李佳林，嚴(yán)欣茹

（合肥通用機(jī)械研究院有限公司，安徽合肥 230088）

1 合流制管道的弊端

我國目前大部分城市老舊城區(qū)依然使用合流制管道作為城市排水系統(tǒng)，這種合流制管道一直延伸到城市河道的排口，在雨季時(shí)實(shí)現(xiàn)排澇功能，但在旱季時(shí)管道中收集了一定量的污水。為改善城市的水體環(huán)境，防止污染物進(jìn)入河道，通常在合流制管道末端河道排放口前采用旱季截污井區(qū)分雨水與污水。旱季截污井內(nèi)設(shè)置高低位2 個(gè)出口，低口設(shè)置手動閘門并接入污水管道，高口接入河道排放口。旱季時(shí)人工將閘門打開，雨污水從低口排入污水管網(wǎng)；雨季時(shí)人工將閘門關(guān)閉，雨污水從高口排入河道。但是這種簡單的切換方式存在如下弊端：

（1）旱季時(shí)降雨導(dǎo)致大量雨水進(jìn)入城市污水管網(wǎng)，沖擊市政污水處理廠的正常運(yùn)行，并帶來大量的能源藥劑等損耗。

（2）雨季但未降雨時(shí)將導(dǎo)致大量污水進(jìn)入城市河道，不能有效區(qū)分雨水、污水，大量污染物進(jìn)入城市自然水體，污染環(huán)境。

（3）需要大量人工操作，效率低。

（4）污水管道水位超高時(shí)會發(fā)生向河道倒灌的情況。

（5）無法集中管理、統(tǒng)一控制。

2 智能截污井系統(tǒng)

隨著國家環(huán)保部門對城市水體河道斷面環(huán)保考核日趨嚴(yán)格，合流制管道體系必將無法達(dá)到國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，而老舊城市改造雨污完全分流工程量巨大，不能立即實(shí)現(xiàn)。因此，有效改善旱季截污井成了改善河道水質(zhì)的關(guān)鍵。

根據(jù)此需求研發(fā)智能截污井系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過簡單的改造，無需人工操作，無需外接電源，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測所在片區(qū)的實(shí)時(shí)降雨強(qiáng)度和井內(nèi)液位及水質(zhì)情況，并智能分析井內(nèi)是雨水還是污水，實(shí)時(shí)控制低位閘門，自動精確地將污水和雨水區(qū)分開來，相比原旱季雨季的簡單區(qū)分，大大提高了截污效率，同時(shí)實(shí)現(xiàn)無人值守自動運(yùn)行，節(jié)省大量人員操作工作量。該系統(tǒng)配套設(shè)置智能人機(jī)界面，記錄歷史數(shù)據(jù)并可查詢，實(shí)時(shí)上報(bào)雨量情況和閘門開啟關(guān)閉狀態(tài)并可遠(yuǎn)程控制。

3 旱季截污井改造思路

（1）將手動閘門改為電動閘門是自動控制的必要條件。

（2）河道排口分布廣泛，無外接電源條件，因此設(shè)置太陽能充電裝置給蓄電池充電，蓄電池通過逆變器給電動閘門提供動力。

（3）通過自主研發(fā)的雨量強(qiáng)度監(jiān)測裝置實(shí)時(shí)監(jiān)測降雨強(qiáng)度。

（4）安裝水質(zhì)分析儀表和井內(nèi)液位儀表。

（5）由PLC 收集降雨強(qiáng)度、水質(zhì)情況、水位情況，經(jīng)綜合分析后自動控制閘門以實(shí)現(xiàn)精確區(qū)分雨污水功能。

3.1 改造內(nèi)容

（1）施工前應(yīng)做好充分的封堵、清淤、通風(fēng)、降水準(zhǔn)備。

（2）拆除原有手動裝置，更換為電動裝置。

（3）安裝太陽能板、集成自動化控制柜、雨量強(qiáng)度監(jiān)測報(bào)警裝置和水質(zhì)實(shí)時(shí)分析裝置。

（4）程序開發(fā)及人機(jī)界面調(diào)試。

（5）4G 無線遠(yuǎn)程監(jiān)控功能調(diào)試。

3.2 注意事項(xiàng)

（1）井內(nèi)施工前，應(yīng)做好通風(fēng)、降水、封堵等措施。

（2）低洼點(diǎn)應(yīng)考慮防淹措施。

（3）電動操作裝置應(yīng)配手動操作。

（4）應(yīng)考慮防盜措施。

（5）視頻監(jiān)控遠(yuǎn)傳耗電較大，不建議設(shè)置。

（6）自動控制柜平時(shí)盡可能降低耗電。

（7）太陽能板應(yīng)考慮足夠風(fēng)力、雨雪影響。

（8）自動控制柜應(yīng)考慮通風(fēng)隔熱降溫措施。

（9）運(yùn)維中心需要固定IP 寬帶接入或VPN 服務(wù)及畫面組態(tài)、數(shù)據(jù)記錄。

4 主要應(yīng)用設(shè)備（表1）

表1 主要應(yīng)用設(shè)備

5 智能截污井運(yùn)行工藝

（1）晴天時(shí)閘門打開，污水流向污水管網(wǎng)，處于截污模式。

（2）降雨但未達(dá)設(shè)定降雨強(qiáng)度和液位時(shí)閘門仍為開，保持截污實(shí)現(xiàn)初期雨水收集。

（3）達(dá)到一定的降雨強(qiáng)度和液位時(shí)關(guān)閉閘門，雨水流向河道，變?yōu)榕潘Ｊ健?/p>

（4）雨停時(shí)延至設(shè)定時(shí)間后打開閘門，恢復(fù)截污模式。

（5）污水管網(wǎng)水位高時(shí)遠(yuǎn)程關(guān)閉閘門，防止污水流向河道。

6 結(jié)語

研發(fā)智能截污井裝置，通過簡單改造，達(dá)到精確區(qū)分雨水、污水，進(jìn)而將每次降雨時(shí)產(chǎn)生的初期雨水收集入城市管網(wǎng)的目的。目前，該裝置在合肥市十五里河流域河道和瑤海區(qū)污水管網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用，運(yùn)行效果良好，大大提高了截污效率，改善了河道水質(zhì)。