調蓄池在合流制排水系統(tǒng)中的應用

調蓄池在合流制排水系統(tǒng)中的應用

0城市發(fā)展中的污染防范中國許多城市采用了完整的排水系統(tǒng)。雨水期間，廢水中的大量污染物和廢水流入河流、湖泊和其他水域。受影響水體污染的負荷增加，污染嚴重，環(huán)境質量下降。上海黃浦江、蘇州河的合流制排水系統(tǒng)溢流(CSO)污染問題,北京、廣州、武漢等許多城市也屢屢發(fā)生CSO的污染事件,嚴重制約城市的可持續(xù)發(fā)展。而控制城區(qū)合流制排水系統(tǒng)的面源污染、削減污染負荷,是解決問題的當務之急。歐美國家對合流制的長期規(guī)劃、控制方法等進行了大量研究,并制定出一系列的指導措施。美國不僅出臺了關于CSO污染控制的一系列法規(guī),并采取了相應的具體措施,費城在溢流口采用充氣式橡膠堰,減少70%的溢流量;加拿大多倫多市,合流制管道系統(tǒng)平均每年要發(fā)生50~60次的合流制管道溢流現(xiàn)象,通過各種規(guī)劃方案和成立評估小組來控制CSO污染;日本東京制定了合流制排水系統(tǒng)環(huán)境目標改善方案,污染物負荷削減量為202.1t/a。隨著城市截污處理系統(tǒng)日趨完備,在合流制污水溢流口處設調蓄池,截留部分合流制排水系統(tǒng)污染物,成為合流制排水系統(tǒng)面源污染控制的一項關鍵技術。1蓄水站的工作原則、類型和功能1.1溢流調蓄池分鹽系統(tǒng)水質觀察和設計CSO含有生活污水、工業(yè)廢水、雨水,以及晴天時形成的腐爛的溝道底泥,其中含有大量的污染物,直接排放造成水體嚴重污染。合流制系統(tǒng)采用溢流調蓄池工作原理如圖1、圖2[1、2]所示。在降雨期間收集部分初期雨水,然后在降雨停止后,將這部分污水輸送至排水管道、泵站或者污水處理廠。因此合流制調蓄池的主要作用是截流初期混合污水,提高合流制系統(tǒng)截流倍數(shù)[3、4]。1.2池前溢流和池下溢流調蓄按在線/離線可分為在線調蓄和離線調蓄,如圖3所示。按溢流方式可分為池前溢流和池上溢流;根據(jù)調蓄池與管線的關系,調蓄池又可分為與管道并行連接和管道串聯(lián)兩種。1.3調蓄池的處理在污水廠建設調蓄池,在很多程度上能控制CSO的排放量,并且起到調蓄凈化的效果,通過對不同國家和地區(qū)調蓄池處理技術的研究成果,分析調蓄池得出的功能應用,如表1所列。根據(jù)美國環(huán)境保護局Whipple和Hunter等專家研究,調蓄池可以去除TSS:50%~70%;TP:10%~20%;TN:10%~20%;有機物:20%~40%;鉛:75%~90%;鋅:30%~60%;碳化氫:50%~70%;細菌:50~90%?？梢娬{蓄池將截流的合流污水進行調蓄,不僅可以緩解水體沖擊負荷、保證污水廠的處理效果,能提高截流量、減少合流污水排放對水體的污染,同時還可以減小截流管道的管徑,在控制溢流污染上貢獻很大。近20a來也已經在德國、丹麥和日本等國得到廣泛應用。2調節(jié)儲水池的設計和優(yōu)化2.1調蓄池容積分析國內外對溢流雨水調蓄池的研究已經比較成熟,調蓄計算方法也已應用到各項工程實踐中。而調蓄池容積是調蓄池設計的關鍵,需要考慮所在地區(qū)的降雨強度、雨型、歷時和頻率、水管道的設計容量等因素,表2為不同國家和地區(qū)調蓄池的調蓄容積計算方法。由表2可見,調蓄池計算方法不盡相同,在計算調蓄池容積時,主要從城市雨水利用的角度出發(fā),對合流污水調蓄的不同方式及調蓄的方式、有無滲透、溢流做法等條件進行分析,選擇適合各城市調蓄池的計算方法。2.2調蓄池的沖洗處理初期雨水徑流中攜帶了地面和管道沉積的污物雜質,調蓄池在使用后底部不可避免地滯留有沉積雜物、泥沙淤積,如果不及時進行清理,沉積物積聚過多將使調蓄池無法發(fā)揮其功效。因此,在設計調蓄池時必須考慮對底部沉積物的有效沖洗和清除。調蓄池的沖洗方式有多種,各有利弊,如表3所列。在工程設計時根據(jù)不同沖洗方式的優(yōu)缺點,進行技術經濟的比選,選擇合適的沖洗方式,保證調蓄池的正常運行。但無論采用何種方式,必要時仍需進行輔助的人工清潔。2.3調蓄池優(yōu)化措施為改變傳統(tǒng)調蓄池從單一的調蓄儲存功能,增加到調蓄儲存與過流處理并用,并形成集成化的控制,提高系統(tǒng)調蓄池的調蓄功能,已開展了一系列對調蓄池優(yōu)化的研究,形成一批研究成果并已在工程上得到廣泛應用。2.3.1多功能雨水調蓄多功能調蓄池是在長時間的雨季時可儲存雨污水,防止洪澇災害的蓄水池,而在非雨季或沒有大的暴雨時,這些設施可以全部或部分地正常發(fā)揮城市景觀、公園、綠地、停車場、運動場、市民休閑集會和娛樂場所等多種功能。張燕通過分析北京延慶媯河景觀公園多功能雨洪調蓄設施的可行性,指出多功能雨洪調蓄不僅增加可用水資源,緩解城市嚴重的缺水局面,還能削減洪峰流量,保障城市防洪安全,改善城市環(huán)境,充分利用土地資源。車伍等簡略地論述這種設施在國外的應用情況,并以北京為例,討論了多功能雨水調蓄措施在北京和我國其他城市的推廣應用情況。黃民生等對下凹式綠地進行實驗研究表明:下凹式綠地面積比例僅為5%~15%,在下凹深度0.1~0.3m的情況下依然能夠蓄滲8%~75%的雨水徑流,CODcr、NH3-N、TP的平均去除率分別達到44.4%,56.6%和42.3%,平均去除率都在40%以上,可看為一個小型的調蓄池。日本千葉縣的長津川調蓄池,在枯水期,景觀池中的水位于常水位,可作為人們休閑娛樂的場所;在豐水期,當暴雨來臨時,此時的游戲廣場、草坪廣場作為雨水調蓄滲透塘進行蓄水,暴雨過后儲蓄的雨水下滲,在削減洪峰流量的同時補充地下水源。2.3.2蓄池泵站組合系統(tǒng)廈門機場路雨水泵站項目中通過將雨水調節(jié)與泵站抽排有機地結合起來,與傳統(tǒng)的設計方法相比,提高了系統(tǒng)的雨水調蓄功能,并降低了泵站造價。陳書玉等研究了上海北外灘地下敞開式調蓄池泵站組合系統(tǒng)可方便合理地實現(xiàn)收集管道調蓄容量利用、調蓄池調蓄、截流系統(tǒng)截流、運行模式優(yōu)化相結合。對蘇州延岸大泵站建設雨水調蓄池是削減蘇州河排江污染負荷的重要工程,通過對成都路調蓄池試運行研究,估算每年可削減成都路泵站排江量50%以上,削減CODcr11.53t、SS4.76t。李田等針對上海市蘇州河沿岸排水系統(tǒng)雨天出流的特性,提出了調蓄池形式優(yōu)化選擇的策略:對于存在一定初期效應且沉降性能差的合流制系統(tǒng)采用存儲池;而對于基本無初期效應、出流中污染物沉降性能好的分流制系統(tǒng)采用存儲-沉淀池。3調蓄池的設計調蓄池可