雨污合流體制下的污染成因分析及控制措施

王 佼

(太原市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

0 引言

太原市舊城區(qū)排水體制多為雨污合流制，排水設(shè)施建設(shè)相對(duì)滯后，雨水管網(wǎng)設(shè)計(jì)重現(xiàn)期小，尤其是分流制污水管網(wǎng)的改造建設(shè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足城市化快速發(fā)展的需求，導(dǎo)致生產(chǎn)廢水、生活污水沒(méi)有出路，隨意排入舊有雨污合流管道，這些污廢水最終排入了河渠，有些汾河邊山支流的建成區(qū)域直接將污水排入河渠，對(duì)城區(qū)內(nèi)地下水系統(tǒng)造成了一定的污染。汾河城區(qū)段東西邊山各支流，都屬于季節(jié)性排洪、排澇渠道，主要是用來(lái)排泄山洪和排除雨水，非雨季時(shí)基本上斷流，無(wú)稀釋能力。除已治理的部分河段外，大部分變?yōu)榧{污渠道，成為汾河太原段主要污染源之一。

為實(shí)現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展，全面提升城市水環(huán)境質(zhì)量，針對(duì)合流制排水管帶來(lái)的污染，提出有效改善措施，控制城市水體污染，是十分必要和迫切的。

1 污染成因分析

1.1 排水系統(tǒng)銜接混亂

太原市舊城區(qū)道路及小區(qū)排水多為雨污合流制，新建、改建小區(qū)多為雨污分流制排水，由于市政排水管道的建設(shè)和新建小區(qū)管網(wǎng)的建設(shè)并不同步，導(dǎo)致小區(qū)內(nèi)分流制污水沒(méi)有有效出路，同市政排水網(wǎng)混接，兩種排水體制交替存在，導(dǎo)致雨污分流不徹底，事實(shí)上還是混合制的排水系統(tǒng)。

1.2 合流制排水管管徑偏小

舊城區(qū)合流制排水管相對(duì)老舊，建設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)，管徑偏小，無(wú)法應(yīng)對(duì)較大強(qiáng)度的降雨，導(dǎo)致檢查井冒水，造成地面徑流污染，污廢水順路而下，最終排入附近河流，污染水體。

1.3 污水管網(wǎng)建設(shè)落后

由于城市污水管網(wǎng)建設(shè)大大落后于住宅、商業(yè)、公建的建設(shè)，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于城市道路的建設(shè)，致使大部分城鄉(xiāng)交錯(cuò)區(qū)的生活、生產(chǎn)污廢水不得不排入雨水或舊有的合流管道，最終排入河渠內(nèi)。有些沿河建成區(qū)域污水管網(wǎng)敷設(shè)面小，直接將污水排入河渠，使得河道成為納污渠道。

1.4 污水處理廠建設(shè)滯后

隨著城市化的發(fā)展，人口的增長(zhǎng)，用水需求逐年增加，生活污水量也隨之增加，導(dǎo)致現(xiàn)有的污水處理廠超負(fù)荷運(yùn)行或處理能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于城市污水量，處理效率低下。污水處理廠配套管網(wǎng)建設(shè)滯后，污水得不到有效收集，大部分的污水未經(jīng)有效處理或處理不徹底直接排入水體，造成污染。

2 國(guó)內(nèi)城市舊合流制管渠系統(tǒng)有效改造途徑

2.1 改合流制為分流制

將舊城區(qū)雨污合流制改造為分流制系統(tǒng)，是一個(gè)比較徹底的方法，可有效降低混合污水對(duì)水體的污染。一是要求住房?jī)?nèi)部有完善的衛(wèi)生設(shè)施，能將雨污分流；二是要求工業(yè)企業(yè)可將生產(chǎn)廢水與生活污水分流；三是要求城市道路橫斷面有充足的位置，能容下由于分流改造而新增的污水管道。

2.2 改合流制為截流式合流制

通過(guò)修建截流干管，并在適當(dāng)位置設(shè)置截流井，可以有效截流旱時(shí)污水，雨季也可截流部分初期雨水，減少對(duì)水體的污染，但是，截流井的數(shù)量必須合理，過(guò)多或過(guò)少都不合理，而且也不能杜絕污水對(duì)水體的污染。

2.3 對(duì)溢流的混合污水進(jìn)行適當(dāng)處理

合流制污水中含有大量的病原微生物、有機(jī)物以及其他有毒有害物質(zhì)，其水質(zhì)復(fù)雜，污染嚴(yán)重，對(duì)受納水體的水環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。因此，對(duì)溢流的污水進(jìn)行污染管理與控制尤為重要，目前主要成熟的技術(shù)有：人工濕地技術(shù)、高效過(guò)濾技術(shù)、調(diào)蓄沉淀技術(shù)、水力旋流分離技術(shù)、強(qiáng)化沉淀技術(shù)以及消毒技術(shù)等。為此，德國(guó)、美國(guó)以及英國(guó)等諸多國(guó)家制定了溢流污水污染相關(guān)的政策。

2.4 對(duì)溢流的混合污水量進(jìn)行控制

另一有效減少溢流污水對(duì)受納水體的污染措施就是控制溢流的混合污水量，一是通過(guò)增加地表滲透能力以及持水能力來(lái)減少暴雨徑流量的產(chǎn)生，例如采用透水鋪裝路面；二是通過(guò)增設(shè)暫時(shí)性蓄水設(shè)施，比如將屋面、街道以及停車場(chǎng)等處的高峰流量引入調(diào)蓄池，可有效減少地面徑流。

3 針對(duì)太原市舊城區(qū)雨污合流污染提出相關(guān)控制措施

為改造太原市舊城區(qū)雨污合流制排水系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)舊城區(qū)雨污分流，有效控制合流制溢流污水帶來(lái)的污染，提升改善城市水體環(huán)境，提出了以下相關(guān)控制措施。

3.1 對(duì)管網(wǎng)混接點(diǎn)進(jìn)行改造

由于雨污水管網(wǎng)的設(shè)計(jì)、改造都是分階段進(jìn)行的，老舊城區(qū)雨污水管網(wǎng)混接、錯(cuò)接現(xiàn)象嚴(yán)重，有的道路甚至出現(xiàn)若干條排水管，分流制與合流制排水交替存在，改造雨污水混接點(diǎn)，勢(shì)在必行。

3.2 對(duì)源頭進(jìn)行截流

雨污合流管網(wǎng)多存在舊城區(qū)內(nèi)，在條件具備的情況下逐步實(shí)施雨污分流。然而舊城區(qū)進(jìn)行雨污分流改造存在許多制約，不僅耗費(fèi)大量資金和時(shí)間，改造工作困難重重，實(shí)現(xiàn)徹底雨污分流周期較長(zhǎng)、效果不甚明顯，因此規(guī)劃在合流管道上增設(shè)截流井，將合流污水排至市政污水管道后最終排入城市污水處理廠進(jìn)行處理。此方式雖然從源頭上削減了排入河道的污水量，但仍然會(huì)有部分污水排入河道。

3.3 對(duì)河道進(jìn)行截污

將部分合流管保留，實(shí)行截流式合流排水系統(tǒng)，即沿河道兩岸敷設(shè)截污干管，將河道沿線排污口內(nèi)的污水截流，實(shí)現(xiàn)雨污分流，提高污水收集率。雨季時(shí)，通過(guò)截流設(shè)施，將合流污水輸送至污水處理廠處理，超出截流水量的污水排入水體。這樣，旱季時(shí)，可保證水體不受污染，周圍環(huán)境得到改善，但雨季時(shí)也不可避免地對(duì)水體造成了局部和短期污染。采用截流合流制排水系統(tǒng)，在雨季進(jìn)入處理廠的污水，由于混有大量雨水，使原水水質(zhì)、水量波動(dòng)較大，會(huì)對(duì)污水處理廠各處理單元尤其是二級(jí)生化處理部分，產(chǎn)生較大沖擊。同時(shí)，由于水量劇烈變化，會(huì)引起二級(jí)生化處理部分微生物大量流失，導(dǎo)致出水水質(zhì)惡化，這就要求污水處理廠要具有較強(qiáng)的抗沖擊能力。

3.4 對(duì)雨污合流泵站進(jìn)行適當(dāng)改造

在現(xiàn)狀雨水泵站內(nèi)部增設(shè)污水調(diào)節(jié)池和污水泵，旱季時(shí)，泵站內(nèi)的污水經(jīng)污水泵站提升排入城市污水管網(wǎng)內(nèi)，最終匯入污水處理廠。雨季時(shí)，截留部分初期雨水及污水量，存儲(chǔ)于調(diào)節(jié)池內(nèi)，進(jìn)行初期沉淀等預(yù)處理，降雨結(jié)束，排入城市污水管網(wǎng)，輸送至污水處理廠進(jìn)行處理，達(dá)標(biāo)后排入水體。 這種方式雖然很大程度上進(jìn)行污水收集處理，但是并不徹底，降雨時(shí)，仍然有污水隨著雨水排入水體，污染水質(zhì)。

3.5 擴(kuò)建現(xiàn)狀污水處理廠及其管網(wǎng)配套工程

實(shí)施河道截污工程，以及舊城區(qū)雨污分流制的改造，污水管網(wǎng)覆蓋率的增加，都會(huì)增加一定量的污水量，勢(shì)必對(duì)現(xiàn)狀污水處理廠的處理能力造成一定的影響，對(duì)城市污水處理廠規(guī)模提出新要求，改擴(kuò)建現(xiàn)狀污水處理廠，使處理能力滿足現(xiàn)狀需求。并相應(yīng)建設(shè)污水處理廠配套管網(wǎng)，接納現(xiàn)狀污水處理廠的超標(biāo)污水，做到全面收集、徹底處理以及達(dá)標(biāo)排放。立即啟動(dòng)城南污水處理廠和晉陽(yáng)污水處理廠，接納上游污水處理廠的超標(biāo)污水。

3.6 控制面源污染

初期雨水徑流中含有大量污染物，分流制雨水對(duì)水環(huán)境造成的污染同樣不容忽視，對(duì)受納水體造成嚴(yán)重的危害。根據(jù)太原市實(shí)測(cè)降雨時(shí)雨水口水質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果，在雨水系統(tǒng)源頭初期效益較為明顯，隨著雨水系統(tǒng)匯水范圍的擴(kuò)大和流行時(shí)間的延長(zhǎng)，初期效益逐步減弱，直至消失。綜合國(guó)內(nèi)外城市地面污染負(fù)荷和面源污染控制設(shè)施設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，取初期雨水截流量為10 mm，對(duì)應(yīng)降雨歷時(shí)為約初期10 min降雨雨量。

4 結(jié)語(yǔ)

太原市舊城區(qū)合流制混合污水對(duì)受納水體的污染主要由于：排水系統(tǒng)銜接混亂、合流制排水管管徑偏小、污水管網(wǎng)建設(shè)落后以及污水處理廠建設(shè)滯后等原因。

針對(duì)城市舊城區(qū)雨污合流排水體制帶來(lái)的污染，采用“截—分—蓄”的改造技術(shù)路線進(jìn)行改造。對(duì)具備改造條件的區(qū)域，繼續(xù)實(shí)施雨污分流改造；對(duì)不具備“合改分”條件的區(qū)域，局部改造溢流井、增大截流管道截流能力，同時(shí)相應(yīng)提高下游污水處理廠的雨天處理能力；在有空間條件的位置建設(shè)合流制調(diào)蓄池，控制合流制系統(tǒng)溢流污染。