：晴天时排入系统的污水量较少（主要是路面冲洗水、洗车用水等），此时关闭雨水泵房进水闸门，关闭调蓄池进水闸门，开启截流污水泵，进水经泵室内的截流污水泵提升后排入相应的污水管道系统。降雨初期时，根据水位控制开启雨水泵和调蓄池进水闸门，关闭出水闸门；待调蓄池达到设定水位后，开启出水闸门，关闭调蓄池进水闸门，将雨水排至河道。待晴天根据污水系统运行情况，在系统污水量处于低谷时，启动初期雨水调蓄池的放空泵，将调蓄池内的初期雨水排放至相应的污水系统。初期雨水调蓄池可以截留初期雨水，并在雨停后将截留雨水输送至污水处理系统中，降低直接随雨水排入河道的有机物负荷，减少初期雨水对河道的污染，对保护水环境质量具有重要的意义。
沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设备，一部分进入污泥浓缩池，之后进入污泥消化池，经过脱水和干燥设备后，污泥被最后利用。以上是污水处理厂处理工艺的基本流程，流程图见下图。
（可见污水处理流程图）
2.3观澜河口调蓄池现状
观澜河干流污染治理工程—调蓄池工程属于观澜河干流污染治理工程的一部分，调蓄池工程由龙华河、观澜、观澜河口3个调蓄池组成，主要功能是削减9mm以下小雨流量峰值，减小干流截污箱涵规模，提高干流的水质保证天数。三座调蓄池设计年收集初小雨水约2800万立方米，对CODcr（化学需氧量）、BOD5（生化需氧量）、SS（悬浮物）等污染物指标设计去除率40%~45%，进一步改善观澜河水质。
2.4观澜河的水环境质量现状
观澜河企坪断面为深莞交界断面，根据《深圳市2017年人居环境监测方案》，企坪断面为一类河流断面，每月上旬采样监测一次，由深圳市环境监测中心站负责采样监测。
2017年1-4月观澜河企坪断面水质状况汇总及2017年1-4月观澜河企坪断面主要污染指标浓度监测结果见下表。
2017年1-5月观澜河企坪断面水质状况汇总
澜河企坪断面2017年1-4月主要给污染指标浓度检测结果显示，2017年1-4月均值与2016年均值相比，生化需氧量下降18％，阴离子表面活剂下降8％，氨氮上升12％，其余指标基本持平。
2017年1-4月均值中氨氮、总磷指标超标严重，均为劣V类。其中，氨氮分别达到IV类标准4.69倍，V类标准3.52倍；总磷分别达到IV类标准2.81倍，V类标准2.11倍；溶解氧除2月外，均未达到IV类标准，一月甚至未达到V类标准。阴离子表面活性剂除1月外，均未达到IV/V类标准。
由上表可见，观澜河企坪断面水质有机污染物没有超标，主要污染物为氨氮和总磷。
观澜河作为东江支流，其水质直接影响到东江水系的“水安全”。为保障东江水源安全，改善观澜河生态环境，深圳市水务局于2008年启动观澜河流域水环境综合整治项目，调蓄池工程作为该项目建设内容之一，包括龙华河调蓄池、观澜调蓄池及观澜河口调蓄池三座。调蓄池工程作为观澜河流域水环境综合整治项目一个重要组成部分，与沿河箱涵系统共同作用，肩负着汛期防洪治涝、初小雨水治理等任务。
本标包为深圳市观澜河干流污染治理工程调蓄池运行维护管理服务项目中的龙华河调蓄池和观澜调蓄池运行维护管理服务项目。
三、雨水调蓄池的分类
雨水调蓄池的位置一般设置在雨水干管（渠）或有大流量交汇处，或靠近用水量较大的地方，尽量使整个系统布局合理，减少管（渠）系的工程量。可以是单体建筑单独设置，也可是建筑群或区域集中设置。设计地表调蓄池时尽量利用天然洼地或池塘，减少土方，减少对原地貌的破坏，并应与景观设计相结合。
3.1地下封闭式调蓄池
目前地下调蓄池一般采用钢筋混凝土或砖石结构，其优点是节省占地；便于雨水重力收集；避免阳光的直接照射，保持较低的水温和良好的水质，藻类不易生长，防止蚊蝇滋生；安全。由于该调蓄池增加了封闭设施，具有防冻、防蒸发功效，可常年蓄水，也可季节性蓄水，适应性强。可以用于地面用地紧张、对水质要求较高的场合。但施工难度大，费用较高。
设计时应根据当地建筑材料情况选用结构形式。图6.2是钢筋混凝土地下调蓄池示意。国外也有用组装箱拼装式结构，孔隙率可达到90%，施工快速、简单。
3.2地上封闭式调蓄池
地上封闭式调蓄池一般用于单体建筑屋面雨水集蓄利用系统中，常用玻璃钢、金属或塑料制作。其优点是安装简便，施工难度小；维护管理方便；但需要占地面空间，水质不易保障。该方式调蓄池一般不具备防冻功效，季节性较强。
3.3地上开敞式调蓄池
地上开敞式调蓄池属于一种地表水体，其调蓄容积一般较大，费用较低，但占地较大，蒸发量也较大；地表水体分为天然水体和人工水体。一般地表敞开式调蓄池体应结合景观设计和小区整体规划以及现场条件进行综合设计。设计时往往要将建筑、园林、水景、雨水的调蓄利用等以独到的审美意识和技艺手法有机地结合在一起，达到完美的效果。作为一种人工调蓄水池，一般不具备防冻和减少蒸发的功能。对数十座城市二百多个住宅小区景观水池的调研表明，渗漏率超过50%，因此，在结构选择、设计和维护中注意采取有效的防渗漏措施十分重要。一旦出现渗漏，修复将是非常困难和昂贵的工作，尤其对较大型的调蓄池。在拟建区域内有池塘、洼地、湖泊、河道等天然水体时应优先考虑利用它们来调蓄雨水。
四、调蓄池的应用优点
（1）减少排水系统费用。在排水管网系统中使用蓄水池能够减少排水管道的尺寸及建设费用，尤其是当排水管道较长且采用重力流的工作方式时，该作用更为显著。当需要排水泵站时，还能够减小泵站的规模。但是在计算费用的同时，还要考虑蓄水池的建设、维护及运行费用。
（2）起到连接新的汇水地区和已有排水管道的作用。有时候，已有排水管道接纳新的汇水面积后，将超过管道设计规模而无法接纳暴雨期的流量。在这种情况下，可采用蓄水池接纳高峰流量，因此就没有必要再已有的管道和泵站。
（3）减轻排水管网压力，调蓄池在排水管网系统中的应用，能够减小排水管道的尺寸和建设费用，同时也能缩小排水泵站的建设规模。
（4）对已有渠道的改善。若管网系统已超负荷运行，无需对管网系统进行，建造调蓄池后，就可以解决管网系统超负荷工作的状况。
（5）保护受纳水体。蓄水池使初期混合污水在其内停留，同时能够净化水质。短期的暴雨降落时，在未达到溢流水量时，蓄水池具有足够的容量来储存雨水而不必使其立即排入渠道。
五、合流制调蓄池维护及保养
由于初期混合污水在调蓄池中停留，流入污染物将在调蓄池中沉积，因此需要对调蓄池进行不定期的清洗。在条件允许的情况下，应该使用自动冲洗水系统，但无论采用何种方式，必要时仍需进行辅助的人工清洁。下面对几种冲洗方法的优缺点进行说明，在工程设计时可进行技术经济的比选选用合适的方法。
（1）人工清洗.主要缺点是危险且费力。
（2）水力喷射器清洗。水力喷射器借助于吸气管和特殊设计的管嘴，在喷射管中产生负压，将吸入的空气和水混合。水力喷射器主要优点是：可自动冲洗，冲洗时有曝气过程可减少异味，投资省，适应于所有池型。水力喷射器主要缺点是：需建造冲洗水储水池，运行成本较高，设备位于池底易被污染和磨损。
（3）清洗设备中还有潜水搅拌器，严格地讲，潜水搅拌器并不能作为调蓄池的清洗设备，只是可以防止底泥沉积。调蓄池底泥沉积不可避免，而潜水搅拌器的使用，能够减少投资，冲洗可自动进行，对于所有的池型都能适用。使用的缺点是使用过程中，容易磨损以及被杂物缠绕，清洗效果不佳。
（4）采用移动清洗设备。在某些情况下，可使用移动式清洁设备对敞开式带有平底的大型蓄水池进行清洁，如扫地车、铲车等。然而对于地下调蓄池，因进入调蓄池通道复杂而未得到广泛应用。
（5）水力冲洗翻斗清洗，对调蓄池进行清洗的主要优点是能够自动清洗，清洗设备在清洗过程中始终处于水面上方，驱动亦无需机械或是电力驱动，冲洗强度大、速度快、节省清洗所需费用，但是水力冲洗翻斗清洗的投资较高，所以也不常采用此清洗设备。
水力冲洗翻斗的工作原理和工程示意见图3。水力冲洗翻斗横向安装于水槽上方，在工作前翻斗口向上，当需清洗水槽时，管道向翻斗内注水，当水斗注满水后，因重心偏移失稳，水斗自动翻转，斗内水体瞬间从斗口倾倒，对池底板进行冲洗，水斗则靠自重自动复位，继续进入下次冲洗进程。水力冲洗翻斗主要优点是能实现自动冲洗，设备位于水面上方，无需电力或机械驱动，水力冲洗翻斗示意冲洗速度快、强度大，运行费用省，水力冲洗翻斗主要缺点是投资较高。图三
结束语
目前，许多城市对合流制排水系统的尚不彻底，而调蓄池的应用有诸多优点，在合流排水系统向完全雨污分流系统的过程中，起到了关键作用，不仅改善了水体水质，同时也减少了其他排水设施的建设规模及费用，但调蓄池在排水管道系统中需结合客观的环境因素合理设置，才能发挥最大优势。因此，建立一个合理的雨水调蓄池对于城市的排水具有重要的意义。
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论文作者:彭军科
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第27期
论文发表时间:2018/3/1
标签：雨水论文; 污水论文; 污泥论文; 管网论文; 水体论文; 水力论文; 系统论文; 《建筑学研究前沿》2017年第27期论文;