趙若奇 ZHAO Ruo-qi

（武漢圣禹排水系統(tǒng)有限公司，武漢 430000）

0 引言

為解決水環(huán)境治理問題，近年來國家出臺(tái)了一系列針對(duì)水環(huán)境治理的政策，如《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》、《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)計(jì)劃》等，由此可見，水環(huán)境治理已經(jīng)成為污染防治的重中之重。但很多地方投入大量資金及人力、物力，卻收效甚微。其原因有以下幾點(diǎn)：

一是傳統(tǒng)的雨污分流排水體制無法滿足中國水環(huán)境污染的治理需求，大量污水進(jìn)入自然水體。即使做了雨污分流，仍然有大量錯(cuò)接混接現(xiàn)象，如外來水混接入污水系統(tǒng)、污水混接入雨水系統(tǒng)及面源污染存在。

二是合流制區(qū)域存在雨天大量雨污混合水溢流入湖，造成水體污染，但想實(shí)現(xiàn)完全雨污分流又受到地上及地下設(shè)施密度大、施工困難、施工周期長、投資大、對(duì)居民生活影響大等因素制約。由于合改分困難，導(dǎo)致溢流污染進(jìn)入自然水體。

三是基礎(chǔ)設(shè)施無法滿足改造后對(duì)污水輸送、處理的需求。近幾年，我國的污水排放總量持續(xù)增長。中國城市污水排放量由2014年的445.34億平方米，至2018年增至521.12億平方米。雖然隨著污水處理廠數(shù)量的增加，我國污水年處理量大幅提升。2014年污水年處理量401.62億立方米，2018年逼近500億立方米[1]。但隨著污水收集率的提高，導(dǎo)致污水干管輸水能力不足，大量污水處理廠滿負(fù)荷運(yùn)行，無法進(jìn)入污水處理廠的高濃度污水溢流進(jìn)入自然水體。

基于以上幾點(diǎn)，對(duì)于外源污染的防治需要結(jié)合排水體制及現(xiàn)狀管網(wǎng)、污水處理廠實(shí)際情況來提出針對(duì)性的治理方式。

1 現(xiàn)存分流制區(qū)域存在的問題

對(duì)于分流制區(qū)域，主要解決的錯(cuò)混接及面源污染問題。

1.1 外來水錯(cuò)接混接入污水系統(tǒng)

外來水包括雨水、河湖水、山泉水、地下水。由于大量外來水進(jìn)入污水系統(tǒng)，不僅會(huì)造成污水外溢，給居民帶來生活困擾及安全隱患，還會(huì)增加污水處理廠處理負(fù)荷，使污水處理廠進(jìn)水濃度偏低。

1.2 污水錯(cuò)接混接入雨水系統(tǒng)

由于城市開發(fā)的歷史遺留問題，很多錯(cuò)接、混接都是管道直接管道，具有隱蔽性，物探往往難以發(fā)現(xiàn)，因此錯(cuò)接、混接點(diǎn)改造不徹底。人口集中的生活區(qū)，居民往往會(huì)將生活產(chǎn)生的，如餐飲、洗車、陽臺(tái)等廢水就近直接排至雨水管道，從而產(chǎn)生人為的錯(cuò)接混接。

1.3 面源污染問題

初期雨水的徑流污染，會(huì)將城市空氣、地面的污染物直接沖刷至雨水管道，從而污染河道。根據(jù)尹澄清教授對(duì)墨水湖流域點(diǎn)源與面源污染所做的研究，其中初期5mm徑流中污染負(fù)荷占總負(fù)荷的平均值為48%；初期10mm徑流中污染負(fù)荷占總負(fù)荷的平均值為67%；初期15mm徑流中污染負(fù)荷占總負(fù)荷的平均值為78%[2]。由此可以看出城市降雨徑流污染在城市水環(huán)境質(zhì)量惡化過程中占有很重要的地位。

2 現(xiàn)存合流制區(qū)域存在的問題

2.1 溢流污染問題

合流管上的傳統(tǒng)截流井把旱季的污水截流至污水處理廠，雨季時(shí)，截流井截流了大量的雨水，然而污水處理廠處理能力有限，從而產(chǎn)生了大量的溢流問題。同時(shí)大量干凈的中后期雨水直接灌入污水管道，降低了污水處理廠的進(jìn)水濃度。

2.2 河水倒灌問題

河道水位上升到截流井溢流水位時(shí)還會(huì)造成河水倒灌現(xiàn)象，大量清水流入截污管網(wǎng)，導(dǎo)致污水廠進(jìn)水濃度偏低等問題。

3 國外治理方式介紹

針對(duì)錯(cuò)混接及面源污染及溢流污染問題，德國采用的是截流調(diào)蓄技術(shù)。在現(xiàn)狀管網(wǎng)新建截流井，截流至污水處理廠或調(diào)蓄池。截流井通常采用側(cè)溢流型，相比于中國傳統(tǒng)截流井具有水位控制好、死水區(qū)少、水力條件好等優(yōu)點(diǎn)。其調(diào)蓄技術(shù)采用的是雨水存儲(chǔ)池、雨水溢流池、澄清池等[3]。

4 國內(nèi)治理方式介紹

為解決錯(cuò)混接問題，國內(nèi)通常采用管網(wǎng)摸排，找到錯(cuò)混接點(diǎn)，再進(jìn)行切改的方式；為解決面源污染問題，在源頭進(jìn)行海綿城市改造，實(shí)現(xiàn)源頭減排；為解決溢流污染，對(duì)合流制區(qū)域進(jìn)行全面雨污分流改造。但進(jìn)行管網(wǎng)摸排并修復(fù)改造投資巨大，耗時(shí)耗力。深圳在2016年、2017年和2018年間投資200億，分別新建污水管網(wǎng)1033公里、2009公里、2855公里，截至2021年污水管網(wǎng)建設(shè)工程已全部完成，但實(shí)施效果能否達(dá)到預(yù)期還不明朗[4]。另外，對(duì)于目前的一些城中村、老舊小區(qū)等合流制小區(qū)，由于老城區(qū)建設(shè)年代久遠(yuǎn)、建筑密度大、道路寬度有限，缺少管理和管網(wǎng)錯(cuò)接混接嚴(yán)重等原因，如果要實(shí)施雨污分流改造，施工難度還是很大的。

因此，針對(duì)不同排水體制下的外源污染治理問題，應(yīng)有針對(duì)性的采用相應(yīng)措施。分流制系統(tǒng)選擇簡單高效的方式解決錯(cuò)混接及面源污染，合流制系統(tǒng)也不應(yīng)完全采取一刀切的方式，全部進(jìn)行雨污分流改造。

5 智能截污處理技術(shù)

為解決以上問題，可采取截污+調(diào)蓄+處理的方式。

圖1 改造系統(tǒng)示意圖

5.1 截污技術(shù)

5.1.1 傳統(tǒng)截污技術(shù)

傳統(tǒng)的污水截流主要應(yīng)用槽式、堰式及槽堰式截流井。

堰式、槽式、槽堰式構(gòu)截流井造簡單，建造成本低，但是三種型式截流井存在幾個(gè)問題：①截污管容易淤積；②合流污水直接溢流至自然水體中，污染河道；③存在污水及自然水體倒灌的情形；④固定堰影響行洪；⑤截流管流量無法控制；⑥三種截流井主要設(shè)計(jì)依據(jù)采用的是1997年《合流制系統(tǒng)污水截流井設(shè)計(jì)規(guī)范》，規(guī)范年限較長。

5.1.2 浮筒截流技術(shù)

存在的問題：①當(dāng)降雨較急時(shí)，大量雨水進(jìn)入分流井，井內(nèi)水位迅速上升，浮筒截流裝置部分關(guān)閉，初期雨水不能全截流，部分流入自然水體。②降雨中后期，由于浮筒截流裝置密封不嚴(yán)，中后期較干凈的雨水就會(huì)在整個(gè)降雨期間源源不斷的進(jìn)入截污干管送入污水廠，降低了污水處理廠的進(jìn)水濃度，同時(shí)也增加了污水處理廠的處理負(fù)荷。③浮筒截流裝置無法實(shí)止回功能，當(dāng)污水系統(tǒng)的水位高于分流井水位時(shí)，污水就會(huì)回流至分流井內(nèi)，進(jìn)入自然水體。

5.1.3 智能分流技術(shù)

智能分流技術(shù)，可以根據(jù)管網(wǎng)水質(zhì)、水量、匯水面積等因素進(jìn)行設(shè)置，實(shí)現(xiàn)污水全收集，降雨少溢流。

智能分流井優(yōu)點(diǎn)：

①智能分流井截污管前裝有流量控制閘門，對(duì)通往污水處理廠的最大量能夠進(jìn)行控制，同時(shí)可以防止污水回流，普通的截流井截污管流量沒有控制，且無法防止污水回流。

②智能分流井出水口前裝有液動(dòng)下開式堰門，截流高度可以智能調(diào)節(jié)，同時(shí)可以防止自然水體的倒灌。但普通的截流井只是固定堰，無法調(diào)節(jié)截流高度和防止河水倒灌。

③智能分流井可以通過液位、水質(zhì)、水量、降雨量等幾個(gè)方面進(jìn)行控制，普通的截流井只是水位控制。

④智能分流井采用SCADA系統(tǒng)進(jìn)行智能控制，普通的截流井僅僅只是對(duì)單個(gè)的設(shè)備進(jìn)行控制。

根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50014—2021）規(guī)定，分流制排水系統(tǒng)禁止污水接入雨水管網(wǎng)，并應(yīng)采取截流、調(diào)蓄和處理等措施控制徑流污染；污水系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)有防止外來水進(jìn)入的措施[5]。因此截流井應(yīng)具有污水全截流、避免中后期雨水進(jìn)入污水管網(wǎng)、防止污水回流及防止自然水體倒灌的功能。綜合比較，用在小區(qū)雨水管接入市政雨水管之前且符合《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的截流井為智能分流井。

5.2 調(diào)蓄技術(shù)

調(diào)蓄池主要收集徑流中污染嚴(yán)重的水體，在降雨停止或污水處理廠有富余處理能力后，將調(diào)蓄池排空，緩慢輸送至下游管網(wǎng)、泵站或污水處理設(shè)施。因此初雨調(diào)蓄池的主要作用就是截流并儲(chǔ)存降雨之初徑流污染嚴(yán)重的部分雨水，減少下游水體污染。

目前大部分調(diào)蓄池建設(shè)因?yàn)榈叵驴臻g不足，土地資源緊缺，往往采用集中調(diào)蓄，建立大型或者超大型調(diào)蓄池，但是結(jié)果卻是污染收集率非常低。調(diào)蓄池建大了后，只收了近處的臟水和干凈水，遠(yuǎn)處的污染物進(jìn)不了調(diào)蓄池，仍然只能在每一個(gè)排口處溢流到河道中，造成大量溢流污染問題。這就導(dǎo)致了：①調(diào)蓄池空間利用率低；②污水處理廠進(jìn)水濃度降低；③溢流污染嚴(yán)重，造成水體污染。

在調(diào)蓄池前端配合截流井技術(shù)，可以有效的解決傳統(tǒng)調(diào)蓄池設(shè)計(jì)所帶來的缺陷。城市中截污系統(tǒng)、污水處理廠和調(diào)蓄池收集處理城市最臟的水，提高了調(diào)蓄池的利用率。

5.3 雨水凈化技術(shù)

常規(guī)雨水凈化技術(shù)有MBR池、曝氣生物濾池、活性砂過濾、投藥混和、絮凝沉淀（澄清、氣?。⑵胀ㄉ斑^濾、接觸氧化、活性炭吸附過濾、臭氧氧化、反滲透以及膜過濾等，根據(jù)原水水質(zhì)及處理目標(biāo)不同，可以有多種組合方式。

近年來，膜技術(shù)在水處理領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，特別是與生物反應(yīng)器相組合的膜生物反應(yīng)器作為一種新型高效污水處理技術(shù)在國際上受到了廣泛關(guān)注。使用膜生物反應(yīng)器進(jìn)行污水處理不僅可以大大節(jié)約水資源，還可以大大節(jié)約能源，節(jié)省設(shè)備和運(yùn)行費(fèi)用，減少設(shè)備占地，避免二次污染，有著很大的環(huán)境效益，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

6 工程案例應(yīng)用

柴泊湖位于新洲區(qū)西南部陽邏街，北抵漢施公路，西抵陽邏電廠，南抵陽邏街道辦事處。柴泊湖匯流范圍內(nèi)經(jīng)濟(jì)主要為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、涉及新洲區(qū)陽邏街陽邏老城區(qū)以東部分區(qū)域。隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，柴泊湖匯水范圍內(nèi)已實(shí)施雨污分流，但是存在雨污錯(cuò)混接現(xiàn)象，導(dǎo)致部分雨水口變成混排口，水體污染嚴(yán)重。

為了解決外源污染問題，對(duì)沿湖排口進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查，調(diào)查發(fā)現(xiàn)環(huán)湖共有35個(gè)排口，根據(jù)排口的污染和對(duì)周圍環(huán)境影響的惡劣程度污，將排口按年污染物貢獻(xiàn)率從高到低進(jìn)行了等級(jí)，依次劃分為I等級(jí)（3個(gè)）、Ⅱ等級(jí)（14個(gè)）、Ⅲ等級(jí)（18個(gè)）。

圖2 柴泊湖排口分布圖

最終確定14個(gè)排污量大、污染嚴(yán)重的排口進(jìn)行治理。設(shè)計(jì)在每個(gè)排口末端建設(shè)智能分流井一座，將旱流污水截流至污水處理廠進(jìn)行處理，并配套調(diào)蓄池及雨水凈化單元（膜技術(shù)），將截流的初期雨水進(jìn)行收集處理，達(dá)標(biāo)后排放。

工程通過在I、II等級(jí)排口末端設(shè)置智能截流井，將混排口的污水截流至環(huán)湖的現(xiàn)狀污水管網(wǎng)，保證晴天無污水入湖，從而達(dá)到控制點(diǎn)源的目的。

通過新建初雨調(diào)蓄池等一系列措施對(duì)I、II等級(jí)排口進(jìn)行初雨截流，并新建初雨凈化廠實(shí)現(xiàn)對(duì)初雨的凈化，從而實(shí)現(xiàn)削減面源污染的目的。

圖3 外源污染治理系統(tǒng)示意圖

圖4 工藝平面布置示意圖

7 結(jié)語

外源污染治理作為水體污染防治的重中之重，治理方式有很多中，但最重要的是結(jié)合實(shí)際情況，采取合理的解決方案。本研究通過對(duì)截流+調(diào)蓄+雨水凈化的方式，有效阻斷污染物進(jìn)入自然水體，從而提升排口出水水質(zhì)，有效改善水環(huán)境質(zhì)量。為水環(huán)境的綜合治理提供一定的借鑒意義。