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智慧排水在城市內澇污染減排中的應用

來源: 日期:2018-08-27 瀏覽:388次

智慧排水在城市內澇污染減排中的應用


排水系統在城市雨水、污水輸送,控制水體污染和內澇溢流方面發揮著重要作用。傳統的排水系統往往不能和污水處理設施實現一體化聯動控制,即廠網一體化,并主要以基于流量的控制方法為主,缺少對水質的建模和優化,導致城市內澇在許多發展中國家成為雨季的常態事件,同時也導致水體污染得不到有效控制。本文通過對智慧排水系統關鍵技術的闡述和案例分析或許能為業界以及主管部門提供一些有益借鑒。


一、概述

近年來,中國城市內澇事件頻發,暴雨來臨時,很多城市開啟“看海模式”,成為普遍性的城市災難事件。據央視報道,2015年上半年全國有98個城市因暴雨內澇受淹,而雨季溢流是城市、河道水體的主要污染源。國家為此推動海綿城市建設,其中包含排水管渠設施和排澇除險設施。排水系統的智能化、智慧化是解決問題的關鍵。

我國目前污水的排水方式一般分為合流制和分流制兩種類型。分流制排水系統把雨水和污水在兩套各自獨立的管渠中排除,一方面減少雨水對污水處理系統的沖擊,另一方面避免污水通過雨水系統污染河道。

雨污合流制城市中的排水管網系統,可同時收集生活污水、工業廢水以及雨水(簡稱雨污水)。雨污水由管網系統輸送到污水處理廠,經處理后重新排放到接收水體或大自然中。

在暴雨過程中,因短時間內產生大量雨污水,城市排水系統以及污水處理廠很容易產生容量超載,導致未經處理的污水外流,造成城市內澇或雨污水溢流,污染環境 (圖1)。

【技術聚焦】智慧排水在城市內澇污染減排中的應用

圖1:排水管網與暴雨溢流產生示意圖

針對排水溢流污染問題,國家出臺了一系列關于水污染、黑臭水體政治的工作指南,這些指南都將城市黑臭水體治理、合流制溢流污染問題作為重點問題進行研究,沿河截排系統雨季溢流污染問題已經成為當前需要著力解決的重難點問題。

—《城市黑臭水體整治工作指南》中提出2017年底前直轄市、省會城市、計劃單列市建成區基本消除黑臭水體,2020 年底前地級及以上城市建成區黑臭水體均控制在10%以內的目標。

—《水污染防治行動計劃》(國發〔2015〕17號):直轄市、省會城市、計劃單列市建成區要于2017年底前基本消除黑臭水體,到2030年,城市建成區黑臭水體總體得到消除。

—《城市黑臭水體整治工作指南》由住房城鄉建設部、環境?;げ?、水利部、農業部2015年8月印發,該指南提出了“控源截污、內源治理、生態修復”的技術路線,其中“控源截污“是根本措施。

二、研究現狀

合流制排水系統暴雨季所存在的隱患,總結而言主要有水量、水質兩方面問題:(一) 水量-內澇問題;(二)水質-溢流問題。為解決由此引發的城市內澇,水體污染,國內根據相關政策,主要從排水系統溢流口采取措施減輕溢流對水體造成的污染傷害,國外則主要在管網系統優化應用中尋找解決方案:

2.1國內通過排口控制溢流的對策

關于截排系統雨季溢流污染的控制措施,國內主要以控制排放口溢流為主,排水口治理必須有效解決雨污混接、修復排水管道及檢查井各類缺陷、堵地下水,以及設施維護管理統籌進行??山岷稀昂C喑鞘小苯ㄉ韜推淥朧?,有效削減初期雨水污染負荷。對于不同的排水系統,其排放口的控制措施有所不同,目前國內常見的幾類排放口控制措施有:

1)分流制污水直排排水口:封堵、截污、送入污水處理廠。

2)分流制雨水直排排水口:當地面清掃、澆灑、綠化、餐飲、洗車等通過雨水口的非直接接入污水和初期雨水是引起水體黒臭的主要原因時,可在排水口前或在系統內設置截污調蓄設施。

3)分流制雨污混接雨水直排排水口:不能夠簡單地封堵,可增設混接污水截流管道或設置截污調蓄池?;旖游鬯亓魘欠至髦婆潘低?,雨污分流治理措施的補充和完善。

4)分流制雨污混接截流溢流排水口:應在重點實施排水管道雨污混接改造的同時,按照能夠有效截流的要求,對已有混接污水截流設施進行改造或增設截污調蓄設施。排水口改造時,應采取防水體水倒灌措施。在沿河道無管位的情況下,混接污水截流河底截污管管道可敷設在河床下;敷設在河床下的混接污水截流管需要采取嚴格的防水體水入滲措施。

5)合流制直排排水口:按照要求增設截流設施,截流污水接入污水處理系統。排水口改造時,要采取防水體水倒灌措施。

6)合流制截流溢流排水口:應有效提高合流制截流系統的截流倍數,保證旱天不向水體溢流。

7)泵站排水口:在排水管道系統完善和治理的同時,根據現有泵站排水運行情況,優化運行管理,特別是要降低運行水位,減少污染物排放量。

8)沿河居民排水口:對近期保留的居民住房,可采用沿河堤掛管、沿河底敷設管道的方法收集污水,但沿河掛管方式存在坡度不足的問題。

9)設施應急排水口:增加備用電源和加強設備維護,特別是加強事先保養工作,降低停電、設備事故發生引起的污水直排。

2.2國外通過智慧排水系統控制溢流的對策

國外則主要通過智慧化排水系統,優化應用基礎設施而減少溢流,在暴雨季節,采用具有儲水功能的沉淀池定向存儲污水,并通過控制閘門,水泵等控制部件逐漸向污水處理廠輸送并凈化污水。城市排水基礎設施的運營控制基于遙測??叵低?,而實時控制(Real Time Control-RTC)因及時高效而成為當前有效的管理策略。

迄今為止,實時控制的策略多以流量管理為主,并沒有考慮在整個降雨過程和儲存期間變化很大的污水中的污染負荷。除此以外,對于排水系統與污水處理廠的管理,大多數城市處于分離階段,從而很難在整體上提高排水系統的應用。



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