編者按：合流制排水系統(tǒng)溢流調(diào)蓄技術(shù)是控制面源污染、削減污染負(fù)荷的一項(xiàng)關(guān)鍵工程技術(shù)，通過建設(shè)調(diào)蓄池可以明顯減少排放污染負(fù)荷。在德國，根據(jù)池內(nèi)是否配置排水溢流堰，可將這些調(diào)蓄池分成以下三種類型：截流型調(diào)蓄池 (Fangbecken, FB) 、穿流型調(diào)蓄池 (Durchlaufbecken, DB) 和聯(lián)合型調(diào)蓄池 (Verbundbecken, VB) 。在各種雨水調(diào)蓄池中，堵儲(chǔ)水渠(Stauraumkanal, SK) 是一種特殊類型的調(diào)蓄池。這里介紹了這些常用的調(diào)蓄池的類型和工作原理，可為合流制排水系統(tǒng)面源污染控制的設(shè)計(jì)工作提供技術(shù)支持。
隨著城市規(guī)模增大，大氣污染及地面污染加劇，雨水徑流污染愈加嚴(yán)重，尤其是污染物較多的初期雨水。
（1）雨水徑流污染屬于非點(diǎn)源污染，具有突發(fā)性和非連續(xù)性。這些雨水(包括雪融水)從以下構(gòu)筑物流出:房頂和大院、弄堂小路和交通馬路（2）初期雨水中的污染物含量高，隨著徑流的持續(xù)，雨水徑流的表面被不斷沖洗，污染物含量逐漸減小到相對穩(wěn)定的濃度（3）初期雨水的污染物指標(biāo)最高值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于典型城市生活污水，但組成成分和生活污水完全不一樣。例如，含有來自交通道路的有害物質(zhì) (輪胎摩擦、剎車片摩擦、機(jī)油、洗滌劑)。
隨著人們對初期雨水認(rèn)識(shí)的不斷深入，在上海、北京等地已經(jīng)開始考慮在沿河區(qū)域?qū)Τ跗谟晁M(jìn)行截流、收集和調(diào)蓄處理，在降雨事件過后重新返送回到污水管網(wǎng)，進(jìn)入集中污水處理廠處理。
通過初期雨水的截流、收集和調(diào)蓄處理，可將其中顆粒性污染物質(zhì)去除，降低進(jìn)入接納水體的污染。件過后重新返送回到污水管網(wǎng)，進(jìn)入集中污水處理廠處理。
（1）通過在截流干渠附近建造雨水調(diào)蓄池，可將污水中的細(xì)砂沉積物質(zhì)分離去除（2）通過在雨水調(diào)蓄池配置水下隔墻或安裝擋水板，可將漂浮物質(zhì)分離去除（3）通過在截流干渠的溢流井和雨水調(diào)蓄池的溢流口處安裝水平過濾裝置，可以安全去除水中的漂浮物質(zhì)和懸浮物質(zhì)。
通過這些機(jī)械性處理措施，可以快速有效地降低溢流進(jìn)入河流水系的污染，使得雨污混合污水中的廁所草紙、衛(wèi)生用品、糞便物質(zhì)不會(huì)沉積在河岸線上，明顯改善環(huán)境衛(wèi)生狀況。
另一方面，通過截留調(diào)蓄初期雨水，過濾取出溢流污水中的固體物質(zhì)，可以明顯減輕集中污水處理廠的沖擊負(fù)荷，保證排水管網(wǎng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。
在合流制或截流制排水系統(tǒng)內(nèi)，污水和雨水合用下水道系統(tǒng)，最后流入污水處理廠。但在下雨時(shí)，排水流量有時(shí)甚至是旱季流量的100倍以上。因?yàn)槲鬯幚碣M(fèi)用和投資成本等原因, 按中國的污水廠設(shè)計(jì)規(guī)范，一般污水廠只能處理1.3倍的旱季污水流量，剩下的混合污水只能通過溢流構(gòu)筑物流向受納水體。此時(shí)，不能被接受處理的合流制混合污水必須先經(jīng)過機(jī)械性過濾處理之后，才能排入受納水體或河流。根據(jù)溢流構(gòu)筑物內(nèi)是否配置蓄水池，可以進(jìn)行以下分類(見圖1)。
雨水調(diào)蓄池的主要任務(wù)一方面是減低進(jìn)入河流污染物質(zhì)的濃度和總量, 另一方面是減輕排水管網(wǎng)和污水處理廠的水力負(fù)荷。
（1）在旱季流量和降雨量很小時(shí)，從居民區(qū)收集的污水通過排水管道直接運(yùn)輸至管網(wǎng)末端的污水處理廠。在暴雨期間，超過污水廠處理能力的混合污水首先灌滿雨水調(diào)蓄池
（2）截流型調(diào)蓄池(Fangbecken) 能夠儲(chǔ)存初期雨量所產(chǎn)生的污染負(fù)荷和流量沖擊。不能接納的流量則在調(diào)蓄池之前溢流進(jìn)入河流水系
（3）穿流型調(diào)蓄池(Durchlaufbecken) 能在調(diào)蓄池灌滿之后仍然進(jìn)水，并穿流水池。通過在池尾安裝溢流堰，調(diào)蓄池具有沉淀池的功能。在超過設(shè)計(jì)負(fù)荷的情況下，大量含有較低濃度混合物的水在進(jìn)入調(diào)蓄池之前便已溢流進(jìn)入河流水系
（4）在降雨事件之后，調(diào)蓄池內(nèi)的污水被運(yùn)輸至污水處理廠。
為了加深理解，以下分別介紹在混合污水排水管網(wǎng)內(nèi)最常見的幾種溢流截污調(diào)蓄方式。
2.1 沿河截流干渠上的溢流構(gòu)筑物(Entlastungsbauwerke)
這是一種不配置蓄水池時(shí)的溢流構(gòu)筑物，一般稱之為雨水溢流堰(Überlaufbauwerke)。（1） 削減混合污水的最高流量，限制降低通過集中污水處理廠的水力負(fù)荷（2） 在混合污水的污染程度相對較低的地方才能建造此溢流構(gòu)筑物，否則大量污染物質(zhì)直接進(jìn)入受納水體（3）下雨時(shí)在溢流堰上部形成溢流。此時(shí)，必須在溢流堰上安裝配置水平過濾裝置。
在歐洲一些國家對于安裝在這些溢流構(gòu)筑物的過濾裝置都有明確的規(guī)定。在德國多數(shù)情況下，只能在溢流堰上安裝采用以下兩類過濾裝置：
（1）6mm的網(wǎng)孔水平過濾裝置
（2）采用4mm柵距的水平格柵
在英國的溢流構(gòu)筑物內(nèi)，法律甚至規(guī)定只允許安裝6mm的網(wǎng)孔水平過濾裝置。只有通過二維過濾，才能保證在溢流過程中盡可能多截留懸浮物質(zhì)和漂浮物質(zhì)。但是，通過這些機(jī)械性處理，不能去除直徑＜6mm的顆粒性物質(zhì)和溶解性污染物質(zhì)。在溢流構(gòu)筑物體積很大的情況下，構(gòu)筑物底部容易沉積物質(zhì)。此時(shí)，構(gòu)筑物內(nèi)必須安裝配置水力翻斗沖洗裝置。降雨事件過后，對沉積物質(zhì)進(jìn)行沖洗處理，保證管網(wǎng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)功能。隨著對溢流水處理要求的不斷提高，不僅要求去除直徑>6mm以上的顆粒性物質(zhì)，還要求沿雨水截流干渠旁建造各種雨水調(diào)蓄池。通過這一措施來截留初期雨水中的溶解性污染物質(zhì)，同時(shí)通過沉淀來截留混合污水中的糞漿污泥物質(zhì)，降低溢流水對受納水體所造成的污染。以下介紹配置蓄水池時(shí)的各種構(gòu)筑物類型。這是一種封閉型的調(diào)蓄池，調(diào)蓄池本身沒有溢流裝置，只含有進(jìn)水口和截流之后的排水口�？梢越邮芪廴靖叻鍟r(shí)期的混合污水流量(即能夠接受初期雨水), 并調(diào)節(jié)污水以恒定流量進(jìn)入后續(xù)污水處理廠。排洪溢流口一般安裝在調(diào)蓄池的前面，主要原因：在污染嚴(yán)重的初期雨水被截留后，而此時(shí)混合污水的污染也被中期或后期雨水相對稀釋，經(jīng)過水平格柵的過濾處理之后便可排入受納水體。通過截留型雨水調(diào)蓄池和機(jī)械性過濾處理，可以去除直徑6mm以上的顆粒性污染性物質(zhì)、糞漿污泥和一部分溶解性污染物質(zhì)。
圖3 截留型雨水調(diào)蓄池的總體概圖(溢流口在調(diào)蓄池之前)溢流構(gòu)筑物內(nèi)的溢流堰上一般都必須安裝4mm水平過濾格柵或6mm二維過濾裝置。在降雨事件過后，一般采用水力翻斗對雨水截留池的池底進(jìn)行沖洗清理。這種雨水調(diào)蓄池自己本身擁有溢流裝置。用于污染高峰較小的區(qū)域，即初期雨水的污染程度與中后期雨水差異不大，同時(shí)溢流持續(xù)時(shí)間很長的地方，可以采用這種類型的調(diào)蓄池。與截留型調(diào)蓄池不同，穿流形調(diào)蓄池內(nèi)配置排水口和清水溢流堰，主要目的是截留懸浮物質(zhì)、漂浮物質(zhì)和可沉淀物質(zhì)。因此，穿流的混合污水一般必須經(jīng)過機(jī)械性過濾處理。通過穿流型雨水調(diào)蓄池和機(jī)械性過濾處理，可以去除6mm以上的顆粒性污染性物質(zhì)、細(xì)砂石塊和部分糞漿污泥，但不能去除溶解性污染物質(zhì)。圖6 穿流型雨水調(diào)蓄池的總體概圖(溢流口在調(diào)蓄池之前和之后)圖7 地上/地下型穿流雨水調(diào)蓄池內(nèi)安裝配置的水平過濾裝置將截留型調(diào)蓄池和穿流型調(diào)蓄池結(jié)合在一起，既可用于攔蓄污染高峰，也可用于處理中后期污染較平均的混合污水。混合污水首先將接受池(截留型調(diào)蓄池)灌滿，然后流入澄清池(穿流型調(diào)蓄池)。在一些沖擊性污染高峰顯著，同時(shí)溢流水量連續(xù)持續(xù)時(shí)間較長的地方，一般建議安裝聯(lián)合型調(diào)蓄池。雨水調(diào)蓄池的形狀一般為矩形，但也有圓形調(diào)蓄池和旋流調(diào)蓄池等其他構(gòu)造方式。 以上是根據(jù)雨水調(diào)蓄池的物理形狀和功能進(jìn)行分類。如果根據(jù)雨水調(diào)蓄池在截流干渠上的安裝方式和地點(diǎn)，又可以分成以下兩種類型。雨水溢流池建造在主流渠道內(nèi)，一般用于渠底傾斜度較大的合流制污水渠段(圖8)。在渠底傾斜度很大時(shí)，即在進(jìn)水端和出水端之間液位差較大時(shí)，可以采用這種建造方式。這種建造方式只需要在原污水渠管線內(nèi)進(jìn)行擴(kuò)建，投資相對較少。降雨事件過后，因?yàn)榕潘枯^大有時(shí)池底可被自清理，將池底泥漿攜帶往污水處理廠。此外，因?yàn)椴恍枰~外配置水泵，操作費(fèi)用明顯低于支流安裝方式。雨水溢流池建造在支流渠內(nèi)，一般用于渠底傾斜度較小的合流制污水渠段(圖8)。在進(jìn)水渠內(nèi)的液位較高情況下，混合污水首先灌滿單獨(dú)建造的調(diào)蓄池構(gòu)筑物。該安裝方式的優(yōu)點(diǎn)是調(diào)蓄池池底高度可以低于后續(xù)的截流排水渠底，在占地面積很小的情況下可以建造很大體積的調(diào)蓄池。但在降雨事件過后，必須采用水泵排空調(diào)蓄池，并且需要采用自動(dòng)清洗裝置對池底進(jìn)行清理，因此操作費(fèi)用較高。圖8 穿流型雨水調(diào)蓄池的主流安裝和支流安裝在一般情況下，地下排水管網(wǎng)是針對承受最大水力負(fù)荷而設(shè)計(jì)的，所以它就具有巨大的、未利用的蓄水能力。當(dāng)發(fā)生降雨時(shí)，如果能夠充分合理地利用管道內(nèi)的潛在容積，可以避免大量減低向接受水域直接進(jìn)行排放的污水體積。排水管網(wǎng)中還會(huì)經(jīng)常在渠底形成大量沉積物質(zhì)。 出現(xiàn)這種沉積問題的原因在于：（1）在旱天的水流量較小，而管道直徑卻較大(由于節(jié)約用水而使這一現(xiàn)象更加突出)；（2）管道落差較平緩，以及由于地質(zhì)影響而造成的管道下沉等。（1）增加了當(dāng)雨水溢出時(shí)攜帶的污染物，導(dǎo)致河流污染；（2）對污水處理廠內(nèi)的生化處理系統(tǒng)產(chǎn)生了沖擊性負(fù)荷，影響正常處理功能；（3）厭氧發(fā)酵產(chǎn)生氣味，產(chǎn)生的硫化氫會(huì)對管道造成腐蝕損壞；為了保護(hù)水域免受混合污水的污染，當(dāng)然可將溢流水儲(chǔ)存在專門建造的雨水調(diào)蓄池或污水調(diào)蓄池內(nèi)。但建造這些調(diào)蓄池費(fèi)用昂貴、占地大，故應(yīng)該首先采用先進(jìn)的氣壓閥門技術(shù)，在現(xiàn)有的下水道管網(wǎng)內(nèi)尋找?guī)в休^大截面積的水渠段，并充分利用這些剩余容積進(jìn)行增容截流。有些德國公司為此特殊開發(fā)設(shè)計(jì)的翻板閥門，能夠截流水渠，使大截面水渠擁有蓄水能力，減輕后續(xù)污水處理廠的水力負(fù)荷。由于截流翻板型裝置具有較小的尺寸，并且采用現(xiàn)存管道作為沖洗水的存儲(chǔ)室，因此可在現(xiàn)有的水渠管道內(nèi)補(bǔ)充安裝截流翻板型裝置。相對蓄水池的建造價(jià)格，翻板閥門不僅便宜，而且安裝保養(yǎng)十分簡單。圖9 在污水渠內(nèi)安裝氣壓/液壓型翻板閥門，專門用于水渠的增容截流（2）水渠上方則因水位突然下降而產(chǎn)生的能量，在水渠內(nèi)產(chǎn)生沖洗水浪（1）沉積物質(zhì)被掀起沖走，水渠由此獲得清理使用截流翻板裝置可以對下水道管網(wǎng)進(jìn)行靈活多樣的管理：
（1）使用截流翻板裝置可以利用管道網(wǎng)現(xiàn)有的保留容積，將部分混合污水?dāng)r截和蓄積在污水管渠內(nèi)，即被暫時(shí)保留起來。隨后陸續(xù)進(jìn)行一定數(shù)量的排放，這一數(shù)量的排放水可以在后續(xù)的污水處理廠內(nèi)被凈化處理。
充分利用靜態(tài)管道容積算作所需的總?cè)莘e，可減小雨水調(diào)蓄池的體積，在很多情況下甚至可以避免新建雨水調(diào)蓄池或混合污水截流池。（2）截流翻板型裝置是一種對水渠管道進(jìn)行自動(dòng)沖洗的裝置，防止管道產(chǎn)生沉積現(xiàn)象。下水道使用截流翻板型裝置時(shí)，將減少污染物向受納水體的排放，污水處理廠的沖擊污染負(fù)荷將得到緩和，水渠管道的使用壽命將獲得延長，防止臭味產(chǎn)生，降低或取消下水道清潔費(fèi)用。（3） 污水管網(wǎng)的增容蓄積。流入的水被蓄積在下水道管網(wǎng)內(nèi)，蓄水高度可在合理范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)。通過所提供的測量參數(shù)，調(diào)節(jié)技術(shù)裝置和現(xiàn)場PLC 控制裝置，可以對管網(wǎng)進(jìn)行靈活管理，這種管理隨時(shí)都可以對工作條件進(jìn)行響應(yīng)。所存放的工作程序與具體項(xiàng)目性質(zhì)有關(guān)，由操作單位具體確定。控制裝置可以通過通訊總線連接到一個(gè)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)中，以便向中控室提供現(xiàn)場數(shù)據(jù)(例如水位、位置信號等)，或者由上一級的中央控制裝置來進(jìn)行閥門控制。（4）下水道的截流沖洗過程和降雨事件無關(guān)。但當(dāng)發(fā)生降雨時(shí)，將通過Power Flush®排流閘的作用，有針對性地利用管道容積來進(jìn)行蓄水。這時(shí)，排流污染得到了減緩。截流翻板型裝置的優(yōu)點(diǎn)總結(jié)如下：（2）增容利用隱藏在下水道管網(wǎng)內(nèi)未利用的儲(chǔ)存空間（3）可在任意的水渠截面安裝閥門，量身定做，最大直徑可達(dá) DN 4000
（4）在水渠運(yùn)轉(zhuǎn)情況下也能進(jìn)行閥門后安裝
（5）利用現(xiàn)存排水井進(jìn)行安裝，毋需其他安裝開孔
（6）可對閥門運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制。
它們被設(shè)計(jì)來安裝到現(xiàn)有的污水井中。通過底部的開孔來對下一個(gè)位置進(jìn)行一定量的排流。隨著降雨量的增加，在這些排流閘的前面就形成了蓄水。水中所含的物質(zhì)開始沉淀，并輸送到后續(xù)污水處理廠。當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)降雨時(shí)，混合水將漫過排流閘的溢流邊。這樣一來，管道就再次完全發(fā)揮了它的功能。這時(shí)排放水中夾帶著很少的污染物，排流線路中具有很少的峰值。
為了設(shè)計(jì)翻板排流閘，必須進(jìn)行工程方面的規(guī)劃和管道網(wǎng)絡(luò)計(jì)算。在此基礎(chǔ)之上，可以選擇各種特定的排流閘。
在下水道特定的位段, 比如說在臨近污水處理廠處, 可以用擴(kuò)大下水道直徑的方式進(jìn)行增容, 增加的體積可以起到類似截留緩沖池的作用。按照其結(jié)構(gòu), 可以分為上部溢流式和下部溢流式(見下圖)。 從功能上來看，上部溢流式類似于截留型調(diào)蓄池，而下部溢流式類則與穿流型調(diào)蓄池相像。考慮到溢流污水中會(huì)含有大量固體臟物，在溢流口亦應(yīng)裝設(shè)3~6mm的細(xì)格柵。為避免臟物在下水道增容位段的堆積，在合適的位置上應(yīng)安裝水力翻斗以便沖洗。 下水道設(shè)計(jì)成蛋狀截面或底部帶有旱季污水渠，可以在很大程度上避免臟物的堆積。
圖10 下水道增容截留(左: 上部溢流式; 右: 下部溢流式)在采用下水道增容截留時(shí), 下水道的設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)在旱季時(shí)滿足以下參數(shù)： 流速>0.8 m/s, 水深>5cm, 最小水力拖拉剪應(yīng)力為2~3 N/m。以前傳統(tǒng)方法是在暴雨其間將溢流混合污水直接排放河流。目前歐洲愈來愈多的地區(qū)是對雨水進(jìn)行分流之后排放，或?qū)旌衔鬯ㄟ^沉淀之后才排河。因此，有時(shí)在技術(shù)文獻(xiàn)中會(huì)提及以下類型的雨水調(diào)蓄池:（1）雨水澄清池(Regenklärbecken)是針對分流制的排河雨水而言，其結(jié)構(gòu)形狀類似污水廠的二沉池。雨水經(jīng)過沉淀之后，溢流直接進(jìn)入河流。池底沉積物質(zhì)被清理之后泵送排水管網(wǎng)。（2）雨水抗洪截留池(Regenruckhaltbecken)用于雨水或污染物濃度很低的混合物水，其結(jié)構(gòu)形狀類似前面描述的雨水調(diào)蓄池，但體積很大，具有抗洪蓄水能力。主要功能是暴雨期間截流大量雨水或混合污水，然后緩慢限量地排入受納水體，從而調(diào)節(jié)河流的洪峰流量，并保證河流水質(zhì)。在一些人口居住密度較低的地方，還可以采用非集中型雨水滲透處理作為附加措施進(jìn)行處理，主要采用的地下滲漏處理方法(圖11):通過現(xiàn)場滲漏地下，可以減少雨水徑流量，提高地下水液位。如何將初期雨水截流到生活污水管網(wǎng)，并控制對排水管網(wǎng)的溢流污染是改善河流水質(zhì)的主要措施。在城市雨水排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，適當(dāng)配置應(yīng)用雨水調(diào)蓄池，可極大地降低雨水管道尺寸，降低工程造價(jià)，同時(shí)還有利于雨水資源的收集利用。通過雨水截污措施, 可將道路雨水通過下水道排入沿途大型蓄水池，并對其進(jìn)行截流、收集和調(diào)蓄處理之后再排放河流。同時(shí)，通過采用合適的機(jī)械性處理方法，例如調(diào)蓄沉淀池，并在溢流口處安裝水下隔墻和機(jī)械性過濾裝置，可以快速有效地降低排入河流的顆粒性固體污染物質(zhì)，減輕集中污水處理廠的沖擊負(fù)荷，保證排水管網(wǎng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)池內(nèi)是否配置排水溢流堰，可將這些調(diào)蓄池分成以下三種類型:截流型調(diào)蓄池 (Fangbecken, FB)穿流型調(diào)蓄池 (Durchlaufbecken, DB)聯(lián)合型調(diào)蓄池 (Verbundbecken, VB) 在各種雨水調(diào)蓄池中，堵儲(chǔ)水渠(Stauraumkanal, SK) 是一種特殊類型的調(diào)蓄池。此時(shí)，如果溢流構(gòu)筑物位于堵儲(chǔ)水渠的上游，則堵儲(chǔ)水渠的功能類似截流型調(diào)蓄池；如果溢流構(gòu)筑物位于堵儲(chǔ)水渠的下游，則堵儲(chǔ)水渠的功能類似穿流型調(diào)蓄池。當(dāng)初期雨水中含有的溶解性污染物濃度遠(yuǎn)高于中期/后期雨水時(shí)，則推薦建造截流型調(diào)蓄池，盡可能將溶解性COD截流在截流型雨水調(diào)蓄池內(nèi)，然后以一定流量送往污水處理廠處理。當(dāng)初期雨水中含有的溶解性污污染物濃度與中期/后期雨水相差不大時(shí)，則推薦建造穿流型調(diào)蓄池，降低水渠和調(diào)蓄池內(nèi)流速，盡可能多沉降混合污水中的糞漿污泥。同時(shí)，在調(diào)蓄池的溢流口處安裝水下隔墻和過濾裝置，截留懸浮物質(zhì)和漂浮物質(zhì)。作為補(bǔ)充措施，可在城市內(nèi)有條件的地方采用非集中型雨水地下滲漏處理，減少雨水徑流，或者采用計(jì)算機(jī)排水管網(wǎng)的調(diào)節(jié)控制，對下水道管網(wǎng)的增容蓄水進(jìn)行整體優(yōu)化處理，減少溢流排污總量。
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