上海市成都路雨水調(diào)蓄池設(shè)計(jì)

上海市成都路雨水調(diào)蓄池設(shè)計(jì)

采用自流系統(tǒng)的日照日間洪水已成為上海城市水污染的主要原因之一。河流污染的負(fù)荷嚴(yán)重影響了黃浦江和蘇州的水功能。這種情況與上海的生態(tài)城市和歡迎2010年世界博覽會(huì)極為不同。根據(jù)上海市第二輪環(huán)保三年行動(dòng)計(jì)劃的要求,水環(huán)境治理的重點(diǎn)是加快中心城區(qū)和水源保護(hù)區(qū)的截污治污,大力改善河道水質(zhì)。上海在國(guó)內(nèi)率先提出合流制排水系統(tǒng)污染物控制技術(shù),旨在通過(guò)工程措施和管理措施,消除晴天時(shí)污水排入蘇州河的現(xiàn)象,同時(shí)減少雨天溢流排江次數(shù)和溢流污染負(fù)荷。溢流調(diào)蓄池是合流制排水系統(tǒng)面源污染控制的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù),因此上海市規(guī)劃建設(shè)夢(mèng)清園、昌平、成都路、芙蓉江、江蘇路等5座調(diào)蓄池,總?cè)莘e為7.52×104m3,已建成的蘇州河成都路合流制排水系統(tǒng)雨水調(diào)蓄池已于2006年投入試運(yùn)行,為國(guó)內(nèi)首座投入運(yùn)行的城市排水系統(tǒng)大型雨水綜合利用設(shè)施。1雨水調(diào)節(jié)和儲(chǔ)存池的設(shè)計(jì)1.1截流個(gè)數(shù)n配泵成都路雨水調(diào)蓄池的服務(wù)泵站為蘇州河37座沿線泵站之一的成都北泵站,屬已達(dá)標(biāo)排水系統(tǒng),規(guī)劃服務(wù)面積為306hm2,設(shè)計(jì)暴雨重現(xiàn)期P=1年,徑流系數(shù)ψ=0.8,雨水配泵流量為22.55m3/s,單臺(tái)流量為2.05m3/s,污水配泵流量為3.3m3/s,單臺(tái)流量為1.10m3/s?，F(xiàn)狀晴天污水量為5.85×104m3/d,合0.677m3/s。按現(xiàn)狀污水量,計(jì)算配泵截流倍數(shù)n配泵3=(3.3-0.677)/0.677=3.87倍。2001年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明,該泵站年排江量達(dá)144.8×104m3,在蘇州河沿岸泵站排江量排名中列第三位,占排江總量的9%。1.2調(diào)蓄池體積計(jì)算調(diào)蓄池容積計(jì)算對(duì)于調(diào)蓄池的容積計(jì)算,我國(guó)并無(wú)相關(guān)計(jì)算規(guī)范,參考德國(guó)廢水協(xié)會(huì)“ATVArbeitsblattA1281992”標(biāo)準(zhǔn),調(diào)蓄池容積按下式計(jì)算:V=1.5×VSR×AU(1)式中VSR——需調(diào)蓄雨水量,m3/hm2,12≤VSR≤40,一般可取20AU——非滲透面積,AU=系統(tǒng)面積×徑流系數(shù)則成都路泵站調(diào)蓄容積為1.5×306×0.8×20=7344m3,取7400m3。調(diào)蓄池容積計(jì)算a.按開(kāi)一臺(tái)雨水泵調(diào)蓄60min計(jì)算。雨水泵流量為2.05m3/s,則調(diào)蓄池容積為2.05×60×60=7380≈7400m3。b.按開(kāi)二臺(tái)雨水泵調(diào)蓄30min計(jì)算。調(diào)蓄池容積為2.05×2×30×60=7380≈7400m3。綜上所述,調(diào)蓄池容積取7400m3。1.3項(xiàng)目設(shè)計(jì)池頂設(shè)計(jì)和排放調(diào)蓄池總平面布置圖見(jiàn)圖1。調(diào)蓄池為圓形鋼混地下構(gòu)筑物,內(nèi)徑為40m,布置于成都北路東側(cè)、南蘇州河路南側(cè)規(guī)劃綠地下,北距南蘇州河路紅線為3.16m,西距成都北路紅線為25.24m,南距地鐵1號(hào)線為13.43m,東距用地邊界為7.84m?，F(xiàn)狀地面標(biāo)高為2.60m,調(diào)蓄池頂板標(biāo)高為1.60m,頂板上部考慮2m覆土及大樹(shù)荷載。池體總?cè)莘e為8300m3,有效調(diào)蓄容積為7400m3,池邊水深為5.0m,池中水深為7.50m,池中設(shè)有?4m的泵坑,泵坑深為2m,調(diào)蓄池底板標(biāo)高為-4.4~-6.9m,以1∶7.2坡向泵坑。進(jìn)水閘門(mén)井凈尺寸為4m×2m,內(nèi)設(shè)1臺(tái)DN1600雙密封電動(dòng)蝶閥。驅(qū)動(dòng)裝置采用IP68機(jī)電一體化驅(qū)動(dòng)頭。出水閘門(mén)井凈尺寸為3m×1.5m,內(nèi)設(shè)1臺(tái)DN1000雙密封電動(dòng)蝶閥。驅(qū)動(dòng)裝置采用IP68機(jī)電一體化驅(qū)動(dòng)頭。出水井凈尺寸為3m×2m,用于接納DN1000出水管、DN800溢流管和2根DN300水泵出水管。2臺(tái)22kW潛水泵安裝在泵坑內(nèi),水泵出水管安裝2臺(tái)DN300橡膠止回閥(用于斷流)。池邊布置3臺(tái)10kW潛水?dāng)嚢杵?呈120°角布置,池中布置2臺(tái)5.5kW潛水?dāng)嚢杵?180°角布置,順時(shí)針?lè)较驍噭?dòng)水流,以防止泥沙沉積后板結(jié)。進(jìn)水管的結(jié)構(gòu)調(diào)蓄池沿切線方向進(jìn)水,從中心出水,使之具有自動(dòng)清洗的功能。進(jìn)水管管徑為DN1600,長(zhǎng)為100m,管底標(biāo)高為-2.00m。出水管為DN1000鋼管,長(zhǎng)為65.1m,管底標(biāo)高為-4.40~-4.55m。禁止系統(tǒng)調(diào)蓄池放空時(shí),先采用DN1000放空管放空,水位降至DN1000管管中時(shí),關(guān)閉放空管蝶閥,采用水泵放空。2調(diào)解池的運(yùn)行及效率評(píng)估2.1調(diào)蓄池及放空系統(tǒng)根據(jù)2006年的試運(yùn)行結(jié)果,運(yùn)行管理人員對(duì)調(diào)蓄池的進(jìn)水、放空等模式進(jìn)行了調(diào)整,于2007年正式投入運(yùn)行。運(yùn)行模式如下:①晴天模式。泵房不使用調(diào)蓄池,關(guān)閉進(jìn)水蝶閥、出水蝶閥。②進(jìn)水模式。泵房前池液位達(dá)-4.50m時(shí),開(kāi)一臺(tái)雨水泵,如水位繼續(xù)保持-4.50m或上升,則開(kāi)第二臺(tái)雨水泵,關(guān)閉調(diào)蓄池出水蝶閥,開(kāi)啟調(diào)蓄池進(jìn)水蝶閥。③滿(mǎn)池模式。調(diào)蓄池內(nèi)液位到達(dá)0.6m時(shí)(設(shè)計(jì)最高液位),關(guān)閉進(jìn)水蝶閥、出水蝶閥,通知泵站開(kāi)啟雨水出水閘門(mén),排放蘇州河。④放空模式。打開(kāi)出水蝶閥放空→調(diào)蓄液位到達(dá)-3.70m時(shí),關(guān)閉出水蝶閥→開(kāi)啟2臺(tái)放空水泵→調(diào)蓄池液位降低至-7.9m時(shí),關(guān)閉放空泵,放空完成。⑤潛水?dāng)嚢杵鏖_(kāi)啟模式。調(diào)蓄池液位為0.6~-3.40m時(shí),5臺(tái)潛水?dāng)嚢杵魅_(kāi);調(diào)蓄池液位為-3.40~-5.90m時(shí),池中2臺(tái)潛水?dāng)嚢杵鏖_(kāi)啟;液位為-5.90m以下時(shí),攪拌器全關(guān)。2007年成都路泵站共排江15次,調(diào)蓄池運(yùn)行10次,其中3次未使用調(diào)蓄池的原因?yàn)檫B續(xù)多天降雨,造成調(diào)蓄池?zé)o法及時(shí)放空?？傮w來(lái)說(shuō),調(diào)蓄池在2007年汛期對(duì)于成都路排水系統(tǒng)的面源污染控制發(fā)揮了一定的作用。2.2效率分析調(diào)蓄池污水水質(zhì)分析2007年10月7日,成都路服務(wù)區(qū)域降雨量為69mm,降雨主要集中在晚上21:00左右,采集降雨過(guò)程中的泵站集水井水樣,得到合流污水水質(zhì)過(guò)程線(見(jiàn)圖2)。泵站開(kāi)泵情況為:21:36開(kāi)第一臺(tái)泵至調(diào)蓄池,21:41開(kāi)第二臺(tái)泵至調(diào)蓄池,21:56關(guān)閉調(diào)蓄池進(jìn)水閥門(mén),打開(kāi)排江閘門(mén)。由圖2可知,此次調(diào)蓄過(guò)程調(diào)蓄了污染物濃度較高時(shí)間段內(nèi)的污水。根據(jù)2006年—2007年的采樣數(shù)據(jù),得到調(diào)蓄池進(jìn)水COD為366.5~431mg/L,SS為263~270mg/L;排江水COD為132~235.4mg/L,SS為64.7~158mg/L。上述數(shù)據(jù)表明,調(diào)蓄池對(duì)排江污染負(fù)荷的削減作用較顯著。2007年運(yùn)營(yíng)效率的評(píng)估2007年雨水調(diào)蓄池對(duì)泵站排江水量和排江污染負(fù)荷的削減率分別為4.7%、9.7%。調(diào)蓄池污染物削減的效益分析成都路泵站歷年排江次數(shù)和排江量見(jiàn)表1。由下式計(jì)算系統(tǒng)的年徑流量QA:QA=q·A·ψ/1000(2)式中q——年降雨量,mmA——服務(wù)面積,hm2根據(jù)QA和QD,計(jì)算系統(tǒng)的截流比例:γ=(QA?QD)QA×100%γ=(QA-QD)QA×100%由表1可知,影響泵站排江量的主要因素是降雨的雨型,而不是年降雨總量,2003年和2006年的雨天排江量相當(dāng)接近,但是年降雨量相差285mm;2005年和2006年的年降雨量接近,而排江量的差值為104×104m3。2006年年降雨量大,而排江量少,排江次數(shù)多的主要原因是該年降雨雨量較平均,系統(tǒng)的截流設(shè)施發(fā)揮了較大的作用。一般短時(shí)強(qiáng)降雨會(huì)造成合流系統(tǒng)截流能力得不到充分發(fā)揮,年排江量相應(yīng)增大。同樣,調(diào)蓄池對(duì)系統(tǒng)面源污染負(fù)荷的削減能力也和降雨雨型的分布有很大的關(guān)系。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),調(diào)蓄污染負(fù)荷以399mgCOD/L計(jì),排江污染負(fù)荷以183mgCOD/L計(jì),旱流污染負(fù)荷以247mgCOD/L計(jì),計(jì)算調(diào)蓄池可削減的污染負(fù)荷比例。以2004年為例,排江次數(shù)為23次,旱天排江量為6.5×104m3,調(diào)蓄池有效調(diào)蓄容積為7400m3,則調(diào)蓄池可削減的理論污染負(fù)荷比例β=(7400×23×385+65000×247)/[7400×23×385+65000×247+(106.3×104-7400×23)×183]=33%。以此方法計(jì)算系統(tǒng)設(shè)置調(diào)蓄池后歷年在管網(wǎng)截流基礎(chǔ)上可增加的削減污染負(fù)荷比例,結(jié)果如表2所示,其中2007年由于采用了調(diào)蓄池,因此計(jì)算時(shí)排江量無(wú)需減去調(diào)蓄池的調(diào)蓄水量。由計(jì)算結(jié)果可知,由于年降雨量和降雨次數(shù)不同,調(diào)蓄池發(fā)揮的效益差異較大。排江次數(shù)與調(diào)蓄池污染物削減比例的關(guān)系見(jiàn)圖3?？梢?jiàn),污染物削減比例和排江次數(shù)的變化規(guī)律基本一致,2000年和2003年排江次數(shù)少,但削減污染物比例高,原因是系統(tǒng)存在旱流試車(chē)排江,當(dāng)設(shè)置調(diào)蓄池后,試車(chē)的水排入調(diào)蓄池,系統(tǒng)可杜絕旱流排江,因此調(diào)蓄池發(fā)揮了較大的效能。3都路調(diào)蓄池的運(yùn)行水質(zhì)調(diào)蓄池的運(yùn)行效能除了和年降雨情況密切相關(guān)外,很大程度上還取決于調(diào)蓄池的運(yùn)行管理。針對(duì)運(yùn)行期間發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題,提出如下改進(jìn)措施:①盡快實(shí)現(xiàn)泵站和調(diào)蓄池的聯(lián)合調(diào)控由于調(diào)蓄池進(jìn)水、放空等模式的啟動(dòng)均由泵站集水井水位控制,與泵站截流泵和放江泵的運(yùn)行密切相關(guān),因此實(shí)現(xiàn)泵站和調(diào)蓄池的聯(lián)合調(diào)控不僅便于調(diào)蓄池的運(yùn)行管理,更是提高運(yùn)行效能的保障。②應(yīng)建立常規(guī)的水質(zhì)、水量監(jiān)測(cè)制度成都路調(diào)蓄池作為上海市第一個(gè)投入運(yùn)行的調(diào)蓄池,其運(yùn)行水質(zhì)、水量數(shù)據(jù)對(duì)評(píng)價(jià)調(diào)蓄池的效能和指導(dǎo)后續(xù)調(diào)蓄池的設(shè)計(jì)運(yùn)行都具有重要價(jià)值。目前,調(diào)蓄池的進(jìn)水水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作困難,建議在泵站集水井或調(diào)蓄池進(jìn)水井設(shè)置COD在線監(jiān)測(cè)儀,與雨水泵聯(lián)合管理,以便于積累調(diào)蓄池的長(zhǎng)期運(yùn)行數(shù)據(jù)。③設(shè)備選型應(yīng)更切合實(shí)際調(diào)蓄池的合理運(yùn)行對(duì)削減面源污染量起著關(guān)鍵作用。以2007年為例,調(diào)蓄池共運(yùn)行10次,有效調(diào)蓄量為57810m3,比設(shè)計(jì)量(74000m3)少22%,而泵站5次未使用調(diào)蓄池的放江中,有2次調(diào)蓄池是閑置的,其原因?yàn)榈y關(guān)閉不嚴(yán)而造成調(diào)蓄池旱流蓄水,突發(fā)降雨前來(lái)不及放空而無(wú)法使用。成都路調(diào)蓄池選用的是蝶閥,因合流污水中垃圾較多,蝶閥常被堵塞或損壞從而影響調(diào)蓄池正常功能的發(fā)揮,運(yùn)行