调蓄池在合流制排水系统中的应用

调蓄池在合流制排水系统中的应用

0城市发展中的污染防范中国许多城市采用了完整的排水系统。雨水期间，废水中的大量污染物和废水流入河流、湖泊和其他水域。受影响水体污染的负荷增加，污染严重，环境质量下降。上海黄浦江、苏州河的合流制排水系统溢流(CSO)污染问题,北京、广州、武汉等许多城市也屡屡发生CSO的污染事件,严重制约城市的可持续发展。而控制城区合流制排水系统的面源污染、削减污染负荷,是解决问题的当务之急。欧美国家对合流制的长期规划、控制方法等进行了大量研究,并制定出一系列的指导措施。美国不仅出台了关于CSO污染控制的一系列法规,并采取了相应的具体措施,费城在溢流口采用充气式橡胶堰,减少70%的溢流量;加拿大多伦多市,合流制管道系统平均每年要发生50~60次的合流制管道溢流现象,通过各种规划方案和成立评估小组来控制CSO污染;日本东京制定了合流制排水系统环境目标改善方案,污染物负荷削减量为202.1t/a。随着城市截污处理系统日趋完备,在合流制污水溢流口处设调蓄池,截留部分合流制排水系统污染物,成为合流制排水系统面源污染控制的一项关键技术。1蓄水站的工作原则、类型和功能1.1溢流调蓄池分盐系统水质观察和设计CSO含有生活污水、工业废水、雨水,以及晴天时形成的腐烂的沟道底泥,其中含有大量的污染物,直接排放造成水体严重污染。合流制系统采用溢流调蓄池工作原理如图1、图2[1、2]所示。在降雨期间收集部分初期雨水,然后在降雨停止后,将这部分污水输送至排水管道、泵站或者污水处理厂。因此合流制调蓄池的主要作用是截流初期混合污水,提高合流制系统截流倍数[3、4]。1.2池前溢流和池下溢流调蓄按在线/离线可分为在线调蓄和离线调蓄,如图3所示。按溢流方式可分为池前溢流和池上溢流;根据调蓄池与管线的关系,调蓄池又可分为与管道并行连接和管道串联两种。1.3调蓄池的处理在污水厂建设调蓄池,在很多程度上能控制CSO的排放量,并且起到调蓄净化的效果,通过对不同国家和地区调蓄池处理技术的研究成果,分析调蓄池得出的功能应用,如表1所列。根据美国环境保护局Whipple和Hunter等专家研究,调蓄池可以去除TSS:50%~70%;TP:10%~20%;TN:10%~20%;有机物:20%~40%;铅:75%~90%;锌:30%~60%;碳化氢:50%~70%;细菌:50~90%。可见调蓄池将截流的合流污水进行调蓄,不仅可以缓解水体冲击负荷、保证污水厂的处理效果,能提高截流量、减少合流污水排放对水体的污染,同时还可以减小截流管道的管径,在控制溢流污染上贡献很大。近20a来也已经在德国、丹麦和日本等国得到广泛应用。2调节储水池的设计和优化2.1调蓄池容积分析国内外对溢流雨水调蓄池的研究已经比较成熟,调蓄计算方法也已应用到各项工程实践中。而调蓄池容积是调蓄池设计的关键,需要考虑所在地区的降雨强度、雨型、历时和频率、水管道的设计容量等因素,表2为不同国家和地区调蓄池的调蓄容积计算方法。由表2可见,调蓄池计算方法不尽相同,在计算调蓄池容积时,主要从城市雨水利用的角度出发,对合流污水调蓄的不同方式及调蓄的方式、有无渗透、溢流做法等条件进行分析,选择适合各城市调蓄池的计算方法。2.2调蓄池的冲洗处理初期雨水径流中携带了地面和管道沉积的污物杂质,调蓄池在使用后底部不可避免地滞留有沉积杂物、泥沙淤积,如果不及时进行清理,沉积物积聚过多将使调蓄池无法发挥其功效。因此,在设计调蓄池时必须考虑对底部沉积物的有效冲洗和清除。调蓄池的冲洗方式有多种,各有利弊,如表3所列。在工程设计时根据不同冲洗方式的优缺点,进行技术经济的比选,选择合适的冲洗方式,保证调蓄池的正常运行。但无论采用何种方式,必要时仍需进行辅助的人工清洁。2.3调蓄池优化措施为改变传统调蓄池从单一的调蓄储存功能,增加到调蓄储存与过流处理并用,并形成集成化的控制,提高系统调蓄池的调蓄功能,已开展了一系列对调蓄池优化的研究,形成一批研究成果并已在工程上得到广泛应用。2.3.1多功能雨水调蓄多功能调蓄池是在长时间的雨季时可储存雨污水,防止洪涝灾害的蓄水池,而在非雨季或没有大的暴雨时,这些设施可以全部或部分地正常发挥城市景观、公园、绿地、停车场、运动场、市民休闲集会和娱乐场所等多种功能。张燕通过分析北京延庆妫河景观公园多功能雨洪调蓄设施的可行性,指出多功能雨洪调蓄不仅增加可用水资源,缓解城市严重的缺水局面,还能削减洪峰流量,保障城市防洪安全,改善城市环境,充分利用土地资源。车伍等简略地论述这种设施在国外的应用情况,并以北京为例,讨论了多功能雨水调蓄措施在北京和我国其他城市的推广应用情况。黄民生等对下凹式绿地进行实验研究表明:下凹式绿地面积比例仅为5%~15%,在下凹深度0.1~0.3m的情况下依然能够蓄渗8%~75%的雨水径流,CODcr、NH3-N、TP的平均去除率分别达到44.4%,56.6%和42.3%,平均去除率都在40%以上,可看为一个小型的调蓄池。日本千叶县的长津川调蓄池,在枯水期,景观池中的水位于常水位,可作为人们休闲娱乐的场所;在丰水期,当暴雨来临时,此时的游戏广场、草坪广场作为雨水调蓄渗透塘进行蓄水,暴雨过后储蓄的雨水下渗,在削减洪峰流量的同时补充地下水源。2.3.2蓄池泵站组合系统厦门机场路雨水泵站项目中通过将雨水调节与泵站抽排有机地结合起来,与传统的设计方法相比,提高了系统的雨水调蓄功能,并降低了泵站造价。陈书玉等研究了上海北外滩地下敞开式调蓄池泵站组合系统可方便合理地实现收集管道调蓄容量利用、调蓄池调蓄、截流系统截流、运行模式优化相结合。对苏州延岸大泵站建设雨水调蓄池是削减苏州河排江污染负荷的重要工程,通过对成都路调蓄池试运行研究,估算每年可削减成都路泵站排江量50%以上,削减CODcr11.53t、SS4.76t。李田等针对上海市苏州河沿岸排水系统雨天出流的特性,提出了调蓄池形式优化选择的策略:对于存在一定初期效应且沉降性能差的合流制系统采用存储池;而对于基本无初期效应、出流中污染物沉降性能好的分流制系统采用存储-沉淀池。3调蓄池的设计调蓄池可