一種河道截污堰設計

陳成峰 長春市市政工程設計研究院廣州第一分院

1 前言

由于20世紀90年代排水管網多采用雨污合流體系，項目污水收集區域現狀雖然已有DN800污水管網滿足排水要求，但由于歷史遺留問題，雨污分流并不徹底，部分污水直接通過4500mm×3500mm雨水箱涵排入河流，現在河流北側已有小型污水廠運營，設計滿足周邊住宅及電子廠房污水處理要求。為處理上游污水治理下游河道，現打算設計一座截污堰，設計原則為：①旱季不溢流；②雨季不內澇；③減少黑臭水體；④盡量維護簡單。

2 工程概況

現狀箱涵涵底高程為15.656m（4000mm×3500mm箱涵），現在排出口的淤積、水位較高；污水收集區域面積371ha，主要為電子廠及住宅區，其中電子廠面積約為220ha，住宅面積約為151ha，現狀已有DN800污水管網，滿足設計要求。項目附近的臨時小型污水處理廠主要解決周邊一些工廠污水排放，一些廠家由于歷史原因混排污水到雨水管網的現象，因此，每日最大污水在7:00～9:30、21:00～23:00點時段。本項目攔河壩壩頂標高18.64m，雨季壩過水高度為0mm～500mm，旱季水面標高低于攔河壩頂約200mm～300mm。攔河壩起到提高河流水位，將水溢流到現狀污水廠的作用，但同時引起排水管網上游排水不暢，且使河道堆積垃圾，污水收集不徹底，對河道下游造成較大污染。

現狀小型污水處理廠，項目北側有一小型污水廠：（1）全年最大日處理量為31000m3/日，正常日處理量為23000m3/日～25000m3/日；（2）現狀提升泵站蓄容量300m3，泵組的抽排能力3臺500m3/h（兩用一備），3臺250m3/h（兩用一備）。

3 理論污水量計算

由于本項目缺乏水文資料，目前箱涵的雨污水排入的范圍為規劃結合現場排查資料得出。

（1）污水量計算

設計工藝流程：箱涵排出口加截流堰（含小型提升泵站）→現狀提升泵站→小型污水廠處理→處理后補水流回下游河流。

由于箱涵非雨天時主要為排污水，可根據污水調節池設計方法設計截污堰容積。根據污水廠的各個時段污水處理量的實際測量數據繪制小型污水廠的原水流量逐時變化曲線（如圖1）。

圖1 小型污水廠的原水流量逐時變化曲線

再根據流量逐時變化曲線繪制出進水量累計曲線（如圖2）。

圖2 進水量累計曲線

（2）根據《進水量累計曲線》圖表數據累加，每日排水量為23274m3/日，調節池的理論調節容積為：通過流量累計曲線的最高點與最低點作平行于OA的兩條切線，得切點B、C，分別自B、C兩點做平行于縱軸的直線，與出水累計曲線分別相交于D、E點。

線段BD所代表的水量為530m3，線段CE所代表的水量為220m3，BD+CE=530+220=750m3，即為調節池所需的理論調節容積。調節池的理論調節容積為750m3，即為調節池所需的理論調節容積。

由進水量累計曲線圖可知，約在7:00時調節池全部放空，約在3:00時調節池全部充滿。

（3）設計調節池容積設計中采用的調節他容積，一般宜考慮增加理論調節容積的10%～20%，本項目調節池的容積按750×1.34=1005（m3）來設計（最大日水量/平均日水量=31000/23274=1.33）。

4 截留堰的尺寸

①截留堰表面積A，m2，截留堰的容積V=1005m3，取水深h=3m，則池表面積A=V/h=1005/3=335（m2）（見圖3、圖4）。②采用截污堰的形式，面積大于350m2，有效水深3m，則池體有效容積為1050m3＞1005m3，滿足設計要求。

圖3 截污堰平面圖

圖4 截污堰剖面圖（A-A）

本設計在堰內增加2臺污水提升泵（一用一備），旱季時污水通過重力流排到集水池，小雨天或有加快處理污水要求時，可以關閉重力流污水管的閥門，開啟污水提升泵，將污水抽到集水池。

水泵的提升量，以《進水量累計曲線》，連接O、A兩點，則OA為調節池均勻出水量的累計曲線，其斜率即為調節池的控制出水流量，也是水泵的提升量，圖中A點的累計水量為23274m3，相應的累計時數為24h，故可算OA的斜率為23274/24=970m3/h，高差按1m，水頭損失按2m設計，則需要兩臺潛水軸流泵，流量970m3/h，揚程3m，功率15kW，查樣本350QZB-70（流量1001m3/h，揚程3.72m，功率15kW），滿足設計減少黑臭水體要求（見圖4）。

5 結束語

設計截污堰平時依靠DN800重力流排污，每日最大污水在7:00～9:30、21:00～23:00（或小雨）時段，此時關閉DN800重力流排污的閘門，打開污水提升泵排入污水集水池，達到旱季污水不溢流原則，除了堰內設置電動閥門，還使用電氣智能化的行程開關，大雨天時水位提高，通過液位流量計自動調節電動閘門（大雨20min后也需要開啟閘門，否則此時較為潔凈的雨水會對污水廠的微生物及細菌造成沖擊），將雨水排入下游河道不會致使上游因堰的設置而產生雍水現象，不但滿足雨季上游不內澇而且不需要工人操作；在現狀箱涵出口設置回轉式機械格柵，格柵95%透過率，自動收集較大污泥及垃圾，由工人通過斗車或小車運輸，達到方便工人清理原則。