淺談雨水管排口截污的設(shè)計要點

淺談雨水管排口截污的設(shè)計要點

城市排水系統(tǒng)可分為雨水旁流系統(tǒng)和廢水收集系統(tǒng)。采用雨污分流制能有效地防止污水進入自然水體,但是由于種種原因,部分雨水管排口依然有少量污水流出。經(jīng)調(diào)查,污水主要來源有:由于施工失誤及管理等原因個別污水支管接入雨水管道;部分居民樓陽臺上未設(shè)置廢水立管,洗衣廢水經(jīng)陽臺雨水立管進入雨水管道;部分菜市場、洗車店等地方的污廢水經(jīng)雨水口進入市政雨水系統(tǒng)。雨水管道內(nèi)的污水具有以下特點:流量小、部分管底位于水面以下的排口甚至難以發(fā)現(xiàn)污水排出、排污口較分散,存在一定的環(huán)境危害性,嚴重阻礙著城市水體環(huán)境質(zhì)量的提高。隨著城市內(nèi)河水體環(huán)境質(zhì)量要求的提高,許多城市相繼對雨水管道排污問題采取相應(yīng)的治理措施。由于雨水管道內(nèi)的污水來源較廣,且污水源頭大都是建成區(qū),從源頭上進行改造不僅投資費用大、改造難度大,而且會對居民的正常生活和道路交通造成不利影響,所以目前常用措施是在雨水管道排口進行截污。1截流的混合污水。在雨水在分流制排水系統(tǒng)中,污水系統(tǒng)的規(guī)模是根據(jù)城市的污水量確定。由于對雨水管進行截污是一種臨時的、短期的治理措施,城市污水系統(tǒng)在設(shè)計時并未考慮這部分截流的混合污水量,所以截流的混合污水會對現(xiàn)有的污水系統(tǒng)帶來一定的沖擊。截流的混合污水不僅提升泵站、污水處理廠的負荷,而且會稀釋污水系統(tǒng)中的污染物濃度,對污水處理廠的運行造成不利影響。雨季時雨水管道中的混合污水的污染物濃度低,其對環(huán)境的危害性較小。雨水管道在進行截污設(shè)計時,應(yīng)在截流旱季污水的同時,需盡量限制雨水進入污水系統(tǒng),以減少對城市污水系統(tǒng)造成的不利影響。2限流裝置的設(shè)置在合流制截流中常用的跳躍式截流井、截流式槽式截流井、側(cè)堰式截流堰等并不完全適合雨水管截污,需設(shè)置限流裝置來限制雨水的進入。目前常見的限流裝置主要有旋流限流閥、限流管、限流封板、智能型截流裝置、自控截流閥等。以下從限流效果、造價、管理維護等方面比較各限流裝置的優(yōu)缺點及適用條件。2.1截流量控制裝置旋流限流閥閥腔不含任何活動部件,通過在閥腔中部形成空氣柱來減少過水截面面積以達到限制和控制截流量的目的。該裝置具有施工安裝簡單、耐腐蝕、限流精度高、維護方便等優(yōu)點。但是產(chǎn)品造價較昂貴,且產(chǎn)品的型號須由UFT公司采用專門開發(fā)的計算機程序來確定。2.2解決管道堵塞為了管道的管理維護方便,市政排水管道管徑往往≥d400,如合肥市規(guī)定市政排水管道管徑≥d500。大管徑雖然有效地解決管道堵塞問題,同時也增加了進入污水系統(tǒng)的雨水量。限流管就是在截流井和市政道路下的污水管道間采用小管徑管道連接,以減小截流的雨水量。該裝置具有造價低、構(gòu)造簡單、可防止雨水大量進入的優(yōu)點。但是采用限流管情況下截流雨水量依然較大,以10m長d300限流管為例,在0.5m水頭的壓力出水情況下,其截流量可以達到500m3/h,會對污水系統(tǒng)造成較大的影響。2.3減少進入污水系統(tǒng)的雨水通過在截流管上口設(shè)置高度等同于截流管充滿度的玻璃鋼板或PE板,增大截流管局部水頭損失系數(shù),從而減少進入污水系統(tǒng)的雨水量。該裝置具有造價低廉、構(gòu)造簡單、安裝方便等優(yōu)點,但是在采用限流管的情況下截流的雨水量依然較大,以10m長d300截流管、限流封板封住截流管進口上半部為例,在0.5m水頭的壓力出水情況下,其截流量可以達到300m3/h,會對污水系統(tǒng)造成較大的影響。2.4雨污水截流閥智能型截流裝置采用自動或遠距離控制,實現(xiàn)對截流管管口閥門的開啟和關(guān)閉,從而控制雨水截流量。該裝置具有限流效果好、安裝簡單、管理方便等優(yōu)點,但是造價昂貴。2.5污水處理廠至截污口自控截流閥由閘板、閘框、杠桿、密封板、浮球、密封圈組成,其工作原理為:晴天時由于水位比較低,截污閘門完全開啟,污水全部由截污管引至污水處理廠;降雨后,井內(nèi)水位逐漸升高,浮球也隨之不斷上升從而帶動截污閘門的逐漸關(guān)閉,截污口完全關(guān)閉之后,將杜絕雨水進入污水系統(tǒng)。該裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、管理方便、造價低、在雨水管道水位較高的情況下限流效果好等優(yōu)點,但在水位較低時,由于截污口未完全關(guān)閉,會導(dǎo)致部分雨水進入污水管道中。2.6限流裝置的選擇以上幾種限流裝置各有優(yōu)缺點,在進行截污設(shè)計時,應(yīng)根據(jù)項目的特點合理選擇一種或幾種限流裝置。旋流限流閥和智能型截流裝置對截流量的控制效果好,一般可以單獨采用;限流管、限流封板、自控截流閥造價較低,限流效果不穩(wěn)定,一般組合使用,如采用限流管+自控截流閥、限流管+限流封板等形式。3閥口斷口壓力大,排口管較低,且適用條件一般部分雨水管排口管底于水體常水位以下,在進行截污時需設(shè)置防倒灌裝置。目前常用的防倒灌裝置有鴨嘴閥、拍門、高位堰等,以下從防倒灌效果、造價、水頭損失、管理維護等方面比較各種防倒灌裝置的優(yōu)缺點及適用條件。1)鴨嘴閥。鴨嘴止回閥為橡膠結(jié)構(gòu),無機械部件,具有水頭損失小、耐腐蝕、安裝簡單、無需維護、壽命長等優(yōu)點,但是造價昂貴。2)拍門。拍門具有水頭損失小、安裝簡單、造價低等優(yōu)點,但在實際運行中存在較多問題,如渣質(zhì)沉積、泄漏大、零件變形、閥座磨損、鉸鏈銷破壞、運行狀況不良、需經(jīng)常維修更換、噪聲大等。3)高位堰。高位堰具有施工簡單、造價低廉、無需維護等優(yōu)點,但是其設(shè)置受地形條件限制,當排口管較低時,堰高較大,造成局部水頭損失較大,影響雨水管道的排水能力。以上幾種防倒灌裝置各有優(yōu)缺點,應(yīng)根據(jù)項目所在地的地勢、水位變化情況等綜合考慮選取。4截污系統(tǒng)設(shè)計方案中部某城市排水體制為分流制,具有較為完善的污水系統(tǒng)。但是由于種種原因,少量的污水進入雨水管道,造成城市內(nèi)一景觀水體污染。經(jīng)調(diào)查,該景觀水體共有10個雨水管道排口有污水流出,大部分排口管底位于水面以下,排口污水量均很小。污水主要來源有:周邊地區(qū)有個別污水管道錯接雨水管道;個別地區(qū)無污水管道,生活污水直接排入雨水管道中;菜市場等沿街店鋪的生活污水經(jīng)雨水口進入。該景觀水體位于中心城區(qū),若從源頭上對污水排放問題進行改造,不僅投資費用大、施工困難,還會影響居民的日常生活和道路交通。故確定以下改造方案:除對錯接的污水管道進行改造外,其余排污口均進行排口截污?？紤]該城市污水處理廠現(xiàn)狀已經(jīng)超負荷運行,為減輕雨季時截流的混合污水對污水系統(tǒng)的不利影響,在截流井中設(shè)置限流裝置。由于大部分排口管底位于常水位以下,需設(shè)置防倒灌裝置。經(jīng)綜合比選,確定采用機械式自控截流閥+限流管(實壁PE管)+閘閥的組合式限流裝置,采取高位堰作為防倒灌裝置。采用De315實壁PE管作為限流管,由于在截污口設(shè)有自控截流閥,不方便再設(shè)置限流封板,故在限流管上設(shè)置不銹鋼閘閥。相關(guān)設(shè)計參數(shù)如下。1)高位堰堰高的確定。為減少高位堰對雨水管道排水的阻礙影響,高位堰堰高不宜過高?？紤]到浪高、水位控制誤差等因素,確定高位堰堰高為水體常水位+0.05m。2)自控截流閥控制水位的確定?？刂扑话ㄍ耆P(guān)閉水位和開始關(guān)閉水位。完全關(guān)閉水位設(shè)置過高,將增加進入污水管道的雨水量。但防止外水水位下降后,截流井內(nèi)水因無法排除,維持高水位,導(dǎo)致自控截流閥一直關(guān)閉。綜合考慮后,確定完全關(guān)閉水位為堰頂高+0.05m。開始關(guān)閉水位應(yīng)盡量設(shè)置在低水位。當堰高低于最小運行水位差時,通過降低截流井底高的方式確保截流閥的運行水位差要求。自控截流閥示意圖見圖1。該截污項目實施一年多以來,運行效果良好,所有排口的旱季污水均截流至污水系統(tǒng)中,景觀水體水質(zhì)得到了很大的改善。雨季時截流的雨水量較小,尤其是雨量較大時,自控截流閥實現(xiàn)完全關(guān)閉,完全阻止雨水進入污水系統(tǒng)。5限流閥和高位堰的設(shè)計雨水管截污