某智能雨污調蓄系統方案設計

周 立，信光成，龔海華，陳銘堃

（九江精密測試技術研究所，江西九江 332000）

0 引言

我國城市現階段管網排水體制主要有合流制、截流式合流制和分流制等3種形式[1]。其中，老城區主要采用合流制、截流式合流制，其存在部分污水排入河道，導致水環境惡化；同時大量雨水進入污水管網系統給污水廠帶來了過大的負荷[2-3]，低濃度的合流水也給污水處理廠的運轉帶來了挑戰。因此需對合流制及截流式合流制排水系統進行雨污分流改造。在實際改造中存在以下幾個難點[4-5]：

1）初期雨水成為攜帶大量污染物，不能直接排放。

2）難以安排新增管道的位置。

3）雨污分流改造工程工作量大、工期長，會給居民生活和交通帶來不便。

4）老城區管網陳舊、復雜，改造后并不一定能完全達到預期效果。

本文為避免以上困難設計了一種智能雨污調蓄系統工藝方案，并依據該工藝方案研制了一套原理樣機進行了驗證。

1 系統組成及原理

本智能雨污調蓄系統的組成部分包括：智能雨污分流系統、原位凈化系統、深化治理系統和監控系統等。

當上游水體進入智能雨污調蓄系統后，首先通過水質快速檢測系統，根據不同水體質（達標水、污水、中濃度水體）進行分流。如果是達標水，排入河流或雨水管網；如果是污水，排入調蓄池或污水管網；如果是中濃度水體，即初期雨水/雨污混流水，則進入原位凈化系統。通過原位凈化系統的處理并經過檢測后，達標水排入雨水池（河流或雨水管網）；污水再次排入調蓄池或污水管網；中濃度水體進入深化治理系統。深化治理系統在降雨期間，治理由原位進化系統送來的中濃度水體，在降雨結束后，治理調蓄池的污水，水體達標后，排入河流或雨水管網。工程運行過程中的各項指標數據通過監控系統進行智慧管控，各模塊協同合作以實現減輕雨季污水處理廠處理壓力，或者就地處理污水以削減納入污水管網的水量，同時可以實現縮小調蓄池規模和減少排水管網的工程量，降低造價的目標。

2 技術方案及實現

2.1 技術路線

智能雨污調蓄系統產品的基本技術思路是“智能雨污分流系統+原位凈化系統+全局監控平臺”，其技術路線見圖1。

圖1 產品技術路線圖

智能雨污調蓄方案包括現場層、監控層和互聯網層，見圖2。

圖2 智能雨污調蓄方案

現場層包括水質檢測儀、調蓄池液位計、出水箱液位計、相關水泵、閥門及管路和調蓄池等，用于雨污分流及水體的物理凈化。

監控層由控制系統及人機交互系統組成，用于完成讀取水質數據、設備狀態，并根據讀取的數據并發出控制指令，控制現場層設備動作。控制系統采用以PLC控制器為核心的控制系統，人機交互系統采用觸摸屏系統。

互聯網層包括服務器與外部Internet接口，服務器、外部Internet接口通過以太網與交換機連接。互聯網層與其它系統可進行信息交換共享。

2.2 智能雨污分流的實現

現有雨污分流裝備主要包括節流降、柔性分流井等，見圖3。與現有技術相比，本系統中的智能雨污分流裝置具有雨污分流精確度高和水質檢測速度快的明顯優勢，可實現精準的雨污分流。

圖3 現有雨污分流設備

智能雨污分流器與傳統雨污分流設備比較具有精準分流、水質可監測測和流量可監測等特點。

2.3 原位快速凈化系統

原位快速凈化系統主要功能是對中污染水體進行凈化處理達到排放水標準。凈化處理工藝采用沉淀、吸附和過濾等工藝。其工藝流程見圖4。

圖4 原位快速凈化系統工藝流程圖

1）沉淀池設計

沉淀池設計需要考慮日處理量Q為50 t、停留時間（t）和表面負荷率（q）等因素，其底面積及深度計算為

樣機按式（1）和式（2）計算設計及經驗沉淀池對懸浮物的處理效率可達65%。

2）吸附池設計

雨污混流水經沉淀池到吸附池，吸附池分成3個，里面安放不同的吸附介質。對不同的雨污混流水體需采用不同的吸附介質取得更好的處理效果，樣機中選擇活性炭、椰殼、海綿體作為吸附材料。

吸附介質對懸浮物、有機物都有吸附作用，能有效部分去除水體中的BOD、COD并對磷、氮也有一定的去除作用。

3）過濾池的設計

雨污混流水體經過吸附池后進入過濾池，樣機中采用了3道過濾，每個過濾池采用不同目數的過濾材料，依次進行過濾，過濾能去除化學澄清或生物化學過程中未能沉降的懸浮顆粒和微絮凝體，能增加對懸浮物的、濁度、BOD、COD、磷、重金屬、細菌、病毒和其他物質的去除，提高出水水質。

3 試驗驗證

該系統原理樣機通過多次試驗，驗證結果如下。

1）水體分流時間在30 s～3 min。其中中水（進入物理治理系統）指標為：COD≤200、總磷≤3.0、氨氮≤15 mg/L、SS≤200 mg/L。

2）原位凈化系統。顆粒物去除率90%以上，COD去除率30%～60%，總磷去除率35%～55%，氨氮去除率達到40%～60%。

3）經過試驗驗證，實際效果良好，可大幅減少污水處理的負荷。

4 結論

本文提出的智能調蓄系統的方案優點是通過智能分流，減少了調蓄量，同時可以治理大量的初期雨水。由于具有原位動態處理功能，無需把調蓄的水體全部送到污水處理廠，節約排水管網。該調蓄系統占地小，造價低。經過試驗驗證可達到預期效果，具有較好的應用前景。與此同時，在實際應用中，還需要注意根據各地區污染物的特點選擇不同的凈化介質材料，這樣才能更好地達到預期的效果。