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智能分流井在分流制排水系统中的应用

王雨

摘要：随着城市化和经济化的不断发展，原有的排水系统已逐渐不能满足目前排水需求，加上分流制管网错接混接问题增多，初雨径流污染问题的加重，污水直排入河，造成水体严重污染。而在雨水支管上建智能分流井，可将雨水管中的旱流污水和初期雨水截留至污水管中，并输送至污水处理厂或者初雨厂进行处理。本研究通过介绍智能分流井技术，以武汉湖溪河综合整治工程参考案例，为后续旱流污水和初期雨水截流治理措施提供一定的参考理论依据。
关键词：旱季污水;初期雨水;智能分流井;截流
Abstract： With the continuous development of urbanization and economicization， the original drainage system has gradually failed to meet the current drainage needs. In addition， the problem of misconnection and mixing of the shunt pipe network has increased， the problem of pollution of the first rain runoff has increased， and the sewage is directly discharged into the river， which cause serious water pollution. The intelligent distribution well is built on the rainwater branch pipe， which can intercept the dry flow sewage and the initial rainwater in the rainwater pipe into the sewage pipe， and send it to the sewage treatment plant or the initial rain plant for treatment. In this study， by introducing the technology of intelligent diversion wells， and taking the reference case of Wuhan Huxi River comprehensive renovation project as reference， it provides a certain theoretical basis for the follow-up treatment measures of the dry flow sewage and the initial rainwater interception.
Key words： dry season sewage;initial rainwater;intelligent diversion well;closure
0  引言
隨着社会的快速发展，环境污染的问题也越来越受重视，城市水环境治理必不可少。然而现有的排水系统较为老旧，存在问题较多，即使进行了雨污分流改造，把雨水管和污水管分开建造并不能彻底的解决问题，其主要原因有两个：
一是雨水管存在混接污水，管网错接，来自于阳台废水，洗车废水，餐饮废水等通过雨水管排往自然水体，造成自然水体污染。上海中心城区88座排涝泵站中，直接入江55座，管网混接导致分流制排水系统系统的直排污水量占全市直排河道污水的15%[1]。
二是初期雨水径流污染也是重要污染源之一，降雨后，雨水在径流过程中，冲刷来自于大气和小区路面，绿地和道路等等累积大量的污染物，通过地面径流排到雨水管网中，最终汇入自然水体造成了自然水体污染。有研究表明，美国有60%的湖泊污染和与以雨水径流污染为载体的非点源污染有关，中国通过对滇池进行研究，对滇池水系污染问题进行调查，发现降雨期水污染尤为严重，悬浮物和亚硝酸盐均是平常的15倍以上，径流污染非常严重[2]，中科院生态环境研究中心研究员尹澄清，对城市面源污染做了深入的调查研究，通过对墨水湖流域城市点源和面源污染负荷的相对贡献作了对比，结果表明：城市点源和面源污染负荷对COD贡献相当，对于TSS则面源贡献占据约80%。由此可以看出城市降雨径流污染在城市水环境质量恶化过程中占有很重要的地位[3]。
因此为解决以上问题，需对错接混接污水和初期雨水采取相关截流措施。
1  国内外截流方式介绍
针对目前雨水管中错接混接问题及初期雨水污染问题，国内外进行了大量的研究，德国是通过排水管网系统截留至蓄水池或者污水处理厂，其采用的截流井主要包括弯曲堰截流井，弹簧堰截流井，自动限流截流井，其截流效果均较好，日本则是通过建立蓄水池，将初期雨水中有害物质，储存到蓄水池中，输送至污水处理厂进行处理[4]。
在国内，针对混接问题，采取的是末端设置截流井来控制旱流污水不入河，但这样的截流方式不能解决雨季溢流污染，下雨时的大量的雨污混合水溢流进入自然水体，是自然水体重要的污染来源，而对初雨的治理的研究还处于起步阶段，在实际工程中应用较少，目前采用比较多的系统就是新建初雨处理厂，如图1所示，在初雨管上设置初雨井，但是这样会导致上游截流的初雨到达下游时，和下游的后期雨水混合，一方面会稀释初雨浓度，另一方面导致上游初雨没办法截留至初雨厂进行处理。
深圳市河流修复的过程中，考虑了初期雨水对河道的污染，在雨水进入雨水排放口前设置自动限流截流井将雨水截流至城市污水管道里。
总体来说，针对旱流污水和和初期雨水的截流措施，还属于不断探索状态，为解决该问题，可采用智能分流技术大幅度提高初雨收集率，避免水污染过度污染，为国内旱季污水和初雨治理截流起到积极的参考作用。
2  智能分流井技术
2.1 智能分流系统
针对晴天有混接旱流污水，雨天初期雨水污染物浓度较高的问题，采用智能分流井技术，如图2所示，在河道边新建初雨管，在雨水支管上建一进三出智能分流井，晴天时，旱流污水通过智能分流井截流至污水管，输送至污水处理厂进行处理，雨天时，初期雨水截流至初雨管，输送至初雨处理厂进行处理。
2.2 一进三出智能分流井
在雨水管上设置一进三出智能分流井，其主要是由进水管、截污管、初雨管、出水管这些构筑物组成。（图3）
井内设备主要包括：①液动下开式堰门;②液动限流闸门1;③液动限流闸门2;④浮动挡板;⑤雨量计;⑥超声波液位计;⑦投入式液位计，还附带高清摄像头，SCADA控制系统等。
其运行模式为：晴天时，液動下开式堰门和液动限流闸门2关闭，液动限流闸门1打开，旱流污水通过截污管截流至污水管，输送至污水处理厂进行处理，雨天时，当降雨量未达到警戒液位时，液动下开式堰门保持关闭，液动限流闸门1关闭，液动限流闸门2开启，初雨截留至初雨管中，输送至初雨处理厂进行处理，当井内液位达到警戒液位时，液动限流闸门1和液动限流闸门2均关闭，液动下开式堰门打开，后期干净的雨水，直接行洪，排入自然水体。雨停则恢复晴天模式。
其控制系统主要是通过SCADA智能控制系统，使得所有的设备均为自动化运营。自动化系统采用三种控制模式：就地控制、远程控制和超远程控制。移动终端（手机和移动电脑）可以通过Internet对分流井各设备运行状态实现实时监测和控制。当设备发生故障时，可以实时报警，各设备之间可以实现相互通讯。
3  工程案例应用
武汉市湖溪河位于华中科技大学内，南起珞瑜东路的地下涵道，北至东湖子湖喻家湖，其周围有较多的商户、住户企业以及学校排出大量污水，污水最终汇入喻家湖，严重污染喻家湖水体。其存在问题主要有：①管网混接，晴天时的餐饮废水、洗车废水等排入雨水管，通过雨水管排入湖溪河，严重污染水体。②降雨时，由于地表冲刷周围地面的污染物等地表径流产生的初期雨水汇流至雨水管，通过雨水管排入湖溪河，严重污染湖溪河水体。
因此为解决问题，通过沿线管网踏勘，最终确定方案为在湖溪河沿线设置初雨管，喻家湖旁设置初雨处理厂，并在湖溪河沿线雨水支管设置5座智能分流井，如图4所示。
通过在湖溪河沿线新建五座智能分流井，晴天时，将旱流污水截流至旱流污水截流至污水管，排至污水处理厂进行处理，降雨时，将初期雨水截流至初雨管，排至初雨处理厂进行处理，最终通过雨水管末端治理，沿线截污的形式，达到旱流污水不入河，初雨少入河的目的。
4  结语
对于旱季污水和初期雨水的治理初雨不断地探索中，本研究通过采用一进三出的智能分流井技术，实现旱流污水和初期雨水截流，进入污水处理厂或者初雨厂进行处理，避免污水入河，削减入河污水量，从而改善水环境，并可为后续排水系统的污水截流提供一定的指导和参考意义。
参考文献：
[1]廖彦君.分流制雨水系统旱流污水截流效果及改善对策研究[D].上海：同济大学，2008.
[2]李晶.城市雨水径流污染控制理论与技术研究[D].天津：天津大学，2011.
[3]尹澄清.城市面源污染的控制原理和技术[M].中国建筑工业出版社，2009.
[4]张嘉毅，唐建国，张建频，等.日本横滨排水设施建设及运行管理经验和启示（上）[J].给水排水，2008，2（12）：116-123.
价值工程2020年16期
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