清污分流系統在污水收集提質增效中的應用研究

王偉

摘要：通過對城鎮現有排水現狀的研究發現，除管網系統結構性缺陷修復外，污水收集提質增效還存在管網的混接改造、合流截流設施改造、合流箱涵“擠外水”以及排水口防倒灌等難題。通過開辟污水通道并在管網的適當節點設置智能分流井，將大型排水口的匯水范圍減小到1公頃以下，使其出水具有初雨效應，構建清污分流系統，可以徹底解決以上難題。

關鍵詞：提質增效;清污分流;難點解析;污水通道

Abstract： Through the research on the current drainage situation in cities and towns， in addition to the repair of structural defects in the pipe network system， there are also difficulties in sewage collection， such as， mixing transformation of pipeline network， renovation of confluence and interception facilities， "squeezing the external water" of the confluence box culvert， and preventing the backflow of the drainage outlet. By opening up sewage channels and setting up intelligent diversion wells at appropriate nodes of the pipe network， the catchment area of large drainage outlets is reduced to less than 1 hectare to make the effluent have an initial rain effect and build a sewage diversion system， which can solve the above problems.

Key words： quality improvement and efficiency improvement;water-sewage diversion;difficulty analysis;sewage channel

1? 緒論

2019年4月住房和城鄉建設部、生態環境部和發展改革委（以下簡稱“三部委”）聯合印發了《城鎮污水處理提質增效三年行動方案（2019～2021）》[1]，提出“加快補齊城鎮污水收集和處理設施短板，盡快實現污水管網全覆蓋、全收集、全處理”。明文提出提高污水收集率和提高污水廠進水生化需氧量（BOD）到100mg/L兩大要求，不滿足的要圍繞污水處理廠服務片區管網制定“一廠一策”系統化整治方案。目前針對污水收集的提質增效采取的技術手段以管網的雨污分流改造和檢測修復為主[2～4]。經過近一年的實踐發現：簡單的雨污分流和管網修復并不能從根本上解決污水收集效能低的問題[4]，急需應用一些新的理念和技術。

清污分流是將未污染的清水和高污染的污水分別進入不同管道系統的一種排水理念。傳統的清污分流是通過分建不同管道系統來實現的，但隨著智慧排水裝備的發展賦予了其新的涵義。新一代的清污分流技術是通過在管道的重要節點設置智能化的分流設施，通過在線水位、水質、雨量等監控并配合后臺數據庫的大數據分析，對管道內的水質進行識別、分流，使清水和污水各行其道。這種新進的排水理念的技術內核與污水處理提質增效的要求高度一致，具有很好的應用前景。

2? 提質增效難點解析

國內城鎮城鎮實際上的排水體制是合流制、分流制并存的：雨水、污水、河湖水、山泉（溪）水、地下水等均混合在一個排水系統內[2]，城鎮排水系統圖1所示。

因此除管網結構性缺陷外，各排水節點存在的難題如下：

排水單元：一般是企事業單位及居民小區，排水單元的提質增增效的難點是要解決排水立管、支管的錯接混接問題，實際改造時很難實現徹底的雨污分流。

市政雨污水管道：雨水管道的錯接混接會直接影響污水的收集率;污水管道的錯接混接在降雨時會使污水廠進水濃度降低。

市政合流管道：是導致城鎮污水濃度低的主要原因之一。降雨時傳統固定式截流井截污管處于壓力流狀態，實際流量是設計截流量的1.9倍左右，導致過量雨水進入污水系統，降雨時污水廠進水濃度降低。

合流箱涵：原本的箱涵是水系聯通的渠道，隨著城鎮的發展，地上地下建設失衡，大量生活污水直排渠道，于是將渠道封閉并在末端設置截流設施，便形成了合流箱涵。合流箱是外水入侵污水管網系統最主要的通道，也是污水處理提質增效的重點和難點[4]。

排水口：是河水倒灌進入污水管道最要的節點，影響最大的是合流溢流排口和污水管溢流口。污水管溢流口是排水管網的系統性缺陷，雨季下游污水干管超負荷運行，只能通過溢流口排放，簡單的一封了之會使下游污水系統癱瘓。合流制溢流排口往往設置有堰式截流井，但固定堰高設計較矮，汛期時外河水會越過堰頂灌入污水管道，導致污水廠進水濃度驟降。

因此污水收集提質增效的難點為：雨污水管網混接、合流管網截流設施優化、合流箱涵“擠外水”以及排口防倒灌。

3? 清污分流系統構建

通過在雨水管、合流管、合流箱涵的關鍵節點，如小區道市政管網接入點、管道隔一段距離處和排水口前等，設置智能分流裝置，可以構建清污分流系統。通過自動化檢測、控制系統，將臟水分流至污水管道，干凈的排放河道，可以解決以上難題，實現污水提質增效。

3.1 截流量

清污分流系統內的智能分流井可以通過控制限流裝置的開啟程度來調節截流量，其核心是確定最大截流量，可以通過實測水質突變時的流量來確定。但不同雨情下水質突變流量不同，借助大數據歷史水質檢測數據可以優化其設計。

3.2 開辟污水通道

大匯水范圍的排水口往往不存在水質突變點，即沒有初雨效應，原因是臟水在管道內的流行時間與收水點到排水口的距離成正比，降雨后期遠處的臟水才剛流到排口，僅在排口設置智能分流裝置，無法實現清污分流，還需要開辟污水通道減少排口匯水范圍。如圖2所示。

由圖2可知，通過開辟污水通道并在管網節點設置智能分流井后，排水口的匯水面積減小到原來的1/4。通常當排口匯水面積減小到1公頃以下時，末端出水就會呈現初雨效應。

3.3 排口防倒灌

除鴨嘴閥和拍門之外，用于排口防倒灌得設施還有上開式閘門和下開式堰門，如圖3所示。

下開式堰門除可以攔蓄防倒灌外，在排水時可以讓上層較干凈的水優先排河，截污效果更優。

4? 結語

①除污水管網結構性缺陷的檢測修復外，提質增效的難點還在于雨、污水管網的混接、合流管網截流設施改造、合流箱涵“擠外水”以及排水口防倒灌等難點問題。②構建清污分流系統可以有效的解決上述難題，設計核心是確定最大截流量，要求排水口出水具有初雨效應。通過在雨水管、合流管（箱涵）沿線開辟污水通道，并在管網關鍵節點設置智能分流井，可以減小排口的匯水范圍構建清污分流系統。③相較于上開式閘門，下開式堰門用于排口防倒灌截污效果更優。

參考文獻：

[1]城鎮污水處理提質增效三年行動方案（2019-2021年）[J].城市道橋與防洪，2019（06）：337-339.

[2]唐建國，張悅，梅曉潔.城鎮排水系統提質增效的方法與措施[J].給水排水，2019，55（04）：30-38.

[3]關天勝.海綿城市理念下高密度城區污水提質增效策略研究[J].給水排水，2019，55（12）：59-64.

[4]張甫娜.南方沿海某市污水收集系統提質增效對策研究[D].哈爾濱工業大學，2019.