智能分流井在分流制排水系統中的應用

王雨

摘要：隨著城市化和經濟化的不斷發展，原有的排水系統已逐漸不能滿足目前排水需求，加上分流制管網錯接混接問題增多，初雨徑流污染問題的加重，污水直排入河，造成水體嚴重污染。而在雨水支管上建智能分流井，可將雨水管中的旱流污水和初期雨水截留至污水管中，并輸送至污水處理廠或者初雨廠進行處理。本研究通過介紹智能分流井技術，以武漢湖溪河綜合整治工程參考案例，為后續旱流污水和初期雨水截流治理措施提供一定的參考理論依據。

關鍵詞：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

隨著社會的快速發展，環境污染的問題也越來越受重視，城市水環境治理必不可少。然而現有的排水系統較為老舊，存在問題較多，即使進行了雨污分流改造，把雨水管和污水管分開建造并不能徹底的解決問題，其主要原因有兩個：

一是雨水管存在混接污水，管網錯接，來自于陽臺廢水，洗車廢水，餐飲廢水等，通過雨水管排往自然水體，造成自然水體污染。上海中心城區88座排澇泵站中，直接入江55座，管網混接導致分流制排水系統系統的直排污水量占全市直排河道污水的15%[1]。

二是初期雨水徑流污染也是重要污染源之一，降雨后，雨水在徑流過程中，沖刷來自于大氣和小區路面，綠地和道路等等累積大量的污染物，通過地面徑流排到雨水管網中，最終匯入自然水體造成了自然水體污染。有研究表明，美國有60%的湖泊污染和與以雨水徑流污染為載體的非點源污染有關，中國通過對滇池進行研究，對滇池水系污染問題進行調查，發現降雨期水污染尤為嚴重，懸浮物和亞硝酸鹽均是平常的15倍以上，徑流污染非常嚴重[2]，中科院生態環境研究中心研究員尹澄清，對城市面源污染做了深入的調查研究，通過對墨水湖流域城市點源和面源污染負荷的相對貢獻作了對比，結果表明：城市點源和面源污染負荷對COD貢獻相當，對于TSS則面源貢獻占據約80%。由此可以看出城市降雨徑流污染在城市水環境質量惡化過程中占有很重要的地位[3]。

因此為解決以上問題，需對錯接混接污水和初期雨水采取相關截流措施。

1? 國內外截流方式介紹

針對目前雨水管中錯接混接問題及初期雨水污染問題，國內外進行了大量的研究，德國是通過排水管網系統截留至蓄水池或者污水處理廠，其采用的截流井主要包括彎曲堰截流井，彈簧堰截流井，自動限流截流井，其截流效果均較好，日本則是通過建立蓄水池，將初期雨水中有害物質，儲存到蓄水池中，輸送至污水處理廠進行處理[4]。

在國內，針對混接問題，采取的是末端設置截流井來控制旱流污水不入河，但這樣的截流方式不能解決雨季溢流污染，下雨時的大量的雨污混合水溢流進入自然水體，是自然水體重要的污染來源，而對初雨的治理的研究還處于起步階段，在實際工程中應用較少，目前采用比較多的系統就是新建初雨處理廠，如圖1所示，在初雨管上設置初雨井，但是這樣會導致上游截流的初雨到達下游時，和下游的后期雨水混合，一方面會稀釋初雨濃度，另一方面導致上游初雨沒辦法截留至初雨廠進行處理。

深圳市河流修復的過程中，考慮了初期雨水對河道的污染，在雨水進入雨水排放口前設置自動限流截流井，將雨水截流至城市污水管道里。

總體來說，針對旱流污水和和初期雨水的截流措施，還屬于不斷探索狀態，為解決該問題，可采用智能分流技術大幅度提高初雨收集率，避免水污染過度污染，為國內旱季污水和初雨治理截流起到積極的參考作用。

2? 智能分流井技術

2.1 智能分流系統

針對晴天有混接旱流污水，雨天初期雨水污染物濃度較高的問題，采用智能分流井技術，如圖2所示，在河道邊新建初雨管，在雨水支管上建一進三出智能分流井，晴天時，旱流污水通過智能分流井截流至污水管，輸送至污水處理廠進行處理，雨天時，初期雨水截流至初雨管，輸送至初雨處理廠進行處理。

2.2 一進三出智能分流井

在雨水管上設置一進三出智能分流井，其主要是由進水管、截污管、初雨管、出水管這些構筑物組成。（圖3）

井內設備主要包括：①液動下開式堰門;②液動限流閘門1;③液動限流閘門2;④浮動擋板;⑤雨量計;⑥超聲波液位計;⑦投入式液位計，還附帶高清攝像頭，SCADA控制系統等。

其運行模式為：晴天時，液動下開式堰門和液動限流閘門2關閉，液動限流閘門1打開，旱流污水通過截污管截流至污水管，輸送至污水處理廠進行處理，雨天時，當降雨量未達到警戒液位時，液動下開式堰門保持關閉，液動限流閘門1關閉，液動限流閘門2開啟，初雨截留至初雨管中，輸送至初雨處理廠進行處理，當井內液位達到警戒液位時，液動限流閘門1和液動限流閘門2均關閉，液動下開式堰門打開，后期干凈的雨水，直接行洪，排入自然水體。雨停則恢復晴天模式。

其控制系統主要是通過SCADA智能控制系統，使得所有的設備均為自動化運營。自動化系統采用三種控制模式：就地控制、遠程控制和超遠程控制。移動終端（手機和移動電腦）可以通過Internet對分流井各設備運行狀態實現實時監測和控制。當設備發生故障時，可以實時報警，各設備之間可以實現相互通訊。

3? 工程案例應用

武漢市湖溪河位于華中科技大學內，南起珞瑜東路的地下涵道，北至東湖子湖喻家湖，其周圍有較多的商戶、住戶企業以及學校排出大量污水，污水最終匯入喻家湖，嚴重污染喻家湖水體。其存在問題主要有：①管網混接，晴天時的餐飲廢水、洗車廢水等排入雨水管，通過雨水管排入湖溪河，嚴重污染水體。②降雨時，由于地表沖刷周圍地面的污染物等地表徑流產生的初期雨水匯流至雨水管，通過雨水管排入湖溪河，嚴重污染湖溪河水體。

因此為解決問題，通過沿線管網踏勘，最終確定方案為在湖溪河沿線設置初雨管，喻家湖旁設置初雨處理廠，并在湖溪河沿線雨水支管設置5座智能分流井，如圖4所示。

通過在湖溪河沿線新建五座智能分流井，晴天時，將旱流污水截流至旱流污水截流至污水管，排至污水處理廠進行處理，降雨時，將初期雨水截流至初雨管，排至初雨處理廠進行處理，最終通過雨水管末端治理，沿線截污的形式，達到旱流污水不入河，初雨少入河的目的。

4? 結語

對于旱季污水和初期雨水的治理初雨不斷地探索中，本研究通過采用一進三出的智能分流井技術，實現旱流污水和初期雨水截流，進入污水處理廠或者初雨廠進行處理，避免污水入河，削減入河污水量，從而改善水環境，并可為后續排水系統的污水截流提供一定的指導和參考意義。

參考文獻：

[1]廖彥君.分流制雨水系統旱流污水截流效果及改善對策研究[D].上海：同濟大學，2008.

[2]李晶.城市雨水徑流污染控制理論與技術研究[D].天津：天津大學，2011.

[3]尹澄清.城市面源污染的控制原理和技術[M].中國建筑工業出版社，2009.

[4]張嘉毅，唐建國，張建頻，等.日本橫濱排水設施建設及運行管理經驗和啟示（上）[J].給水排水，2008，2（12）：116-123.