調(diào)蓄池在合流制排水系統(tǒng)中的應(yīng)用

調(diào)蓄池在合流制排水系統(tǒng)中的應(yīng)用

0城市發(fā)展中的污染防范中國(guó)許多城市采用了完整的排水系統(tǒng)。雨水期間，廢水中的大量污染物和廢水流入河流、湖泊和其他水域。受影響水體污染的負(fù)荷增加，污染嚴(yán)重，環(huán)境質(zhì)量下降。上海黃浦江、蘇州河的合流制排水系統(tǒng)溢流(CSO)污染問(wèn)題,北京、廣州、武漢等許多城市也屢屢發(fā)生CSO的污染事件,嚴(yán)重制約城市的可持續(xù)發(fā)展。而控制城區(qū)合流制排水系統(tǒng)的面源污染、削減污染負(fù)荷,是解決問(wèn)題的當(dāng)務(wù)之急。歐美國(guó)家對(duì)合流制的長(zhǎng)期規(guī)劃、控制方法等進(jìn)行了大量研究,并制定出一系列的指導(dǎo)措施。美國(guó)不僅出臺(tái)了關(guān)于CSO污染控制的一系列法規(guī),并采取了相應(yīng)的具體措施,費(fèi)城在溢流口采用充氣式橡膠堰,減少70%的溢流量;加拿大多倫多市,合流制管道系統(tǒng)平均每年要發(fā)生50~60次的合流制管道溢流現(xiàn)象,通過(guò)各種規(guī)劃方案和成立評(píng)估小組來(lái)控制CSO污染;日本東京制定了合流制排水系統(tǒng)環(huán)境目標(biāo)改善方案,污染物負(fù)荷削減量為202.1t/a。隨著城市截污處理系統(tǒng)日趨完備,在合流制污水溢流口處設(shè)調(diào)蓄池,截留部分合流制排水系統(tǒng)污染物,成為合流制排水系統(tǒng)面源污染控制的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。1蓄水站的工作原則、類(lèi)型和功能1.1溢流調(diào)蓄池分鹽系統(tǒng)水質(zhì)觀察和設(shè)計(jì)CSO含有生活污水、工業(yè)廢水、雨水,以及晴天時(shí)形成的腐爛的溝道底泥,其中含有大量的污染物,直接排放造成水體嚴(yán)重污染。合流制系統(tǒng)采用溢流調(diào)蓄池工作原理如圖1、圖2[1、2]所示。在降雨期間收集部分初期雨水,然后在降雨停止后,將這部分污水輸送至排水管道、泵站或者污水處理廠。因此合流制調(diào)蓄池的主要作用是截流初期混合污水,提高合流制系統(tǒng)截流倍數(shù)[3、4]。1.2池前溢流和池下溢流調(diào)蓄按在線/離線可分為在線調(diào)蓄和離線調(diào)蓄,如圖3所示。按溢流方式可分為池前溢流和池上溢流;根據(jù)調(diào)蓄池與管線的關(guān)系,調(diào)蓄池又可分為與管道并行連接和管道串聯(lián)兩種。1.3調(diào)蓄池的處理在污水廠建設(shè)調(diào)蓄池,在很多程度上能控制CSO的排放量,并且起到調(diào)蓄凈化的效果,通過(guò)對(duì)不同國(guó)家和地區(qū)調(diào)蓄池處理技術(shù)的研究成果,分析調(diào)蓄池得出的功能應(yīng)用,如表1所列。根據(jù)美國(guó)環(huán)境保護(hù)局Whipple和Hunter等專(zhuān)家研究,調(diào)蓄池可以去除TSS:50%~70%;TP:10%~20%;TN:10%~20%;有機(jī)物:20%~40%;鉛:75%~90%;鋅:30%~60%;碳化氫:50%~70%;細(xì)菌:50~90%。可見(jiàn)調(diào)蓄池將截流的合流污水進(jìn)行調(diào)蓄,不僅可以緩解水體沖擊負(fù)荷、保證污水廠的處理效果,能提高截流量、減少合流污水排放對(duì)水體的污染,同時(shí)還可以減小截流管道的管徑,在控制溢流污染上貢獻(xiàn)很大。近20a來(lái)也已經(jīng)在德國(guó)、丹麥和日本等國(guó)得到廣泛應(yīng)用。2調(diào)節(jié)儲(chǔ)水池的設(shè)計(jì)和優(yōu)化2.1調(diào)蓄池容積分析國(guó)內(nèi)外對(duì)溢流雨水調(diào)蓄池的研究已經(jīng)比較成熟,調(diào)蓄計(jì)算方法也已應(yīng)用到各項(xiàng)工程實(shí)踐中。而調(diào)蓄池容積是調(diào)蓄池設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,需要考慮所在地區(qū)的降雨強(qiáng)度、雨型、歷時(shí)和頻率、水管道的設(shè)計(jì)容量等因素,表2為不同國(guó)家和地區(qū)調(diào)蓄池的調(diào)蓄容積計(jì)算方法。由表2可見(jiàn),調(diào)蓄池計(jì)算方法不盡相同,在計(jì)算調(diào)蓄池容積時(shí),主要從城市雨水利用的角度出發(fā),對(duì)合流污水調(diào)蓄的不同方式及調(diào)蓄的方式、有無(wú)滲透、溢流做法等條件進(jìn)行分析,選擇適合各城市調(diào)蓄池的計(jì)算方法。2.2調(diào)蓄池的沖洗處理初期雨水徑流中攜帶了地面和管道沉積的污物雜質(zhì),調(diào)蓄池在使用后底部不可避免地滯留有沉積雜物、泥沙淤積,如果不及時(shí)進(jìn)行清理,沉積物積聚過(guò)多將使調(diào)蓄池?zé)o法發(fā)揮其功效。因此,在設(shè)計(jì)調(diào)蓄池時(shí)必須考慮對(duì)底部沉積物的有效沖洗和清除。調(diào)蓄池的沖洗方式有多種,各有利弊,如表3所列。在工程設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)不同沖洗方式的優(yōu)缺點(diǎn),進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)的比選,選擇合適的沖洗方式,保證調(diào)蓄池的正常運(yùn)行。但無(wú)論采用何種方式,必要時(shí)仍需進(jìn)行輔助的人工清潔。2.3調(diào)蓄池優(yōu)化措施為改變傳統(tǒng)調(diào)蓄池從單一的調(diào)蓄儲(chǔ)存功能,增加到調(diào)蓄儲(chǔ)存與過(guò)流處理并用,并形成集成化的控制,提高系統(tǒng)調(diào)蓄池的調(diào)蓄功能,已開(kāi)展了一系列對(duì)調(diào)蓄池優(yōu)化的研究,形成一批研究成果并已在工程上得到廣泛應(yīng)用。2.3.1多功能雨水調(diào)蓄多功能調(diào)蓄池是在長(zhǎng)時(shí)間的雨季時(shí)可儲(chǔ)存雨污水,防止洪澇災(zāi)害的蓄水池,而在非雨季或沒(méi)有大的暴雨時(shí),這些設(shè)施可以全部或部分地正常發(fā)揮城市景觀、公園、綠地、停車(chē)場(chǎng)、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)、市民休閑集會(huì)和娛樂(lè)場(chǎng)所等多種功能。張燕通過(guò)分析北京延慶媯河景觀公園多功能雨洪調(diào)蓄設(shè)施的可行性,指出多功能雨洪調(diào)蓄不僅增加可用水資源,緩解城市嚴(yán)重的缺水局面,還能削減洪峰流量,保障城市防洪安全,改善城市環(huán)境,充分利用土地資源。車(chē)伍等簡(jiǎn)略地論述這種設(shè)施在國(guó)外的應(yīng)用情況,并以北京為例,討論了多功能雨水調(diào)蓄措施在北京和我國(guó)其他城市的推廣應(yīng)用情況。黃民生等對(duì)下凹式綠地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究表明:下凹式綠地面積比例僅為5%~15%,在下凹深度0.1~0.3m的情況下依然能夠蓄滲8%~75%的雨水徑流,CODcr、NH3-N、TP的平均去除率分別達(dá)到44.4%,56.6%和42.3%,平均去除率都在40%以上,可看為一個(gè)小型的調(diào)蓄池。日本千葉縣的長(zhǎng)津川調(diào)蓄池,在枯水期,景觀池中的水位于常水位,可作為人們休閑娛樂(lè)的場(chǎng)所;在豐水期,當(dāng)暴雨來(lái)臨時(shí),此時(shí)的游戲廣場(chǎng)、草坪廣場(chǎng)作為雨水調(diào)蓄滲透塘進(jìn)行蓄水,暴雨過(guò)后儲(chǔ)蓄的雨水下滲,在削減洪峰流量的同時(shí)補(bǔ)充地下水源。2.3.2蓄池泵站組合系統(tǒng)廈門(mén)機(jī)場(chǎng)路雨水泵站項(xiàng)目中通過(guò)將雨水調(diào)節(jié)與泵站抽排有機(jī)地結(jié)合起來(lái),與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法相比,提高了系統(tǒng)的雨水調(diào)蓄功能,并降低了泵站造價(jià)。陳書(shū)玉等研究了上海北外灘地下敞開(kāi)式調(diào)蓄池泵站組合系統(tǒng)可方便合理地實(shí)現(xiàn)收集管道調(diào)蓄容量利用、調(diào)蓄池調(diào)蓄、截流系統(tǒng)截流、運(yùn)行模式優(yōu)化相結(jié)合。對(duì)蘇州延岸大泵站建設(shè)雨水調(diào)蓄池是削減蘇州河排江污染負(fù)荷的重要工程,通過(guò)對(duì)成都路調(diào)蓄池試運(yùn)行研究,估算每年可削減成都路泵站排江量50%以上,削減CODcr11.53t、SS4.76t。李田等針對(duì)上海市蘇州河沿岸排水系統(tǒng)雨天出流的特性,提出了調(diào)蓄池形式優(yōu)化選擇的策略:對(duì)于存在一定初期效應(yīng)且沉降性能差的合流制系統(tǒng)采用存儲(chǔ)池;而對(duì)于基本無(wú)初期效應(yīng)、出流中污染物沉降性能好的分流制系統(tǒng)采用存儲(chǔ)-沉淀池。3調(diào)蓄池的設(shè)計(jì)調(diào)蓄池可