不同排水體制對內秦淮河污染負荷的比較分析

錢鈞等

摘要排水體制和管網系統(tǒng)是城市基礎設施建設的重要組成部分，不同排水體制對流域水環(huán)境污染存在明顯差異。理論計算結果表明，在秦淮河流域分流制條件下，中雨時，分流制雨水中COD負荷約是合流制溢流污水的2～3倍；而大雨時，合流制溢流污水與分流制徑流雨水負荷相近。總之，分流制雨水徑流污染不容忽視，合流制溢流污水污染應結合降雨強度及其他因素綜合考慮。

關鍵詞排水體制；內秦淮河；污染負荷；比較

中圖分類號S181.3文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）14-04367-04

Comparative Analysis of Different Drainage Systems for Pollution Load of Internal Qinhuai River

QIAN Jun，ZHU Liang et al （Qinhuai River Water Conservancy Project Management Office in Jiangsu Province，Nanjing，Jiangsu 210001； College of Environment，Hohai University，Nanjing，Jiangsu 210098； Key Lab of Integrated Regulation and Resources Development of Shallow Lake of Ministry of Education，Hohai University，Nanjing，Jiangsu 210098）

Abstract The drainage system and network system is an important part of urban infrastructure construction，it exists obvious difference from different drainage system in water environmental pollution of river basin.Theoretical calculation shows that in Qinhuai River，under the separate system，the total annual average COD and NH3N into the river were 1 057.2 t，15.9 t，respectively，and 51.0%，48.4% comes from runoff of moderate rain； Under the combined system，the total annual average COD and NH3N into the river were 1 517.6 t，29.9 t，respectively，and 82.2%，74.9% comes from the sewage overflow under heavy rain.Comparative analysis shows that there is no obvious difference was found between each section of NH3N load under the different drainage system and three kinds of rain type； mainly the different of COD load in the moderate rain； the COD load of rain under the separate system is about 23 times as the combined sewage overflow； and in the heavy rain； the NH3N，COD load of these two systems are similar.In a word，we should not ignore the rainwater pollution of separate system，and take the rainfall intensity and other factors into account for the overflow sewage pollution confluence system.

Key words Drainage system； The internal Qinhuai River； Pollution load； Comparison

秦淮河有南北兩個發(fā)源地，北源句容河，長110 km；南源溧水河，長78 km，兩河在江寧區(qū)方山街道西北村交匯成秦淮河干流，在下關區(qū)三汊河匯入長江。秦淮河在通濟門分兩支，一支是素有“十里秦淮”[1]美譽的內秦淮河；另一支是繞道南城墻外向西流的外秦淮河。

伴隨著社會經濟的發(fā)展和環(huán)境污染的加重，中國正面臨著嚴峻的水環(huán)境污染問題，主要是由于污水處理設施和排水系統(tǒng)滿足不了城市的快速發(fā)展[2]。內秦淮河穿梭于南京老城區(qū)，是城市人文及社會環(huán)境的保護重點，其中城市排水體制和管道系統(tǒng)是城市基礎設施的重要組成部分[3]，是秦淮河水污染控制的重要環(huán)節(jié)。城市排水系統(tǒng)主要分合流制和分流制兩種，其中合流制排水系統(tǒng)是將生產污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一個管渠內排出，現(xiàn)很多已改造為截流式合流制排水系統(tǒng)[4-7]，即旱天污水全部截留至污水廠，但問題在于雨天易產生溢流污水。分流制是污水與雨水分別在各自管道內排出，污水全部截留至污水廠處理后排放，雨水則是就近排入水體。早在20世紀初，中歐地區(qū)約有70%的地區(qū)排水系統(tǒng)采用合流制[8]。近年來，很多專家學者研究認為合流制溢流排放是地表水污染的重要源頭，同時存在雨水對污水處理廠的沖擊負荷，很多城市地區(qū)將合流制改成分流制，但同時也暴露出一些污染問題，即大量徑流未經處理直接排入河流、湖泊等水體中，造成河流、湖泊的富營養(yǎng)化或其他污染，嚴重影響了居民的生活和城市的建設發(fā)展[9]。因此，就受納水體的水質而言，分流制系統(tǒng)不一定總是最佳選擇[10]。該研究主要結合我國合流制排水系統(tǒng)溢流污染與分流制雨水徑流污染特性，對內秦淮河流域不同排水體制下的污染負荷作比較分析，這將對有效地控制城市河道污染、排水體制選擇及水生態(tài)景觀效應具有重要意義。

1理論計算方法

2計算結果分析

2.1分流制雨水徑流及污染負荷分析城市雨水徑流污染是面源污染的一種。近年來，我國城市污水處理廠建設加快，污水處理率不斷提高，在點源污染治理不斷完善的過程中，城市降雨徑流污染逐漸成為城市水環(huán)境污染的主要來源之一。城市降雨徑流污染是指累積于城市地表的污染物在降雨徑流的沖刷搬運下，進入受納水體而形成的水環(huán)境污染問題[11]。

分流制排水是將污水和雨水分別在各自管道內排放，其中污水全部進入污水處理廠處理，雨水就近排入水體。因此，分流制排水體制對河流水環(huán)境的污染主要是雨水徑流污染，是指在降雨過程中，雨水及所形成的徑流流經城市地面、建筑物、綠化帶等，沖刷、聚集了一系列污染物，如有機物、油類、鹽分、氮、磷、有毒物質及雜物等，隨之排入河流、湖泊等受納水體，污染地表水或地下水。其污染負荷指某一匯水面積上匯集到雨水管中的雨水全部排入水體帶來的污染物量。內秦淮河河段及相關匯水區(qū)域見圖1。

圖1內秦淮河各河段匯水面積分流制條件下，雨水與污水互不影響，降雨量決定稀釋污染物的水量，降雨歷時決定污染物被沖刷的時間，也決定降雨期間的污染物向地表輸送的時間，降雨強度決定淋洗地表污染物的能量大小[12]。內秦淮河流域分流制雨水徑流及污染負荷計算結果如表2所示。2.2合流制溢流污水及污染負荷分析這里的合流制是指截留式合流制排水系統(tǒng)。截留式合流制排水系統(tǒng)在暴雨或融雪期條件下，由于大量雨水流入排水系統(tǒng)，流量超過污水處理廠或污水收集系統(tǒng)設計能力，超出部分以溢流方式直接排放，這部分溢流混合污水就稱為合流制排水系統(tǒng)污水溢流（CSOs）[15]。合流制污染負荷指某一匯水面積上匯集到排水管中的雨污水的溢流部分排入水體帶來的污染物量，小雨時，合流制管道很少或不會發(fā)生溢流，此時溢流帶來的污染物量相當小，甚至為零[3]。

內秦淮河流域合流制雨水徑流及污染負荷計算結果如表3所示。表3的計算結果表明：當小雨時，只有香林寺溝、北段、珍珠河三段出現(xiàn)微小流量的溢流，其余河段均不產生污水溢流。當中雨和大雨時，所有匯流河段都產生污水溢流現(xiàn)象且大雨時的溢流量約是中雨的5倍。3結論

通過比較分析，得出以下結論：①同一排水流域，總之，城市排水體制的選擇應綜合考慮影響因素，從環(huán)境效益和經濟效益兩個方面綜合分析，將城市已有的合流制排水系統(tǒng)改為分流制應認真考慮，慎重選擇，而采用和維持原有的合流制排水系統(tǒng)，同時對合流制溢流污水采取一定的處理措施將可能成為一種更為合適的可選方案。

參考文獻

[1] 南京秦淮河[EB/OL].http：///baike.baidu.com/subview/33559/10064215.htm.

[2] BAI H，ZENG S Y，DONG X，et al.Substance flow analysis for an urban drainage system of a representative hypothetical city in China[J].Front Environ Sci Eng，2013，7（5）：746-755.

[3] 劉翠云，車伍，董朝陽.分流制雨水與合流制溢流水質的比較[J].給水排水，2007，33（4）：51-54.

[4] LI S S，YUAN Z W，BI J，et al.Anthropogenic phosphorus flow analysis of Hefei City，China[J].The Science of the Total Environment，2010，408（23）：5715-5722.

[5] YUAN Z W，LIU X，WU H J，et al.Anthropogenic phosphorus flow analysis of Lujiang County，Anhui Province，Central China[J].Ecological Modelling，2011，222（8）：1534-1543.

[6] LIU J，WANG R，YANG J.Metabolism and driving forces of Chinese urban household consumption[J].Population and Environment，2005，26（4）：325- 341.

[7] LINDQVIST A，VON MALMBORG F.What can we learn from local substance flow analyses？ The review of cadmiumflows in Swedish municipalities[J].Journal of Cleaner Production，2004， 12（8/10）：909-918.

[8] BUTLERD，DAVIES J W.Urban Drainage[M].Second Edition.London：Spon Press，2004.

[9] 李養(yǎng)龍，金林.城市降雨徑流水質污染分析[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，1996，9（1）：55-58.

[10] BROMBACH H，WEISS G，F(xiàn)UCHS S.A new database on urban runoff pollution：comparion of separate and combined sewer systems[J].Water Science and Technology，2004，51（2）：119-128.

[11] 李立青，尹澄清，孔玲莉，等.2次降雨間隔時間對城市地表徑流污染負荷的影響[J].環(huán)境科學，2007，28（10）：2287-2293.

[12] LEE J H K，BANG W，KETCHUM L H，et al.Firot flush analysis of urban storm runoff[J].The Science of the Total Ehvironment，2002，293：163-175.

[13] 李賀，張雪，高海鷹，等.高速公路路面雨水徑流污染特征分析[J].中國環(huán)境科學，2008，28（11）：1037-1041.

[14] 張淑娜，李小娟.天津市區(qū)道路地表徑流污染特征研究[J].中國環(huán)境監(jiān)測，2008，24（3）：65-68.

[15] 金苗，陳霆.城市合流制排水系統(tǒng)溢流的污染特性分析[J].山西能源與節(jié)能，2007，45（2）：23-26.