【摘要】合流制管道溢流污染是城市水體環(huán)境質(zhì)量下降的原因之一.通過(guò)分析合流制管道溢流的影響因素，探討了控制合流制管道溢流污染的治理對(duì)策，即從源頭控制和末端治理兩個(gè)方面分析了具體的對(duì)策,為進(jìn)一步研究控制合流制管道溢流污染的措施提供參考。
　　【關(guān)鍵詞】合流制管道溢流，污染治理措施，源頭控制，末端治理
　　暴雨條件下，合流制排水系統(tǒng)內(nèi)的流量超過(guò)截污流量時(shí)，超過(guò)部分的雨污混合污水將直接排入受納水體，被稱為合流制管道溢流。當(dāng)今，有相當(dāng)一部分城市的排水體制仍以合流制為主，下雨時(shí)經(jīng)常會(huì)發(fā)生管道溢流，這不僅嚴(yán)重污染了受納水體，影響了水生生物的生長(zhǎng)繁殖，造成了水體富營(yíng)養(yǎng)化，還對(duì)人們的生活產(chǎn)生了不利影響，制約了城市的可持續(xù)發(fā)展。隨著人們對(duì)水污染和水環(huán)境認(rèn)識(shí)的不斷深入，合流制管道溢流污染控制引起了越來(lái)越多人的重視。
　　1影響合流制管道溢流的因素
　　1.1降雨條件
　　降雨特征對(duì)地表徑流的濃度有很大影響。降雨特征主要包括降雨強(qiáng)度、降雨量、降雨歷時(shí)、降雨間隔時(shí)間等。降雨強(qiáng)度決定了雨水淋洗地表污染物的能量的大小，降雨強(qiáng)度越大，污染物被沖刷的動(dòng)能越大，合流制管道溢流污染物濃度也越大。降雨量決定了稀釋污染物的水量，降雨歷時(shí)決定著污染物被沖刷的時(shí)間。降雨間隔時(shí)間決定了地面污染物的累積量,間隔時(shí)間越長(zhǎng),地面累積的污染物越多，一旦下雨合流制管道溢流污染物濃度則相應(yīng)增大。
　　1.2下墊面情況
　　城市土地利用類型決定著污染物的性質(zhì)、積累速率和徑流系數(shù)。土地利用類型包括：商業(yè)區(qū)、工業(yè)區(qū)、交通區(qū)、居住區(qū)、綠化區(qū)以及建筑施工區(qū)。其中，商業(yè)區(qū)和交通區(qū)的污染程度一般高于較低密度的居民區(qū)，尤其是諸如Pb之類的重金屬污染物[1]。工業(yè)區(qū)的地表徑流由其產(chǎn)業(yè)性質(zhì)決定。綠化區(qū)的地表徑流則來(lái)自于施用的化肥和農(nóng)藥。除此之外，街道清掃狀況也在一定程度上影響了合流制管道溢流污染物濃度。地面清掃頻率對(duì)地面污染物尤其是SS的去除影響很大。
　　1.3截流倍數(shù)n0
　　截流倍數(shù)是指在排水系統(tǒng)中,被截流的雨水量與晴天污水量的比值，一定程度上反映了合流制排水系統(tǒng)的綜合截流污水的能力。截流倍數(shù)越大，合流制排水系統(tǒng)管徑越大，收集的污水量就越大；反之，截流倍數(shù)越小，則排水系統(tǒng)管徑越小，污水收集量就越小。雨天時(shí)，超出合流制排水系統(tǒng)排水能力的合流污水在截流倍數(shù)較小的情況下就會(huì)發(fā)生合流制管道溢流，合流污水將直排河道，污染受納水體。
　　1.4管道沉積物污染
　　有研究表明，合流制排水系統(tǒng)排入河道的污染物負(fù)荷約有60%來(lái)自于管道沉積物。這是因?yàn)樵诤盗鲿r(shí)期，管道中只有旱流污水，此時(shí)管道充滿度為0.1-0.2，流速較低，所以管道底部很容易沉積固體雜質(zhì)等污染物。降雨時(shí)期，管道內(nèi)雨污混合污水流速隨流量的增大而增大，旱季時(shí)沉積的污染物被水流沖起，特別是降雨初期，合流污水中污染物負(fù)荷量明顯增加。
　　2合流制管道溢流污染的治理對(duì)策
　　綜合國(guó)內(nèi)外對(duì)合流制管道溢流的處理進(jìn)展來(lái)看，目前對(duì)其污染的治理對(duì)策主要有源頭治理和末端治理兩項(xiàng)措施[2]。源頭治理是指從引起合流制管道溢流的原因出發(fā)，通過(guò)減少雨水徑流污染，從而在水量和水質(zhì)兩個(gè)方面減少進(jìn)入合流制管道系統(tǒng)的徑流量和污染負(fù)荷，從根本上消除和減少合流制管道溢流的措施。它是控制合流制管道溢流的最經(jīng)濟(jì)、最有效的措施[3]。末端治理是指通過(guò)一定的控制措施來(lái)對(duì)溢流污水進(jìn)行處理，常見(jiàn)的技術(shù)包括：建立調(diào)蓄池、采用旋流分離、沉砂、沉淀等物理和化學(xué)處理甚至生物降解處理方法[4]。
　　2.1增設(shè)雨水滲透和滯留設(shè)施
　　隨著城市化進(jìn)程的加快，不透水面積的大幅度增加，導(dǎo)致徑流系數(shù)變大，使得在相同的降雨條件下，雨水徑流量大大增加，洪峰出現(xiàn)時(shí)間提前，對(duì)城市排水系統(tǒng)造成了很大壓力。通過(guò)增設(shè)滲透設(shè)施和滯留設(shè)施可有效減少合流制管道溢流的發(fā)生，使合流制管道溢流污染控制與暴雨徑流控制有效地結(jié)合。降雨時(shí)，雨水落到城市地面上需要經(jīng)過(guò)植物截留、土壤下滲、地表洼蓄和蒸發(fā)后才會(huì)形成雨水徑流，流入城市雨水管道或合流制管道。在城市進(jìn)行透水路面鋪裝等滲透設(shè)施可增加下滲雨水量，削減流入雨水管道的雨水量，從而減少合流制管道溢流的水量。建設(shè)下凹式綠地等滯留設(shè)施可蓄滲雨水徑流，達(dá)到暫存、緩存雨水的作用，同時(shí)有機(jī)污染物在雨水內(nèi)也可得到凈化。可實(shí)現(xiàn)這一目的的其他工程措施還包括：雨水濕地、屋頂花園和植被過(guò)濾設(shè)施等。
　　2.2增大截流倍數(shù)n0
　　n0的確定直接影響工程規(guī)模和環(huán)境效益。一般而言，n0大，則工程投資要增加，環(huán)境效益好；n0小，則工程投資少，但對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響大。我國(guó)現(xiàn)行的《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》中規(guī)定n0應(yīng)根據(jù)旱流污水的水質(zhì)和水量及其總變化系數(shù)、水體衛(wèi)生要求、水文和氣象等因素確定，一般采用1~5，實(shí)際工程中為節(jié)省投資一般采用0.5~1。增大n0，管道截流的污水量增加，合流制管道溢流量減小。當(dāng)n0增加到一定程度時(shí)，就不會(huì)發(fā)生管道溢流，這樣也就把合流制管道溢流對(duì)受納水體的污染降到最小。截流倍數(shù)的選擇只有綜合考慮水文、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)因素，才能找到最適合當(dāng)?shù)貤l件的最優(yōu)截流倍數(shù)，如圖一所示。
　　
　　圖1截流倍數(shù)的優(yōu)選
　　2.3雨污分流
　　將合流制排水系統(tǒng)改造成分流制排水系統(tǒng)，實(shí)行雨污分流，這是防治合流制管道溢流污染的最根本的一個(gè)辦法。這樣，污水經(jīng)過(guò)污水管網(wǎng)直接引至污水廠進(jìn)行處理后達(dá)標(biāo)排放，避免了污水直排對(duì)受納水體的污染。除此之外，實(shí)行雨污分流使進(jìn)入污水廠的污水水質(zhì)和水量都比較穩(wěn)定，有利于實(shí)現(xiàn)污水處理后的達(dá)標(biāo)排放。但是實(shí)行雨污分流，它不僅要求無(wú)論是住宅區(qū)還是工業(yè)場(chǎng)區(qū)都要有獨(dú)立的污水和雨水排水系統(tǒng)，還要求道路橫截面有空間增設(shè)新的管道，這對(duì)于地下管道基本成型一般城市來(lái)說(shuō)難度很大[5]。
　　2.4調(diào)蓄池
　　當(dāng)截流管無(wú)法接納超出截流能力的混合污水，且合流制管道溢流的污染物濃度又較大時(shí)，此時(shí)建調(diào)蓄池是十分必要的。調(diào)蓄池的主要作用是截流初期雨污混合污水，提高合流制系統(tǒng)截流倍數(shù)，減少暴雨期間合流制管道的溢流量，從而減少對(duì)水體的污染。降雨初期，將部分能被污水處理廠接納的雨污混合污水直接送至污水處理廠；超出排水系統(tǒng)排水能力的那部分雨污混合污水部分溢流進(jìn)入調(diào)蓄池，剩余部分直接溢流至水體。調(diào)蓄池內(nèi)的溢流污水在晴天被輸送至污水廠進(jìn)行處理，這樣可減少污水廠的在線流量，避免了含有大量污染物的溢流污水直接排入水體，給水體造成污染。調(diào)蓄設(shè)施一般與截流設(shè)施或處理設(shè)施組合配置，可地上或地下布置，設(shè)施形式有池狀和管涵狀[6]。調(diào)蓄池除了能貯留混合污水，還能起到凈化污水的作用。建立調(diào)蓄池是控制合流制管道溢流污染的一項(xiàng)有力措施，但是所需空間和較高的投資費(fèi)用限制了它的使用。
　　
　　圖2合流制排水系統(tǒng)流量調(diào)蓄池流量圖解
　　2.5旋流分離
　　旋流分離器是種分離非均相混合物的設(shè)備，當(dāng)雨污混合污水以一定的壓力從旋流器上部周邊切向進(jìn)入分離器后，產(chǎn)生強(qiáng)烈的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于固液兩相之間的密度差，較重的固體顆粒經(jīng)旋流分離器底流口排出，而大部分清液則經(jīng)過(guò)溢流口排出，從而實(shí)現(xiàn)分離部分污染物的目的，它具有分離效率高、裝置緊湊、操作簡(jiǎn)單、維修方便、占地面積少等優(yōu)點(diǎn)[7]。旋流分離器的性能受進(jìn)料壓力、流量、底流口大小和懸浮液自身性質(zhì)等多種因素影響。
　　2.6沉淀池
　　沉淀池的作用是在重力作用下去除污水中懸浮固體的可去除部分，它是污水處理中常采用的一種設(shè)施，在德國(guó)運(yùn)用較為廣泛。目前國(guó)外用于合流制排水系統(tǒng)污水溢流處理的裝置主要有ACTIFLO、Infilco、DENSADEG等。其沉淀單元均采用上流式斜管或斜板(起泥水分離和整流作用)以提高沉淀效率,改善出水水質(zhì)。合流制溢流污水高效處理裝置是控制溢流污水污染的有效方法,而改善沉淀單元的水力情況和流態(tài)分布能有效提高裝置的處理效果。
　　2.7消毒
　　合流制管道溢流污水中含有多種病原體和細(xì)菌，為了避免合流制管道溢流污水污染受納水體，進(jìn)而影響城市居民健康，應(yīng)及時(shí)對(duì)合流制管道溢流進(jìn)行消毒處理。合流制管道溢流消毒方式有氯消毒、二氧化氯消毒、次氯酸鹽消毒、臭氧及紫外線消毒、電子束輻射消毒等[8]。隨著科技的發(fā)展，誕生了一些新的消毒技術(shù)，例如生物消毒、光催化消毒、電場(chǎng)消毒、超聲波消毒等[9]。目前，應(yīng)用最為廣泛的是氯化消毒，但在消毒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有害副產(chǎn)物，污染水源。臭氧殺菌效果好，但生產(chǎn)成本高、產(chǎn)率低，且難以保證持續(xù)的殺菌效果。具體采用哪種消毒方法要根據(jù)待消毒的污水水質(zhì)和消毒目的，在當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和環(huán)境效益綜合比較下決定。
　　3結(jié)語(yǔ)
　　合流制管道溢流是城市周邊水體環(huán)境質(zhì)量下降的原因之一，它的有效控制對(duì)保護(hù)城市周圍地表水體、改善城市生態(tài)環(huán)境、提高居民居住質(zhì)量、促進(jìn)減排等方面具有重要意義。本文分析了合流制管道溢流的影響因素，結(jié)合國(guó)內(nèi)外研究經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步探討了控制合流制管道溢流的措施。除了源頭控制和末端治理這些工程技術(shù)方法，制定相應(yīng)的法規(guī)和技術(shù)規(guī)范，采用工程方法與非工程方法相結(jié)合，才能從根本上解決合流制管道溢流污染問(wèn)題。
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