市政雨水泵站放江特征淺析及治理策略

丁 潔 李 松 袁文麒 陳 峰

(1.上海宏波工程咨詢管理有限公司，上海 201700； 2.上海韻水工程設(shè)計(jì)有限公司，上海 201700)

隨著上海市中心城區(qū)污水處理率的提高，上海市河道雖然經(jīng)過(guò)多年的水環(huán)境治理工作，水質(zhì)有所好轉(zhuǎn)，但中心城區(qū)受納河道水質(zhì)進(jìn)一步改善受到限制，水體功能不能穩(wěn)定達(dá)到區(qū)劃標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在泵站降雨放江前后，河道沿岸泵站附近河段因泵站短歷時(shí)高負(fù)荷的放江，時(shí)常產(chǎn)生間歇性黑臭現(xiàn)象[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，上海市中心城區(qū)雨水泵站年放江量均較高，而2015年《上海市水污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施方案》明確提出2017年底前基本消除黑臭水體，2020年前基本消除喪失功能水體，作為污染源的泵站放江污染治理迫在眉睫。

泵站放江污染問(wèn)題普遍存在，現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)主要通過(guò)旱流截污和構(gòu)建調(diào)蓄池減少污染排放，但由于受資金和實(shí)施條件等的限制，同時(shí)缺少?gòu)脑搭^減量至排河終端處理的系統(tǒng)性研究，市政雨水泵站放江，特別是雨天放江污染問(wèn)題仍然十分嚴(yán)重。國(guó)外目前主要通過(guò)雨洪控制和管理解決雨天放江，而對(duì)于泵站放江污染物控制研究較少。

本文根據(jù)相關(guān)運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)，對(duì)泵站放江水量及分布規(guī)律、放江污染物變化規(guī)律等進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，以便為有效控制雨水泵站污染物放江提供依據(jù)和支撐。

1 排水系統(tǒng)特征

目前上海市排水模式按所屬區(qū)域包括了兩類，外環(huán)線以內(nèi)區(qū)域以強(qiáng)排模式為主，其他區(qū)域則以自排模式為主；排水系統(tǒng)以分流制和合流制共存，截至2017年年底，全市已建合流泵站和雨水泵站規(guī)模約3 991 m3/s[2]。對(duì)于合流制排水系統(tǒng)，由于截流倍數(shù)低、現(xiàn)狀污水處理廠無(wú)處理雨天合流污水的能力，使截流的合流污水溢流排放，同時(shí)合流制雨天本身溢流也會(huì)對(duì)受納水體造成嚴(yán)重的污染；分流制系統(tǒng)由于存在雨污混接，導(dǎo)致旱流放江現(xiàn)象，目前主要通過(guò)設(shè)置截流設(shè)施來(lái)控制旱流放江，但造成雨天時(shí)溢流的雨污混合水進(jìn)入水體污染河道。總體來(lái)說(shuō)，因雨天放江對(duì)受納水體產(chǎn)生的污染不容忽視。

2 放江類型、放江量及月放江規(guī)律

根據(jù)調(diào)查目前泵站放江的類型主要包括：旱流放江、試車放江、檢修放江、施工配合放江及降雨放江，降雨放江為主要的放江類型，其余放江類型放江量占比較低。

根據(jù)市政雨水泵站的運(yùn)行記錄，雨水對(duì)受納水體的污染負(fù)荷較大。對(duì)于合流泵站，服務(wù)面積越大，降雨放江量越高；對(duì)于分流泵站，由于系統(tǒng)之間聯(lián)通、系統(tǒng)內(nèi)存在雨污混接、泵站運(yùn)行水位不同等，降雨放江量無(wú)明顯的規(guī)律。

根據(jù)對(duì)泵站月放江量規(guī)律的分析，表現(xiàn)為與降雨量分布規(guī)律相似：2017年泵站月放江總量較高的月份主要分布在7月～12月，SS，COD，氨氮，TP放江總量跟放江水量有同樣的規(guī)律；2016年泵站放江總量較高的月份主要分布在4月～7月，9月，10月，基本與2016年月降雨量分布規(guī)律相似；2015年泵站放江總量較高的月份主要分布在2月～5月，7月，8月，基本與2015年月降雨量分布規(guī)律相似。

可以看出放江量較大的月份主要在汛期的多雨季節(jié)，同時(shí)也說(shuō)明泵站放江主要由降雨引起，降雨量大時(shí)，放江量也相對(duì)較高。

3 雨天放江水質(zhì)特征

3.1 泵站雨天放江水質(zhì)范圍

1)合流泵站。對(duì)合流泵站多次放江COD均值統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)大部分合流泵站COD均較高，COD平均濃度為250 mg/L左右。同時(shí)對(duì)合流泵站放江次數(shù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，放江水量較大泵站的放江次數(shù)較多；無(wú)回籠水設(shè)施泵站的放江次數(shù)多。

可以看出，泵站放江污染負(fù)荷超出地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的Ⅴ類標(biāo)準(zhǔn)，直接排放會(huì)對(duì)受納水體造成污染，需采取相應(yīng)的治理措施。

2)分流泵站。統(tǒng)計(jì)分流泵站多次放江COD均值，COD平均濃度在200 mg/L左右，雖稍低于合流泵站，也低于生活污水水質(zhì)，但放江水質(zhì)仍不容樂(lè)觀，同樣會(huì)對(duì)受納水體產(chǎn)生較大的污染。

同時(shí)對(duì)分流泵站放江次數(shù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，同樣是放江水量較大的泵站放江次數(shù)較多，無(wú)截流設(shè)施的泵站放江次數(shù)較多，故需要通過(guò)相應(yīng)的措施以削減放江次數(shù)及放江量。

3.2 放江污染物的變化規(guī)律

1)分流泵站。上海分流制系統(tǒng)地區(qū)因歷史原因大部分存在雨污水管道混接的情況，分流制系統(tǒng)在低降雨強(qiáng)度時(shí)，通過(guò)截流泵截流混合污水，不放江，從而使徑流攜帶的污染物更容易在管道中沉積。

分流泵站雨天放江水質(zhì)在不同降雨類型時(shí)，放江污染物濃度相差較大，初步推斷與降雨強(qiáng)度、降雨歷時(shí)及降雨引起的對(duì)管道沉積物的沖擊、地表徑流、混接混排污水性質(zhì)等有關(guān)；污染物放江規(guī)律主要表現(xiàn)為：放江污染物SS，COD，TP隨放江時(shí)間的變化規(guī)律相似；長(zhǎng)歷時(shí)大雨時(shí)放江污染物COD，SS，TP，氨氮的濃度因稀釋作用較小；短歷時(shí)強(qiáng)降雨、大暴雨時(shí)，放江污染物COD，SS，TP，氨氮的濃度顯著升高，污染較嚴(yán)重；中雨時(shí)放江污染物COD，SS，TP，氨氮的濃度因沖刷作用相對(duì)較高；小雨時(shí)因沖刷作用有限，污染物COD，SS，TP，氨氮濃度較低；連續(xù)降雨，污染物濃度有降低趨勢(shì)；大多數(shù)降雨類型下，雨天放江末期污染物濃度仍無(wú)明顯改善，推測(cè)主要是因?yàn)樵诜沤^(guò)程中對(duì)管道沉積物的不斷沖刷。

2)合流泵站。合流泵站溢流頻率受降雨類型的影響，一般在長(zhǎng)歷時(shí)小雨、中雨、短歷時(shí)強(qiáng)降雨及暴雨時(shí)開(kāi)泵放江。不同降雨類型時(shí)，溢流污染物放江規(guī)律相差較大，初步推斷與降雨強(qiáng)度及降雨歷時(shí)引起的對(duì)管道沉積物的沖擊及地表徑流、污水來(lái)水性質(zhì)等有關(guān)。

合流泵站雨天放江時(shí)，溢流污染物濃度受降雨量的影響沒(méi)有分流泵站顯著；不同泵站在同一雨天的溢流污染物濃度相差較大；非汛期由于降雨量小，污染物更容易在地表和管道中沉積，使得放江污染濃度相對(duì)高于汛期[3]；在放江過(guò)程中，隨雨天放江時(shí)間的增長(zhǎng)，溢流污染物濃度一般無(wú)明顯的降雨峰值，且放江末期污染物濃度無(wú)明顯的改善，仍高于地表Ⅴ類水的標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 不同排水系統(tǒng)旱天截流水質(zhì)與雨天放江水質(zhì)比較

根據(jù)相關(guān)運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)，合流泵站雨天放江SS，COD，TP，氨氮均值稍高于分流泵站雨天放江SS，COD，TP，氨氮均值或相近，這主要是因?yàn)橛晁谜揪嬖诖罅炕旖踊炫盼鬯约昂堤煳鬯⒌乇韽搅髟斐傻墓艿莱练e物污染。

對(duì)合流泵站，雨天放江污染物濃度略高于旱天截流污染物濃度或相近，這與雨水對(duì)管道內(nèi)沉積物的沖刷作用、地表徑流污染及污水來(lái)水性質(zhì)等有關(guān)；分流泵站放江污染物濃度則高于旱天截流水質(zhì)，這是因?yàn)榉至髦葡到y(tǒng)在截流運(yùn)行模式下攜帶的污染物更容易在管道中沉積，當(dāng)降雨量增大時(shí)，雨水泵啟動(dòng)，管道中沉積物或泵站前池的沖刷作用也增強(qiáng)。

4 市政雨水泵站放江治理措施

1)完善泵站相關(guān)設(shè)施。部分泵站無(wú)回籠設(shè)施，存在泵站試車放江情況；部分泵站無(wú)截污設(shè)施，存在旱天放江的現(xiàn)象；某些泵站由于建設(shè)年代較早，設(shè)施老化嚴(yán)重，設(shè)施未完全發(fā)揮作用；為了避免因泵站設(shè)施不足所產(chǎn)生的放江，需完善相關(guān)的設(shè)施，并對(duì)設(shè)施老化嚴(yán)重的泵站進(jìn)行相應(yīng)的改造，保證設(shè)施的正常運(yùn)行。

由于存在雨污混接、污水系統(tǒng)不完善等問(wèn)題，部分泵站現(xiàn)狀截污能力不足，故需提高截流能力，必要時(shí)對(duì)截流雨污水進(jìn)行就地處理，以改善系統(tǒng)污染負(fù)荷較重的情況。

2)整治雨污混接。目前上海市普遍存在不同類型的雨污混接現(xiàn)象，自2015年開(kāi)展雨污混接改造工作以來(lái)，雖有進(jìn)展，但因工程量大、實(shí)施難度大目前未能全部改造完成，故仍需對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行雨污混接改造，如：對(duì)于沿街商鋪混接，應(yīng)進(jìn)行管理取締或納管；對(duì)企事業(yè)單位混接進(jìn)行執(zhí)法；對(duì)市政及居住小區(qū)混接進(jìn)行管網(wǎng)改造；以減少混接污水量，避免混接污水等放江。

3)改善排水系統(tǒng)相互連通情況。排水系統(tǒng)由于種種原因普遍相互連通，致使泵站的溢流頻率及放江負(fù)荷相互產(chǎn)生較大影響。系統(tǒng)C因與附近排水系統(tǒng)相互連通，使其實(shí)際服務(wù)面積遠(yuǎn)大于設(shè)計(jì)服務(wù)面積，旱天高水位運(yùn)行，在其降雨放江結(jié)束后，泵站內(nèi)水位在短時(shí)間內(nèi)再次上升至高水位，同時(shí)相連通排水系統(tǒng)則因系統(tǒng)C水位升高，可能會(huì)產(chǎn)生放江現(xiàn)象。故應(yīng)對(duì)相互連通的管網(wǎng)進(jìn)行改造，如通過(guò)建立管網(wǎng)模型，優(yōu)化泵站之間運(yùn)行水位，使其發(fā)揮正常的防汛功能。

4)控制泵站放江量。因泵站所處區(qū)域、服務(wù)面積、截污能力等的不同，不同的泵站放江量相差較大，對(duì)放江量較大的泵站，在完善泵站相關(guān)設(shè)施的基礎(chǔ)上，通過(guò)控制泵站運(yùn)行水位等控制放江量；或通過(guò)采用末端輔助設(shè)施如調(diào)蓄池等，以進(jìn)一步降低放江污染負(fù)荷。

5)優(yōu)化泵站運(yùn)行水位。由于大部分泵站采取高水位運(yùn)行方式，使排水系統(tǒng)管道實(shí)際調(diào)蓄能力顯著降低，同時(shí)在汛期降雨前因水位較高還需預(yù)抽空放江為降雨防汛做準(zhǔn)備，因此可通過(guò)低水位運(yùn)行，提高系統(tǒng)管道調(diào)蓄能力，減少預(yù)抽空水量，以降低放江污染負(fù)荷。

6)加強(qiáng)系統(tǒng)管道清淤。提高機(jī)械化養(yǎng)護(hù)程度，加大排水口、管道、檢查井、截流井淤積物的清通，減少淤積物進(jìn)入泵站的量，以減低放江污染負(fù)荷；有研究表明也可通過(guò)截流回籠耦合來(lái)清除泵站前池沉積物[4]；同時(shí)應(yīng)對(duì)清洗尾水采取相應(yīng)的處理設(shè)施。

除上述措施外，還可以從以下幾點(diǎn)做參考：1)改善區(qū)域綜合環(huán)境質(zhì)量，及時(shí)清撈雨水口、改進(jìn)街道清掃方法，禁止垃圾進(jìn)入雨水管道；加強(qiáng)檢查井、雨水口防臭及垃圾截污裝置的運(yùn)用；2)倡導(dǎo)建立生態(tài)型城市，提高綠化率；3)加強(qiáng)排水系統(tǒng)設(shè)施的運(yùn)維管理，如：提高管道疏通頻率、加強(qiáng)排水戶的監(jiān)管等；4)提高排水管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)標(biāo)準(zhǔn)；5)借鑒國(guó)內(nèi)外成熟的末端處理技術(shù)等均是可行的治理措施。

5 結(jié)語(yǔ)

泵站放江污染已成為制約水環(huán)境污染改善的重要原因之一，本文在簡(jiǎn)要分析泵站放江水量及水質(zhì)特征的基礎(chǔ)上，提出泵站放江污染的控制對(duì)策，為相關(guān)技術(shù)研究的發(fā)展提供參考。

泵站放江原因復(fù)雜多樣，僅通過(guò)單一的治理措施難以解決該問(wèn)題，不僅對(duì)泵站放江進(jìn)行監(jiān)管，更需要從源頭加強(qiáng)排水系統(tǒng)的管理建設(shè)，控制水體污染。