聶 鳳 ，熊正為 ，黃建洪 ，虢清偉，彭福全

（1.環(huán)境保護部華南環(huán)境科學研究所，廣東廣州 510655；2.南華大學城市建設學院，湖南衡陽 421001）

0 前言

我國許多城市老城區(qū)采用合流制排水系統(tǒng)，雨時合流污水挾帶大量地表污染物和城市污水溢流到河流、湖泊等水體，增加了受納水體污染負荷，造成嚴重污染，導致水環(huán)境質(zhì)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202.1 t/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(diào)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 調(diào)蓄池的工作原理、類型及功能應用

1.1 工作原理

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(diào)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(diào)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]。

圖1 合流制調(diào)蓄池工作原理圖解

圖2 合流制調(diào)蓄池曲線圖解

1.2 調(diào)蓄池類型

調(diào)蓄按在線/離線可分為在線調(diào)蓄和離線調(diào)蓄[5]，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(diào)蓄池與管線的關系，調(diào)蓄池又可分為與管道并行連接和管道串聯(lián)兩種[6-8]。

1.3 調(diào)蓄池功用

在污水廠建設調(diào)蓄池，在很多程度上能控制CSO的排放量，并且起到調(diào)蓄凈化的效果，通過對不同國家和地區(qū)調(diào)蓄池處理技術的研究成果，分析調(diào)蓄池得出的功能應用，如表1所列。

圖3 調(diào)蓄池型示意圖

表1 調(diào)蓄池應用情況一覽表

根據(jù)美國環(huán)境保護局Whipple和Hunter等專家研究，調(diào)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%。

可見調(diào)蓄池將截流的合流污水進行調(diào)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20 a來也已經(jīng)在德國、丹麥和日本等國得到廣泛應用。

2 調(diào)蓄池的設計與優(yōu)化

2.1 容積設計

國內(nèi)外對溢流雨水調(diào)蓄池的研究已經(jīng)比較成熟，調(diào)蓄計算方法也已應用到各項工程實踐中。而調(diào)蓄池容積是調(diào)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[9]，表2為不同國家和地區(qū)調(diào)蓄池的調(diào)蓄容積計算方法。

由表2可見，調(diào)蓄池計算方法不盡相同，在計算調(diào)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(diào)蓄的不同方式及調(diào)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(diào)蓄池的計算方法。

2.2 沖洗方式

初期雨水徑流中攜帶了地面和管道沉積的污物雜質(zhì)，調(diào)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(diào)蓄池無法發(fā)揮其功效。因此，在設計調(diào)蓄池時必須考慮對底部沉積物的有效沖洗和清除。調(diào)蓄池的沖洗方式有多種，各有利弊，如表3所列。

表2 調(diào)蓄池容積計算方法匯總表

表3 調(diào)蓄池各沖洗方式優(yōu)缺點分析表

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(jīng)濟的比選，選擇合適的沖洗方式，保證調(diào)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(diào)蓄池的優(yōu)化設計方向

為改變傳統(tǒng)調(diào)蓄池從單一的調(diào)蓄儲存功能,增加到調(diào)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(diào)蓄池的調(diào)蓄功能，已開展了一系列對調(diào)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 多功能雨洪調(diào)蓄技術

多功能調(diào)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[10]通過分析北京延慶媯河景觀公園多功能雨洪調(diào)蓄設施的可行性，指出多功能雨洪調(diào)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[11]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(diào)蓄措施在北京和我國其他城市的推廣應用情況。黃民生等[12]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(diào)蓄池。日本千葉縣的長津川調(diào)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(diào)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[13]。

2.3.2 調(diào)蓄池與泵站結合優(yōu)化設計

廈門機場路雨水泵站項目中通過將雨水調(diào)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(diào)蓄功能，并降低了泵站造價[14]。陳書玉等[6]研究了上海北外灘地下敞開式調(diào)蓄池泵站組合系統(tǒng)可方便合理地實現(xiàn)收集管道調(diào)蓄容量利用、調(diào)蓄池調(diào)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(diào)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(diào)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CODcr 11.53 t、SS 4.76 t[15]。

李田等[16]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(diào)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 結論

調(diào)蓄池可以明顯地削減洪峰流量，提高溢流污水水質(zhì)，改善城市環(huán)境，充分利用土地資源，最大程度地發(fā)揮城市土地資源的綜合效益，因此在傳統(tǒng)調(diào)蓄池基礎之上，要不斷優(yōu)化調(diào)蓄池的設計，合理確定調(diào)蓄池的容積，進一步研究調(diào)蓄池的多功能調(diào)蓄技術，形成集成化的控制，提高其調(diào)蓄功能和使用的安全合理性。

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