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[摘要]現(xiàn)階段，合流制排水系統(tǒng)溢流污染問(wèn)題是絕大多數(shù)城市的通病?？偟膩?lái)說(shuō)，合流制溢流污染控制分為年溢流污染總量控制率、年均溢流頻次控制率、年溢流體積控制率三類(lèi)方法?；谝缌黝l次法，對(duì)長(zhǎng)沙小西門(mén)片區(qū)溢流污染控制提出解決方案。

[關(guān)鍵詞]合流制；排水系統(tǒng)；溢流污染；溢流頻次

1引言

隨著人民生活水平的提高，城市水環(huán)境質(zhì)量也倍受重視[1]。合流制排水系統(tǒng)的入河排口，在雨季時(shí)將對(duì)水環(huán)境造成巨大沖擊，當(dāng)入河污染負(fù)荷超過(guò)水環(huán)境容量時(shí)，將形成黑臭水體，嚴(yán)重影響居民的生活質(zhì)量[2]。近年來(lái)，較多學(xué)者針對(duì)合流制排水系統(tǒng)的溢流污染控制方法、評(píng)估目標(biāo)作出探討[3-4]，以城市水環(huán)境質(zhì)量為導(dǎo)向的溢流污染控制理論與體系正逐步完善[5-6]。

2合流制溢流污染的概念與特點(diǎn)

2.1合流制溢流污染的概念。城市的排水系統(tǒng)分合流制排水和分流制排水兩種。其中合流制排水系統(tǒng)是將生產(chǎn)污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一個(gè)管渠內(nèi)排除，現(xiàn)在常采用的是截流式合流制排水系統(tǒng)。這種排水系統(tǒng)是在臨河岸邊建造一條截污干管，同時(shí)截流干管處設(shè)置溢流井，并設(shè)置污水廠(chǎng)。由于有部分混合污水經(jīng)溢流后直接排人水體，成為水體的污染源而使水體遭受污染，這是它的嚴(yán)重缺點(diǎn)。截流制排水系統(tǒng)在暴雨條件下，由于大量雨水流入排水系統(tǒng)，流量超過(guò)污水處理廠(chǎng)或污水收集系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力,超出部分以溢流方式直接排放，這部分溢流混合污水就稱(chēng)為合流制排水系統(tǒng)污水溢流(CombinedSewerOverflows，CSO)。

2.2溢流污染的污染源及特點(diǎn)。雨季CSO收集了工業(yè)廢水、城市生活污水和地表徑流三種不同性質(zhì)的廢水，以及由地表徑流引起的非點(diǎn)源污染沖刷街道的固體顆粒和管道中的沉積物也匯入CSO。因此，CSO中的主要污染物包括有機(jī)物、氮磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、懸浮固體、致病微生物及重金屬等其他有害物質(zhì)。由于CSO具有非連續(xù)性、突發(fā)性、高污染等特點(diǎn)，因此較城市污水更難處理。CSO污染有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)因降雨過(guò)程中雨量的變化，流量變化很大；(2)因各地氣候、降雨量的不同，濃度變化大；(3)對(duì)某些河流溝道系統(tǒng)，在暴雨天氣時(shí)，由于地表徑流在短時(shí)間內(nèi)累積，流入溝道，在CSO過(guò)程初期，形成了污水流量的高峰值，并且由于初期暴雨對(duì)地表和溝道中累積的污染物的沖刷，形成了污染物濃度的高峰，隨著徑流量的增加，污水得以稀釋?zhuān)廴疚餄舛认陆抵疗骄?。這種現(xiàn)象被稱(chēng)作初期沖刷(firstflush)，是雨天對(duì)水體造成重大污染的主要原因。目前，我國(guó)大多數(shù)舊城區(qū)仍采用的是截流式合流的排水體制，在各片區(qū)完全實(shí)現(xiàn)分流制改造之前，合流制排水體制將長(zhǎng)期存在。截流式合流制排水體制存在的雨季溢流污染問(wèn)題，是導(dǎo)致水環(huán)境惡化、城市黑臭水體形成的主要原因。雨季溢流污染控制的主要難點(diǎn)在于找到防汛排澇同水環(huán)境治理之間的矛盾的平衡點(diǎn)，溢流污染控制措施應(yīng)根據(jù)排口具體情況因地制宜合理確定。

3溢流污染控制標(biāo)準(zhǔn)與思路

3.1溢流污染控制標(biāo)準(zhǔn)。總的來(lái)說(shuō)，溢流污染控制標(biāo)準(zhǔn)可分為三類(lèi)：即年溢流污染總量控制率、年均溢流頻次控制率、年溢流體積控制率(如圖1)。三類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)以全流域水環(huán)境容量及水質(zhì)目標(biāo)為基礎(chǔ)，以污染物總量控制為核心，在全流域統(tǒng)籌的原則下，布置全流域水污染防治的總體方案。具體來(lái)看，年溢流污染總量削減率這一標(biāo)準(zhǔn)適用于流域內(nèi)水環(huán)境容量已明確的情況，在小流域溢流污染控制方面較為適用，應(yīng)用在大流域溢流污染控制時(shí)，將面臨很大的污染調(diào)查、水量平衡計(jì)算工作。年均溢流平次控制率這一標(biāo)準(zhǔn)，適用于流域內(nèi)降雨資料齊全，且管道資料詳實(shí)，管道過(guò)流能力確定的情況。年溢流體積控制率法，即從調(diào)蓄控制入手，解決污染問(wèn)題。

3.2溢流污染控制思路?？偟膩?lái)說(shuō)，結(jié)合國(guó)內(nèi)外中心城區(qū)合流制排水區(qū)域溢流污染控制相關(guān)工程的工程實(shí)踐及解決方式，CSO污染控制主要通過(guò)源頭削減+過(guò)程控制+末端治理相結(jié)合的方式解決(圖2)。(1)源頭削減：由遠(yuǎn)期結(jié)合片區(qū)海綿城市改造及因地制宜的雨污分流改造實(shí)現(xiàn)，達(dá)到海綿城市專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃中污染物削減率需求。(2)過(guò)程控制：調(diào)整現(xiàn)有截污模式，采取多點(diǎn)、分散截污模式，沿現(xiàn)有渠系新建截污干管、溢流污染調(diào)蓄池進(jìn)行收集控制、處理。過(guò)程控制主要有3種方式：①提高排水系統(tǒng)污水截流倍數(shù)，增大污水處理廠(chǎng)的處理規(guī)模。②合流制區(qū)域?qū)嵭杏晡鄯至鞲脑?，系統(tǒng)范圍內(nèi)小區(qū)及市政道路新增污水收集及輸送管網(wǎng)。③采取新增截污干管+溢流污染控制調(diào)蓄池的方式。

4溢流頻次控制率法在工程中的應(yīng)用

4.1工程區(qū)概況。以小西門(mén)排漬泵站服務(wù)片區(qū)，本片區(qū)為建成區(qū)，已建成較為完整的市政排水系統(tǒng)，因建設(shè)年代較遠(yuǎn)，建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較低，小西門(mén)泵站匯水區(qū)域內(nèi)采用截留式合流制排水體制，截流倍數(shù)n0=1.0。受合流排水管網(wǎng)運(yùn)行模式影響，小西門(mén)排漬泵站服務(wù)片區(qū)降雨排水時(shí)段存在合流制溢流污水直排湘江的情況，尤其在泵站排水初期，出水水質(zhì)呈現(xiàn)較為嚴(yán)重的“黑”、“臟”現(xiàn)象。由于小西門(mén)排漬泵站排口位置處于湘江一級(jí)飲用水源保護(hù)區(qū)，環(huán)境影響極其敏感，降雨時(shí)段排口“黑龍事件”備受環(huán)保部門(mén)及市民關(guān)注，且其造成的黑龍現(xiàn)象被多次環(huán)保投訴。

4.2工程區(qū)截流量與溢流頻次的關(guān)系以2016年118場(chǎng)次降雨為研究對(duì)象，其特定強(qiáng)度降雨場(chǎng)次、截流量(小西門(mén)匯水區(qū)面積為0.58km2)、溢流頻次削減率如表1所示。如表1所示：當(dāng)需控制截流雨量為10mm時(shí)，則需要截流污水量為5800m3，此種工況下可滿(mǎn)足年污染溢流頻次控制率為59%，即以2016年降雨為參考目標(biāo)，截流5800m3雨水后，當(dāng)年約有59%降雨將不發(fā)生溢流。

4.3溢流頻次控制標(biāo)準(zhǔn)的確定。根據(jù)《城市黑臭水體治理-排水口、管道、檢查井治理技術(shù)指南規(guī)定》：旱天，確保各類(lèi)排水口無(wú)污水排放，雨天，有效降低排水口溢流，各地結(jié)合雨型、雨量、收納水體情況和“海綿城市”建設(shè)，具體制定溢流控制標(biāo)準(zhǔn)，原則上治理后溢流頻次應(yīng)降低50%以上。在缺少以湘江為研究對(duì)象的水環(huán)境治理規(guī)劃的條件下，目前收納水體湘江無(wú)法對(duì)小西門(mén)排口提出具體的溢流頻次控制需求，本方案結(jié)合現(xiàn)有建設(shè)條件，通過(guò)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、可行性等各方面比較，確定將小西門(mén)排口溢流頻次控制在50%以下。

4.4溢流污染頻次控制法技術(shù)路線(xiàn)。總的來(lái)說(shuō)，溢流污染頻次控制法分為以下幾個(gè)步驟。(1)調(diào)查與資料收集：首先是要獲取工程區(qū)的現(xiàn)狀管網(wǎng)資料，包括管徑、坡度、淤堵情況等；其次，需獲取當(dāng)?shù)氐牡匦?、地?shì)、不滲透率等資料；最重要的是排口出流量與降雨量的時(shí)間序列關(guān)系及典型年全年降雨量、溢流次數(shù)。(2)水質(zhì)水量模型構(gòu)建：通過(guò)基礎(chǔ)資料，構(gòu)建工程區(qū)的水質(zhì)、水量模型，模型建立后，需進(jìn)行場(chǎng)次降雨情況下的出流情況率定，以及全年降雨情況下的溢流頻次分析。(3)方案制定：根據(jù)模型及實(shí)際情況，制定源頭控制、截流、調(diào)蓄等方案，對(duì)單一方案及組合方案進(jìn)行工況模擬，并從經(jīng)濟(jì)性、適用性角度進(jìn)行論證。(4)實(shí)施與反饋：根據(jù)方案進(jìn)行項(xiàng)目實(shí)施，項(xiàng)目建設(shè)完畢后，根據(jù)運(yùn)行情況，總結(jié)方案制定、模型構(gòu)建等經(jīng)驗(yàn)。

5結(jié)論與建議

合流制排水系統(tǒng)溢流污染控制是一個(gè)比較棘手的難題，有條件的情況下，可采納年溢流污染總量控制率、年均溢流頻次控制率、年溢流體積控制率三類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行綜合論證。其中，若水環(huán)境容量無(wú)法確定，采用溢流頻次控制率法也能起到較好效果。建議在制定溢流污染控制方案時(shí)，將水質(zhì)、水量模型作為評(píng)估工具。

作者:邊兆生 蔡甜 單位:中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司