智能截污井的研發和應用

李佳林，嚴欣茹

（合肥通用機械研究院有限公司，安徽合肥 230088）

1 合流制管道的弊端

我國目前大部分城市老舊城區依然使用合流制管道作為城市排水系統，這種合流制管道一直延伸到城市河道的排口，在雨季時實現排澇功能，但在旱季時管道中收集了一定量的污水。為改善城市的水體環境，防止污染物進入河道，通常在合流制管道末端河道排放口前采用旱季截污井區分雨水與污水。旱季截污井內設置高低位2 個出口，低口設置手動閘門并接入污水管道，高口接入河道排放口。旱季時人工將閘門打開，雨污水從低口排入污水管網；雨季時人工將閘門關閉，雨污水從高口排入河道。但是這種簡單的切換方式存在如下弊端：

（1）旱季時降雨導致大量雨水進入城市污水管網，沖擊市政污水處理廠的正常運行，并帶來大量的能源藥劑等損耗。

（2）雨季但未降雨時將導致大量污水進入城市河道，不能有效區分雨水、污水，大量污染物進入城市自然水體，污染環境。

（3）需要大量人工操作，效率低。

（4）污水管道水位超高時會發生向河道倒灌的情況。

（5）無法集中管理、統一控制。

2 智能截污井系統

隨著國家環保部門對城市水體河道斷面環保考核日趨嚴格，合流制管道體系必將無法達到國家相關標準，而老舊城市改造雨污完全分流工程量巨大，不能立即實現。因此，有效改善旱季截污井成了改善河道水質的關鍵。

根據此需求研發智能截污井系統。該系統通過簡單的改造，無需人工操作，無需外接電源，可以實時監測所在片區的實時降雨強度和井內液位及水質情況，并智能分析井內是雨水還是污水，實時控制低位閘門，自動精確地將污水和雨水區分開來，相比原旱季雨季的簡單區分，大大提高了截污效率，同時實現無人值守自動運行，節省大量人員操作工作量。該系統配套設置智能人機界面，記錄歷史數據并可查詢，實時上報雨量情況和閘門開啟關閉狀態并可遠程控制。

3 旱季截污井改造思路

（1）將手動閘門改為電動閘門是自動控制的必要條件。

（2）河道排口分布廣泛，無外接電源條件，因此設置太陽能充電裝置給蓄電池充電，蓄電池通過逆變器給電動閘門提供動力。

（3）通過自主研發的雨量強度監測裝置實時監測降雨強度。

（4）安裝水質分析儀表和井內液位儀表。

（5）由PLC 收集降雨強度、水質情況、水位情況，經綜合分析后自動控制閘門以實現精確區分雨污水功能。

3.1 改造內容

（1）施工前應做好充分的封堵、清淤、通風、降水準備。

（2）拆除原有手動裝置，更換為電動裝置。

（3）安裝太陽能板、集成自動化控制柜、雨量強度監測報警裝置和水質實時分析裝置。

（4）程序開發及人機界面調試。

（5）4G 無線遠程監控功能調試。

3.2 注意事項

（1）井內施工前，應做好通風、降水、封堵等措施。

（2）低洼點應考慮防淹措施。

（3）電動操作裝置應配手動操作。

（4）應考慮防盜措施。

（5）視頻監控遠傳耗電較大，不建議設置。

（6）自動控制柜平時盡可能降低耗電。

（7）太陽能板應考慮足夠風力、雨雪影響。

（8）自動控制柜應考慮通風隔熱降溫措施。

（9）運維中心需要固定IP 寬帶接入或VPN 服務及畫面組態、數據記錄。

4 主要應用設備（表1）

表1 主要應用設備

5 智能截污井運行工藝

（1）晴天時閘門打開，污水流向污水管網，處于截污模式。

（2）降雨但未達設定降雨強度和液位時閘門仍為開，保持截污實現初期雨水收集。

（3）達到一定的降雨強度和液位時關閉閘門，雨水流向河道，變為排水模式。

（4）雨停時延至設定時間后打開閘門，恢復截污模式。

（5）污水管網水位高時遠程關閉閘門，防止污水流向河道。

6 結語

研發智能截污井裝置，通過簡單改造，達到精確區分雨水、污水，進而將每次降雨時產生的初期雨水收集入城市管網的目的。目前，該裝置在合肥市十五里河流域河道和瑤海區污水管網中得到廣泛應用，運行效果良好，大大提高了截污效率，改善了河道水質。