智能分流井在分流制排水系統(tǒng)中的應(yīng)用

王雨

摘要：隨著城市化和經(jīng)濟(jì)化的不斷發(fā)展，原有的排水系統(tǒng)已逐漸不能滿足目前排水需求，加上分流制管網(wǎng)錯(cuò)接混接問(wèn)題增多，初雨徑流污染問(wèn)題的加重，污水直排入河，造成水體嚴(yán)重污染。而在雨水支管上建智能分流井，可將雨水管中的旱流污水和初期雨水截留至污水管中，并輸送至污水處理廠或者初雨廠進(jìn)行處理。本研究通過(guò)介紹智能分流井技術(shù)，以武漢湖溪河綜合整治工程參考案例，為后續(xù)旱流污水和初期雨水截流治理措施提供一定的參考理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：旱季污水;初期雨水;智能分流井;截流

Abstract： With the continuous development of urbanization and economicization， the original drainage system has gradually failed to meet the current drainage needs. In addition， the problem of misconnection and mixing of the shunt pipe network has increased， the problem of pollution of the first rain runoff has increased， and the sewage is directly discharged into the river， which cause serious water pollution. The intelligent distribution well is built on the rainwater branch pipe， which can intercept the dry flow sewage and the initial rainwater in the rainwater pipe into the sewage pipe， and send it to the sewage treatment plant or the initial rain plant for treatment. In this study， by introducing the technology of intelligent diversion wells， and taking the reference case of Wuhan Huxi River comprehensive renovation project as reference， it provides a certain theoretical basis for the follow-up treatment measures of the dry flow sewage and the initial rainwater interception.

Key words： dry season sewage;initial rainwater;intelligent diversion well;closure

0? 引言

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，環(huán)境污染的問(wèn)題也越來(lái)越受重視，城市水環(huán)境治理必不可少。然而現(xiàn)有的排水系統(tǒng)較為老舊，存在問(wèn)題較多，即使進(jìn)行了雨污分流改造，把雨水管和污水管分開(kāi)建造并不能徹底的解決問(wèn)題，其主要原因有兩個(gè)：

一是雨水管存在混接污水，管網(wǎng)錯(cuò)接，來(lái)自于陽(yáng)臺(tái)廢水，洗車廢水，餐飲廢水等，通過(guò)雨水管排往自然水體，造成自然水體污染。上海中心城區(qū)88座排澇泵站中，直接入江55座，管網(wǎng)混接導(dǎo)致分流制排水系統(tǒng)系統(tǒng)的直排污水量占全市直排河道污水的15%[1]。

二是初期雨水徑流污染也是重要污染源之一，降雨后，雨水在徑流過(guò)程中，沖刷來(lái)自于大氣和小區(qū)路面，綠地和道路等等累積大量的污染物，通過(guò)地面徑流排到雨水管網(wǎng)中，最終匯入自然水體造成了自然水體污染。有研究表明，美國(guó)有60%的湖泊污染和與以雨水徑流污染為載體的非點(diǎn)源污染有關(guān)，中國(guó)通過(guò)對(duì)滇池進(jìn)行研究，對(duì)滇池水系污染問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)降雨期水污染尤為嚴(yán)重，懸浮物和亞硝酸鹽均是平常的15倍以上，徑流污染非常嚴(yán)重[2]，中科院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員尹澄清，對(duì)城市面源污染做了深入的調(diào)查研究，通過(guò)對(duì)墨水湖流域城市點(diǎn)源和面源污染負(fù)荷的相對(duì)貢獻(xiàn)作了對(duì)比，結(jié)果表明：城市點(diǎn)源和面源污染負(fù)荷對(duì)COD貢獻(xiàn)相當(dāng)，對(duì)于TSS則面源貢獻(xiàn)占據(jù)約80%。由此可以看出城市降雨徑流污染在城市水環(huán)境質(zhì)量惡化過(guò)程中占有很重要的地位[3]。

因此為解決以上問(wèn)題，需對(duì)錯(cuò)接混接污水和初期雨水采取相關(guān)截流措施。

1? 國(guó)內(nèi)外截流方式介紹

針對(duì)目前雨水管中錯(cuò)接混接問(wèn)題及初期雨水污染問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量的研究，德國(guó)是通過(guò)排水管網(wǎng)系統(tǒng)截留至蓄水池或者污水處理廠，其采用的截流井主要包括彎曲堰截流井，彈簧堰截流井，自動(dòng)限流截流井，其截流效果均較好，日本則是通過(guò)建立蓄水池，將初期雨水中有害物質(zhì)，儲(chǔ)存到蓄水池中，輸送至污水處理廠進(jìn)行處理[4]。

在國(guó)內(nèi)，針對(duì)混接問(wèn)題，采取的是末端設(shè)置截流井來(lái)控制旱流污水不入河，但這樣的截流方式不能解決雨季溢流污染，下雨時(shí)的大量的雨污混合水溢流進(jìn)入自然水體，是自然水體重要的污染來(lái)源，而對(duì)初雨的治理的研究還處于起步階段，在實(shí)際工程中應(yīng)用較少，目前采用比較多的系統(tǒng)就是新建初雨處理廠，如圖1所示，在初雨管上設(shè)置初雨井，但是這樣會(huì)導(dǎo)致上游截流的初雨到達(dá)下游時(shí)，和下游的后期雨水混合，一方面會(huì)稀釋初雨濃度，另一方面導(dǎo)致上游初雨沒(méi)辦法截留至初雨廠進(jìn)行處理。

深圳市河流修復(fù)的過(guò)程中，考慮了初期雨水對(duì)河道的污染，在雨水進(jìn)入雨水排放口前設(shè)置自動(dòng)限流截流井，將雨水截流至城市污水管道里。

總體來(lái)說(shuō)，針對(duì)旱流污水和和初期雨水的截流措施，還屬于不斷探索狀態(tài)，為解決該問(wèn)題，可采用智能分流技術(shù)大幅度提高初雨收集率，避免水污染過(guò)度污染，為國(guó)內(nèi)旱季污水和初雨治理截流起到積極的參考作用。

2? 智能分流井技術(shù)

2.1 智能分流系統(tǒng)

針對(duì)晴天有混接旱流污水，雨天初期雨水污染物濃度較高的問(wèn)題，采用智能分流井技術(shù)，如圖2所示，在河道邊新建初雨管，在雨水支管上建一進(jìn)三出智能分流井，晴天時(shí)，旱流污水通過(guò)智能分流井截流至污水管，輸送至污水處理廠進(jìn)行處理，雨天時(shí)，初期雨水截流至初雨管，輸送至初雨處理廠進(jìn)行處理。

2.2 一進(jìn)三出智能分流井

在雨水管上設(shè)置一進(jìn)三出智能分流井，其主要是由進(jìn)水管、截污管、初雨管、出水管這些構(gòu)筑物組成。（圖3）

井內(nèi)設(shè)備主要包括：①液動(dòng)下開(kāi)式堰門;②液動(dòng)限流閘門1;③液動(dòng)限流閘門2;④浮動(dòng)擋板;⑤雨量計(jì);⑥超聲波液位計(jì);⑦投入式液位計(jì)，還附帶高清攝像頭，SCADA控制系統(tǒng)等。

其運(yùn)行模式為：晴天時(shí)，液動(dòng)下開(kāi)式堰門和液動(dòng)限流閘門2關(guān)閉，液動(dòng)限流閘門1打開(kāi)，旱流污水通過(guò)截污管截流至污水管，輸送至污水處理廠進(jìn)行處理，雨天時(shí)，當(dāng)降雨量未達(dá)到警戒液位時(shí)，液動(dòng)下開(kāi)式堰門保持關(guān)閉，液動(dòng)限流閘門1關(guān)閉，液動(dòng)限流閘門2開(kāi)啟，初雨截留至初雨管中，輸送至初雨處理廠進(jìn)行處理，當(dāng)井內(nèi)液位達(dá)到警戒液位時(shí)，液動(dòng)限流閘門1和液動(dòng)限流閘門2均關(guān)閉，液動(dòng)下開(kāi)式堰門打開(kāi)，后期干凈的雨水，直接行洪，排入自然水體。雨停則恢復(fù)晴天模式。

其控制系統(tǒng)主要是通過(guò)SCADA智能控制系統(tǒng)，使得所有的設(shè)備均為自動(dòng)化運(yùn)營(yíng)。自動(dòng)化系統(tǒng)采用三種控制模式：就地控制、遠(yuǎn)程控制和超遠(yuǎn)程控制。移動(dòng)終端（手機(jī)和移動(dòng)電腦）可以通過(guò)Internet對(duì)分流井各設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，可以實(shí)時(shí)報(bào)警，各設(shè)備之間可以實(shí)現(xiàn)相互通訊。

3? 工程案例應(yīng)用

武漢市湖溪河位于華中科技大學(xué)內(nèi)，南起珞瑜東路的地下涵道，北至東湖子湖喻家湖，其周圍有較多的商戶、住戶企業(yè)以及學(xué)校排出大量污水，污水最終匯入喻家湖，嚴(yán)重污染喻家湖水體。其存在問(wèn)題主要有：①管網(wǎng)混接，晴天時(shí)的餐飲廢水、洗車廢水等排入雨水管，通過(guò)雨水管排入湖溪河，嚴(yán)重污染水體。②降雨時(shí)，由于地表沖刷周圍地面的污染物等地表徑流產(chǎn)生的初期雨水匯流至雨水管，通過(guò)雨水管排入湖溪河，嚴(yán)重污染湖溪河水體。

因此為解決問(wèn)題，通過(guò)沿線管網(wǎng)踏勘，最終確定方案為在湖溪河沿線設(shè)置初雨管，喻家湖旁設(shè)置初雨處理廠，并在湖溪河沿線雨水支管設(shè)置5座智能分流井，如圖4所示。

通過(guò)在湖溪河沿線新建五座智能分流井，晴天時(shí)，將旱流污水截流至旱流污水截流至污水管，排至污水處理廠進(jìn)行處理，降雨時(shí)，將初期雨水截流至初雨管，排至初雨處理廠進(jìn)行處理，最終通過(guò)雨水管末端治理，沿線截污的形式，達(dá)到旱流污水不入河，初雨少入河的目的。

4? 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于旱季污水和初期雨水的治理初雨不斷地探索中，本研究通過(guò)采用一進(jìn)三出的智能分流井技術(shù)，實(shí)現(xiàn)旱流污水和初期雨水截流，進(jìn)入污水處理廠或者初雨廠進(jìn)行處理，避免污水入河，削減入河污水量，從而改善水環(huán)境，并可為后續(xù)排水系統(tǒng)的污水截流提供一定的指導(dǎo)和參考意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]廖彥君.分流制雨水系統(tǒng)旱流污水截流效果及改善對(duì)策研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2008.

[2]李晶.城市雨水徑流污染控制理論與技術(shù)研究[D].天津：天津大學(xué)，2011.

[3]尹澄清.城市面源污染的控制原理和技術(shù)[M].中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

[4]張嘉毅，唐建國(guó)，張建頻，等.日本橫濱排水設(shè)施建設(shè)及運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)和啟示（上）[J].給水排水，2008，2（12）：116-123.