雨污分流排水体制相比合流制直排或截流式合流制对水环境的保护而言是一种进步。从目前许多城市的实施情况来看,我国大部分城市新建城区排水体制采用了雨污分流制,部分老城区也在进行雨污分流改造。然而,不可回避的问题是,尽管实施了雨污分流制,但是许多城市的自然水体水质依然不容乐观,换言之雨水系统也存在污染源。因此,要真正实现对水环境的保护,就应该控制雨水管带来的污染。
1 污染控制对策
要控制雨水管的污染,首先应该从管理入手,对误接入雨水系统的污水管进行改接,以减少市政雨水管系统中的污水量; 其次,必须对初期雨水和无法改造的错排入的污水进行截流。为确保截流工作具有可行性,截流改造应该遵循分散截流、占地少、设备远程自动化控制、建设及运营成本低、管理简单的原则,而且截流后的水处理应该尽可能利用已有污水处理设施或者另建集中式水处理设施,以减少占地、降低管理难度和成本。
1. 1 分散调蓄截流方案
1. 1. 1 主要内容、分类及适用条件
本方案主要内容是在各个排水单位雨水支管接入雨水干管处以及每隔一定距离在雨水干管上设截流井,通过截流井将流入各雨水支管和雨水干管的污水及初期雨水截流后,经截流支管接出排入调蓄池中,之后通过出水设施进行控制,将其排入污水系统中。根据调蓄池内污水能否完全自排进入污水管网系统,分为自排式分散调蓄截流方案( 见图 1) 以及压力提升式调蓄截流方案( 见图 2) .


自排式分散调蓄截流方案中的出水闸门采用手电两用启闭机;压力提升式分散调蓄截流方案中,由于水量不大,采用两台同样规格小泵( 一用一备) ,设计流量按 8、16或 24 h 排完,调蓄池有效容积按全部水量考虑。本方案对用地要求较小,适用广泛,一般用于对已建成区域雨污排水系统进行改造或道路下无空间需另设一套截流管网的情况。
1. 1. 2 运行控制思路及防止倒灌措施
运行控制思路: 下雨时,打开调蓄池进水闸,关闭出水设施,初期雨水经截流井格栅除去较大渣滓后排入调蓄池,调蓄池内贮水量达到控制水位时关闭进水闸; 不下雨时,开启出水设施,调蓄池所贮存水匀速排入污水系统,与此同时,进水闸亦处于开启状态,以便于进入雨水系统中的污水经调蓄池排入污水管道系统。控制方式: 进水设施根据调蓄池内水位自动控制,达到最高水位时,进水闸自动关闭; 降到最高水位的 1 /3 高度时,进水闸门自动打开。出水控制设施则采用远程人工集中控制,下雨时关闭,不下雨时则打开。防止倒灌措施: 下雨时,通过关闭进水闸,可防止调蓄池中的初期雨水倒灌入雨水系统; 不下雨时,通过出水设施的运行( 或根据水位控制运行) ,加上截流及调蓄系统的标高低于对应的雨水系统,可防止污水倒灌。
1. 1. 3 布局原则、流量控制及参数选取
① 布局原则
为确保有效截流初期雨水,截流井及调蓄池服务面积或雨水干管的长度不宜过大。一般在每个排水单位如小区的雨水出水管处设截流井及调蓄池( 调蓄池 A) ,以及每隔1 km 左右( 收集时间约为地面流行时间 10 min 的两倍) 在雨水主干管有条件的位置处设截流井及调蓄池( 调蓄池 B) 。前者以收集小区内冲刷屋面和地面的污染物为主,管道内沉积物为辅; 后者以收集雨水主干管内沉积的污染物为主,冲刷路面的污染物为辅。截流井可由雨水井改造而成,调蓄池设在小区绿地或公共绿地下。
② 流量控制及参数选取
截流井的参数选择应综合考虑以下两个方面:
a. 截流井底标高及截流管内底标高应低于对应截流处雨水管内底标高,下落高度与截流管管径一致,以确保污水及初期雨水被有效截流;
b. 截流井内必须设人工格栅,栅距宜为 20 ~ 30 mm,以免调蓄池内沉积和堵塞严重,同时可保护出水设施,因此截流井的空间必须满足人工格栅的安装和检修要求,栅渣可以根据实际情况予以定期清掏。
本方案的流量控制主要是通过调蓄池容积控制来实现,因此目标参数是调蓄池的容积,针对两种不同的调蓄池,其容积的计算方法分别如下。
① 调蓄池 A
对于调蓄池的容积,我国尚无相关规定,参考国外的计算方法,调蓄池容积V = 1. 5 × m × A,其中1. 5为安全系数; m 为单位面积所需调蓄雨水量,根据地面径流截流厚度确定( 一般取 3 ~ 6 mm,此处取3 mm) ,则 m 为 30 m3/ hm2; A 为非渗透面积。
② 调蓄池 B
由于其主要功能是收集管道内的雨水,因此其容积 V = 1. 5 × a × L( 1. 5 为安全系数,a 为单位长度管段容积,L 为服务管长度) 。
1. 2 独立截流方案
1. 2. 1 主要内容及适用条件
独立截流方式( 见图 3) 主要是在雨水管道系统和污水管道系统外再单独设一套截流管道系统,在各个排水单位雨水支管接入雨水干管处以及每隔一定距离在雨水干管上设截流井,通过截流井将流入各雨水支管和雨水干管的污水及初期雨水截流后,经截流支管排入单独设立的截流管网中,之后直接排入下游污水厂进行处理,或根据初期雨水水质情况,有针对性地在合适位置另设集中式水处理系统,比如人工湿地、稳定塘等。该方案适于新建城区规划独立截流管网的情况。

1. 2. 2 运行控制思路及防止倒灌措施
在截流井内的截流支管前设进水闸,采用手电两用启闭机控制,并设自动控制装置。本方案的运行控制主要通过进水闸来实现,其控制思路是: 平时处于常开状态,下雨时,当截流支管满流时间达到设计时间后,进水闸自动关闭,以防止受污染较轻的雨水进入截流系统而增加下游水处理系统压力。停雨后,由人工远程开启进水闸。防止倒灌措施: 截流系统的标高低于对应的雨水系统,可防止截流水倒灌。
1. 2. 3 布局原则、流量控制及参数选取
① 布局原则
在每个排水单位的雨水出水管处以及每隔 1km 左右( 收集时间约为地面流行时间 10 min 的两倍) 在雨水主干管有条件的位置,设截流井和截流支管与截流干管系统相连,截流井底标高及截流支管内底标高应低于对应截流处雨水管内底标高,下落高度与截流管管径一致,以确保污水及初期雨水被有效截流。
② 流量控制及参数选取
本方案要实现截流效果、流量的有效控制,关键是要合理确定以下两个参数: 一是截流支管满流时间 t。对于服务地块( 如小区) 的进水闸,其设计时间可采用服务地块最远点到达截流处的时间,对于服务主管的进水闸,其设计关闸时间可采用本段管段的管内水流流行时间; 二是截流支管管径,首先应确定其设计流量( Q = V/t,其中 V 为截流容积,t 为截流支管满流时间) ,然后根据雨水管相关计算规范确定截流支管的管径。
1. 2. 4 截流效果预测
本方案通过进水闸控制以及截流支管下落式布置,可对雨水系统中的污水及初期雨水进行优先截流,并避免污染较轻的雨水进入截流系统。另外若直接排入污水处理厂进行处理,在暴雨时可能会对污水处理造成一定的冲击,影响处理效果,这种情况下可考虑在下游设集中式调蓄设施; 若针对初期雨水的水质特征单独设集中式污水处理设施,则处理效果较好,但成本会较高。
2 结语
分散调蓄截流方案管理较复杂,但适用广泛; 分散独立截流方案则管理相对较方便,且可实现对截流水进行针对性处理,但仅适用于新建城区规划了独立截流管网的情况。两种方案在设计合理、施工达标及管理到位的情况下,均可有效地控制雨水系统的污染。



