智慧截流井在黑臭河道治理中的應用

程明濤，景 帥，張萬里

（無錫市政設計研究院有限公司，江蘇 無錫214072）

0 引 言

目前我國正在大力推進城市黑臭水體治理工作。《城市黑臭水體整治工作指南》提出了“控源截污、內源治理；活水循環、清水補給；水質凈化、生態修復”的基本技術路線，其中“控源截污”是黑臭水體治理的基礎與前提。源頭控制是黑臭水體治理中最有效的工程措施，截污納管設置的合理與否將直接關系到后續技術措施的選擇與成效[1-2]。基于我國城市排水現狀，合流制在一定時期內還會存在，在目前合流制和分流制并存的狀態下，對合流制排水進行截污納管是黑臭水體治理中廣泛采用的一種方法。截流井是整個截留系統的核心構筑物，目前存在的截流井根據其形式分為堰式截流井、槽式截流井、堰槽結合式截流井，但都存在一定缺陷，很難把截流量控制在恒定的數值，導致水廠進水水質偏低，影響到污水處理廠的正常運行及處理效果。本文通過工程實例介紹了智慧截流井在污水截污納管中獨特的作用，其獨特的構造實現了截流井截流量的恒定，也減輕了下游城市污水處理廠的沖擊負荷。

1 截流井的主要形式

截流井是截留系統中的關鍵構筑物，系統通過截留旱季污水和一部分初期雨水，同時把超出截留量的合流污水排入水體。截流井是截流干管上最重要的構筑物。目前廣泛應用的截流井根據結構形式主要有堰式截流井、槽式截流井、堰槽結合式截流井[3-5]。

1.1 堰式截流井

井內設有堰的截流井，堰有正堰、斜堰、曲線堰、側堰之分。堰式截流井構造如圖1 所示。旱季污水或初期雨水被截流堰截流，通過側邊截流管進入污水系統。截流堰高度根據截流量和下游河水標高綜合確定。堰式截流井能夠有效防止河水倒灌，但是會影響行洪，因此適用于截流初期雨水量較小、排放口相對位置較低需要防止下游倒灌、下游河水位較高需要防倒灌、污水管道埋深較淺等情況。

圖1 堰式截流井

1.2 槽式截流井

槽式截流井構造如圖2 所示。截污管設計水面或管頂低于合流管管底，污水或者初期雨水通過底部流槽進入截污管道。因未設置截流堰，雨天時槽式截流井完全不影響行洪，但也不能防止河水倒灌。因此槽式截流井適用于截流雨水、洪水流量較大、排放口相對位置較高而河水位較低等情況。

圖2 槽式截流井

1.3 堰槽結合式截流井

井內同時設有堰槽的截流井，堰槽結合式截流井兼有槽式井和堰式井的優點，既考慮合流管道的行洪，又兼顧下游反倒灌。堰槽結合式截流井常見形式有以下兩種：普通堰槽式截流井和跳躍式截流井。其中跳躍式截流井適用于下游河（海）水位較低的場合，而普通堰槽式截流井適合現狀合流管道的截流改造（見圖3）。

圖3 堰槽結合式截流井

2 智慧截流井簡介

按照截流管理原則，排放雨水、污水或雨污混合水時，截流井的截流水量應該是恒定的，與調蓄池、水流通道、附屬設施、水處理設備中的攔蓄水位無關。從以上三種主流截流井的描述中可以看出，普通截流井在截流過程中，截流量隨著截流井內水位的升高而增加，變化趨勢幾乎呈線性增長[6]，容易對下游污水處理廠造成沖擊，對污水廠的運行管理帶來困難。

智慧截流井即是在截流井中用浮控調流閥來實現截流污水的功能，同時保持截流量恒定。浮球控制調流閥依靠閥門上安裝的浮球位置變化（浮球能夠左右或前后擺動）來感知水位變化，由于閥體特殊的水力曲線切割形狀，可以在不同水位條件下通過具有特殊水力曲線切割的閥體開啟度變化得到一個恒定的設計流量，控制精度在3%～6%。該閥門不依靠電力，自動運行、安全可靠。

進水流量不同時，智慧截流井也會有不同的工作模式。當進水管道流量較小時，水位較低，水流從污水管道排出，限流閥處于開啟狀態（見圖4）。當進水流量較大時，水位升高，限流閥浮力作用逐漸上升，閥門自動管道到一定狀態，少量污水從污水管道流出，隨著水位繼續上升，大量水流通過溢流堰從出水管道排出（見圖5）。

圖4 小流量狀態時智慧截流井的運行工況

3 工程應用

位于靖江市靖城街道某條河道長約400 m，寬6 m，周邊住宅小區密集、人口眾多。河道附近部分住戶為實施雨污分流，調查發現，老橫港沿途有排污口20 多個，部分居民未經處理的生活污水直接排入河道，造成河道水質常年處于富營養狀態，河水發黑，有臭味，河道淤積嚴重，淤積最深處達2.2 m，嚴重影響了周邊居民的生活。經過多年發展，河道起端已經嚴重淤塞，且有一根DN1500 的合流管道，周邊居民生活污水未經處理直排河道，造成嚴重污染。為響應相關政策要求，當地有關部門啟動了黑臭河道整治計劃。作為治理計劃中的第一步，控源截污被提上了日程。

圖5 大流量狀態時智慧截流井的運行工況

和大部分老城區合流制排水改造一樣，該區域改造面臨著諸如土地開發強度大、地表硬化率高、建筑密度較大、周邊環境復雜、改造施工難度大、鄰近污水主干管與合流管標高不協調、截留污水無法自流接入等一系列問題。因此該工程因地制宜、另辟蹊徑，直接在合流制管道出水口截污，采用智慧截流井+一體化泵站模式（見圖6）。在合流起端采用浮控閥控制截流量，然后通過一體化泵站將污水提升至周邊污水干管。整個工程將截流井與一體化泵站合建，浮控閥控制污水管道進水量，一體化泵站沉井中預留溢流雨水通道，末端安裝拍門，防止河水倒灌。整個工程將智慧截流井、一體化泵站、出水拍門有機結合在一起，結構緊湊，通過沉井一體成型，減少了占地，整體尺寸僅為5.0 m×3.0 m，也加快了施工進度，整個施工過程僅用時一個半月。為整條河流的控源截污起到了良好的示范作用，為該河流黑臭水體治理的下一步工作奠定了良好的基礎。同時由于智慧截流井獨特的結構形式，使得雨季時通過截流井進入污水截流干管的雨水量也能保持恒定，避免了沖擊負荷，保證了下游污水泵站和污水處理廠的正常運行。

圖6 智慧截流井和一體化泵站的組合

4 結 語

黑臭水體的治理是一項長期而艱巨的任務。在源頭上對污染進行有效控制，對黑臭水體進行外部污染源攔截，是治理黑臭水體中的基礎工作。智慧截流井充分利用了原有合流管，避免了大量復雜、艱難的政策處理工作，既減少了在城市道路上敷設污水管對道路交通及周圍居民生活的影響，同時保持了截流量的恒定，為下游城市污水處理廠的穩定運行創造了良好條件，又節約了大量投資，解決了黑臭水體治理工作的第一步。通過和一體化泵站組合系統的有機結合，使控源截污工作因地制宜，為黑臭水體的治理奠定了堅實的基礎。