合流制管网溢流溢流污染特征

合流制管网溢流溢流污染特征：以北京沙河水库流域为例1内容提要简介合流制溢流污染特征结论与建议致谢23城市排水系统是城市基础设施建设的重要组成部分，主要由排水管网和污水处理厂组成。城市排水系统分流制排水系统合流制排水系统完全分流制不完全分流制直排式合流制截留式合流制完全处理式合流制城市排水管网统计地区城市合流管道长度/km合流管道长度/km合流管道长度/km管道长度/km合流管道占比/%分流管道占比/%华北北京6621606163739051783石家庄789817501809496唐ft2312497762048199邯郸575596081224595保定53242429724793东北齐齐哈尔7112256375298西北西宁4501701878075644灵台775193763宁夏113842911288华东上海12283897281779421387合肥45169811342877298苏州1118119291332233565张家港822553586951288华南桂林13246195457397泉州15102102219793三明69818967228武夷f南重庆10353676377684861288昆明220961424584852丽江3032080430793合流制排水系统简介：城市排水系统合流制排水系统(Combined

SewerSystem,

CSS)是城市排水系统的重要组成部分，包括雨水、污水合流制管网收集系统和末端控制系统，用以收集、运输和处理雨水和污水，最终退水到受纳水体。合流制排水系统采用单一的管道系统，将径流雨水、生活污水甚至工业废水混合在同一套管道中进行收集、运输和溢流排放。简介：合流制排水管道现状4英国：2015年排水管道的总长为3.23×105km，雨污合流管道占比70%；德国：2010年排水管道长达5.40×105km，其中雨污合流管道、污水管道和雨水管道分别为46%、33%和21%；日本：雨污合流管道占排水管道长度的70%左右，其中东京的占比为83%，大阪的占比高达97%；美国：采用合流制排水管道的州有32个，其中绝大多数分布在美国的东北部和五大湖；中国：2016年我国城市排水管道长度达到5.57×10'

km，其中雨污合流管道东部、中部、西部、东北地区占比14.05%、25.88%、19.04%、38.93%。与发达国家相比，我国城市合流制管网占比明显较低，得益于我国城市建设的后发优势。早期的城市污水管道以合流制为主，形成了目前城市核心区合流制管网占比较高的现状，囿于改造难度和成本，合流制管网仍将长期存在。合流制溢流（CombinedSewer

Overflows,

CSOs）污染在降雨或融雪期条件下，雨水/融雪水形成的径流进入合流制管网系统，导致流量超过合流制排水管网系统的截留能力，部分雨污混合流量溢流直排到城镇水体，对城镇建成区地表水环境造成冲击污染。简介：合流制管网溢流污染56CSOs污染来源合流制管网主要收集城镇废水，包括径流雨水、生活污水甚至工业废水等。CSOs污染的三个主要来源：①降雨径流；②生活污水；③管道沉积物，其中合流制管道沉积物是CSOs污染的重要来源，占比约30%以上合流制管网溢流污染来源、特性与影响地点累积降雨量(mm)流量(m3/h)污染物浓度值（EC、FC：CFU/L

；其他：mg/L）参考文献TSSCODBOD5TPTNPbZnCuECFC纽约--25280.426.60.63.30.04310.1030.02681360073000[29]巴黎6.2-279432158--250.1881.4670.16--[30]韩国大田-273137339512913160.213----[31]西班牙33132823291232.222.80.00569---[25]斯洛伐克--4304451752.616.8<0.20.57<0.5-130[32]上海27.9-6846142183.029.8-----[33]北京26.6-579675--2.426.5-----[34]昆明26.9-449208--3.025.9-----[35]V类标准*----40100.42.00.12.01.040000-[36]CSOs污染特性①水质特性：污染物浓度高。北京市CSOs的COD超标17倍，总磷超标6倍；②水量特性：瞬时性和间歇性；③水质与水量间的关系：初始冲刷效应（firstflush），初始阶段污染物的负荷相对较高。CSOs污染影响1）导致水体富营养化；2）破坏水体生态结构；3）影响受纳水体的观赏价值；4）危害公共健康；5）制约整个城市的可持续发展。主要是减少进入合流管道系统的径流量，从而改善CSOs的水质和水量。海绵城市、低影响开发存在的问题：合流制溢流污染管理体制欠缺或落实不到位。是从管道设计的角度来改善CSOs的污染状况。存在的问题：改建工作量大，耗时耗力，费用高。设置中间调蓄设施能够有效的削减洪峰流量，降低下游合流制干管以及截流泵站的设计容量，相当于提高了系统的截流倍数，从而达到减轻CSOs污染的目的。存在的问题：造价太高。CSOs污水净化处理技术用于减少排入水体的污染物负荷量，去除的物质包括可沉淀固体、漂浮物、细菌等。存在的问题：控制技术有待丰富，控制效果有待提高。常用控制措施7参考⽂献：AGENCY

U

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Environmental

Protection

Agency.

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impact

development(LID),

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literature

review

.2000.无论是源头径流量削减还是提高管道截流倍数和增设调蓄池等措施，在雨量较大条件下都不能确保避免

CSOs污染。合流制管网溢流污染控制市域绿色空间结构规划一屏三环五河九楔河湖水系绿色生态走廊逐步改善河湖水质，保障生态基流，提升河流防洪排涝能力，保护和修复水生态系统，加强滨水地区生态化治理，营造水清、岸绿、安全、宜人的滨水空间。北京城市总体规划(2016年-2035年)8水环境：改善河湖水质到2018年年底全面消除全市黑臭水体，到2020年基本实现重要江河湖泊水功能区水质达标率由现状约57%提高到77%。到2035年全市重要江河湖泊水功能区水质达标率达到95%以上，逐步恢复水生态系统功能水资源：保障生态基流，提升河流防洪排涝能力加强河湖水系及周边环境综合整治，提高水系连通性，恢复河道生态功能，构建流域相济、多线连通、多层循环、生态健康的水网体系水生态：保护和修复水生态系统加强滨水地区生态化治理逐步恢复河滨带库滨带自然生态系统，改善河岸生态微循环，提高自净功能一︑研究背景北京城市总体规划(2016年-2035年)9北运河（北京段）水系示意图北运河：北京市五大水系中唯一发源于北京且干流常年有水的河流，是北京市平原流域面积最大的水系。北运河上游流域（北关闸以上）水系长度300公里，主河道长47.5

km，全流域有13条支流，流域面积为2478

km2。北运河流域是北京市人口最集中、产业最聚集、城市化水平最高的流域，流域内人口占全市的70％以上GDP占全市80％以上北京中心城区90%的排水任务北运河流域（北京段）概况2018201310北运河各排水口类别和数量对比（2014年）合流制溢流污染问题水质指标超标排水口数量/个超标排水口比例/%温度23.8溶解氧1834.0pH11.9氨氮4584.9BOD54075.5COD4686.8北运河排水口超标情况统计沙河水库

重要关键节点，排污口33个，其中25个排污口排污量大于50m3/d

，溢流污染对沙河水库带来的污染不容小觑。初步估计在下雨时，污染贡献可达20%左右。北运河流域（北京段）排水口1112北运河(沙河段)的CSOs污染特征？合流制管网废水溢流入库是库区上游南沙河和北沙河突出的瞬时污染源。溢流入库的污染负荷，

占到汛期的一半以上；水量贡献约20-35%。COD、氨氮污染主要集中在沙河水库南区和北区的城乡结合部合流制管网溢流，

输入负荷量占库区点源入河污染负荷的19.45%、8.51%。底数不清，精准控制缺乏科学依据1970-2017年降水量低于多年平均值6.1%，低于建国以来平均值8%降水主要集中在6~9月，平均占年降水量的80.9%强降雨好发于七下八上，10mm/h以上强降雨年均1.7次北京降水演变特征-10 2 4810120100200300400500降雨量月度分布

mm6降水月份0100200300400500月均降雨量

mm13降雨好发于20:00，时变异系数1.68典型雨强<3mm/h，上限<6mm/h北京降水演变特征-214152015-2018年降雨间隔主要分布在0-10天之间，强度较大的降雨分布在这个区间255075200150Therainfallvalue

(mm)0-56-1011-1516-20>2005 1015

20Timeinterval

(d)Fig.5Therainfalldistributioninvariousintervalsfor

2015—2018北京沙河水库流域降水特征2015-20182018年7月份降雨达到4mm时开始溢流，累积降雨量12mm，管道总流量的大小主要取决于降雨强度和持续时间，从降雨开始到发生溢流所用时间约为2.5h沙河水库溢流污染☞水量解析16溢流流速高峰的个数与降雨强度高峰的个数一致，并且一般溢流流速峰值滞后于降雨强度峰值30-40分钟；CSOs污水水量主要受到降雨类型的影响。17沙河水库溢流污染☞水量解析典型合流制溢流口的SS和浊度平均浓度均高于其他三类的浓度其他常规指标跟标准相比较，超标严重As超标38倍，Cd超标13倍，Cr超标7倍，Fe

超标67倍，Mn超标70倍，Pb超标4.7倍，Se超标33倍，Zn超标7倍采样点SS浊度色度NH3-NTNTCOD磷酸盐TP所有排口均值101.69452811.54315.752941.0252.038典型合流制溢流口均值162.311865517.54720.4321261.4332.68边沟均值139.810557919.70121.9751341.7672.81排干均值136.710156216.30819.4101341.3032.53再生水厂出流均值138.210357118.00420.6931341.5352.67V类地表水标准22400.4沙河水库溢流污染☞水质解析18凯氏氮的主要来源为生活污水COD主要来源于管道沉积物 氨氮的主要来源为径流雨水TP主要来源于管道沉积物沙河水库溢流污染☞水质解析19溢流污染高峰持续约0.5小时降水量超过12mm后1小时开始溢流，随之出现污染高峰沙河水库溢流污染☞水质及水量解析20CSOs污染的污染物溯源