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[摘要]現(xiàn)階段，合流制排水系統(tǒng)溢流污染問題是絕大多數(shù)城市的通病?？偟膩碚f，合流制溢流污染控制分為年溢流污染總量控制率、年均溢流頻次控制率、年溢流體積控制率三類方法。基于溢流頻次法，對長沙小西門片區(qū)溢流污染控制提出解決方案。

[關鍵詞]合流制；排水系統(tǒng)；溢流污染；溢流頻次

1引言

隨著人民生活水平的提高，城市水環(huán)境質量也倍受重視[1]。合流制排水系統(tǒng)的入河排口，在雨季時將對水環(huán)境造成巨大沖擊，當入河污染負荷超過水環(huán)境容量時，將形成黑臭水體，嚴重影響居民的生活質量[2]。近年來，較多學者針對合流制排水系統(tǒng)的溢流污染控制方法、評估目標作出探討[3-4]，以城市水環(huán)境質量為導向的溢流污染控制理論與體系正逐步完善[5-6]。

2合流制溢流污染的概念與特點

2.1合流制溢流污染的概念。城市的排水系統(tǒng)分合流制排水和分流制排水兩種。其中合流制排水系統(tǒng)是將生產污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一個管渠內排除，現(xiàn)在常采用的是截流式合流制排水系統(tǒng)。這種排水系統(tǒng)是在臨河岸邊建造一條截污干管，同時截流干管處設置溢流井，并設置污水廠。由于有部分混合污水經溢流后直接排人水體，成為水體的污染源而使水體遭受污染，這是它的嚴重缺點。截流制排水系統(tǒng)在暴雨條件下，由于大量雨水流入排水系統(tǒng)，流量超過污水處理廠或污水收集系統(tǒng)設計能力,超出部分以溢流方式直接排放，這部分溢流混合污水就稱為合流制排水系統(tǒng)污水溢流(CombinedSewerOverflows，CSO)。

2.2溢流污染的污染源及特點。雨季CSO收集了工業(yè)廢水、城市生活污水和地表徑流三種不同性質的廢水，以及由地表徑流引起的非點源污染沖刷街道的固體顆粒和管道中的沉積物也匯入CSO。因此，CSO中的主要污染物包括有機物、氮磷等營養(yǎng)物質、懸浮固體、致病微生物及重金屬等其他有害物質。由于CSO具有非連續(xù)性、突發(fā)性、高污染等特點，因此較城市污水更難處理。CSO污染有以下幾個特點：(1)因降雨過程中雨量的變化，流量變化很大；(2)因各地氣候、降雨量的不同，濃度變化大；(3)對某些河流溝道系統(tǒng)，在暴雨天氣時，由于地表徑流在短時間內累積，流入溝道，在CSO過程初期，形成了污水流量的高峰值，并且由于初期暴雨對地表和溝道中累積的污染物的沖刷，形成了污染物濃度的高峰，隨著徑流量的增加，污水得以稀釋，污染物濃度下降至平均水平。這種現(xiàn)象被稱作初期沖刷(firstflush)，是雨天對水體造成重大污染的主要原因。目前，我國大多數(shù)舊城區(qū)仍采用的是截流式合流的排水體制，在各片區(qū)完全實現(xiàn)分流制改造之前，合流制排水體制將長期存在。截流式合流制排水體制存在的雨季溢流污染問題，是導致水環(huán)境惡化、城市黑臭水體形成的主要原因。雨季溢流污染控制的主要難點在于找到防汛排澇同水環(huán)境治理之間的矛盾的平衡點，溢流污染控制措施應根據(jù)排口具體情況因地制宜合理確定。

3溢流污染控制標準與思路

3.1溢流污染控制標準?？偟膩碚f，溢流污染控制標準可分為三類：即年溢流污染總量控制率、年均溢流頻次控制率、年溢流體積控制率(如圖1)。三類標準以全流域水環(huán)境容量及水質目標為基礎，以污染物總量控制為核心，在全流域統(tǒng)籌的原則下，布置全流域水污染防治的總體方案。具體來看，年溢流污染總量削減率這一標準適用于流域內水環(huán)境容量已明確的情況，在小流域溢流污染控制方面較為適用，應用在大流域溢流污染控制時，將面臨很大的污染調查、水量平衡計算工作。年均溢流平次控制率這一標準，適用于流域內降雨資料齊全，且管道資料詳實，管道過流能力確定的情況。年溢流體積控制率法，即從調蓄控制入手，解決污染問題。

3.2溢流污染控制思路?？偟膩碚f，結合國內外中心城區(qū)合流制排水區(qū)域溢流污染控制相關工程的工程實踐及解決方式，CSO污染控制主要通過源頭削減+過程控制+末端治理相結合的方式解決(圖2)。(1)源頭削減：由遠期結合片區(qū)海綿城市改造及因地制宜的雨污分流改造實現(xiàn)，達到海綿城市專項規(guī)劃中污染物削減率需求。(2)過程控制：調整現(xiàn)有截污模式，采取多點、分散截污模式，沿現(xiàn)有渠系新建截污干管、溢流污染調蓄池進行收集控制、處理。過程控制主要有3種方式：①提高排水系統(tǒng)污水截流倍數(shù)，增大污水處理廠的處理規(guī)模。②合流制區(qū)域實行雨污分流改造，系統(tǒng)范圍內小區(qū)及市政道路新增污水收集及輸送管網(wǎng)。③采取新增截污干管+溢流污染控制調蓄池的方式。

4溢流頻次控制率法在工程中的應用

4.1工程區(qū)概況。以小西門排漬泵站服務片區(qū)，本片區(qū)為建成區(qū)，已建成較為完整的市政排水系統(tǒng)，因建設年代較遠，建設標準較低，小西門泵站匯水區(qū)域內采用截留式合流制排水體制，截流倍數(shù)n0=1.0。受合流排水管網(wǎng)運行模式影響，小西門排漬泵站服務片區(qū)降雨排水時段存在合流制溢流污水直排湘江的情況，尤其在泵站排水初期，出水水質呈現(xiàn)較為嚴重的“黑”、“臟”現(xiàn)象。由于小西門排漬泵站排口位置處于湘江一級飲用水源保護區(qū)，環(huán)境影響極其敏感，降雨時段排口“黑龍事件”備受環(huán)保部門及市民關注，且其造成的黑龍現(xiàn)象被多次環(huán)保投訴。

4.2工程區(qū)截流量與溢流頻次的關系以2016年118場次降雨為研究對象，其特定強度降雨場次、截流量(小西門匯水區(qū)面積為0.58km2)、溢流頻次削減率如表1所示。如表1所示：當需控制截流雨量為10mm時，則需要截流污水量為5800m3，此種工況下可滿足年污染溢流頻次控制率為59%，即以2016年降雨為參考目標，截流5800m3雨水后，當年約有59%降雨將不發(fā)生溢流。

4.3溢流頻次控制標準的確定。根據(jù)《城市黑臭水體治理-排水口、管道、檢查井治理技術指南規(guī)定》：旱天，確保各類排水口無污水排放，雨天，有效降低排水口溢流，各地結合雨型、雨量、收納水體情況和“海綿城市”建設，具體制定溢流控制標準，原則上治理后溢流頻次應降低50%以上。在缺少以湘江為研究對象的水環(huán)境治理規(guī)劃的條件下，目前收納水體湘江無法對小西門排口提出具體的溢流頻次控制需求，本方案結合現(xiàn)有建設條件，通過經濟、技術、可行性等各方面比較，確定將小西門排口溢流頻次控制在50%以下。

4.4溢流污染頻次控制法技術路線?？偟膩碚f，溢流污染頻次控制法分為以下幾個步驟。(1)調查與資料收集：首先是要獲取工程區(qū)的現(xiàn)狀管網(wǎng)資料，包括管徑、坡度、淤堵情況等；其次，需獲取當?shù)氐牡匦?、地勢、不滲透率等資料；最重要的是排口出流量與降雨量的時間序列關系及典型年全年降雨量、溢流次數(shù)。(2)水質水量模型構建：通過基礎資料，構建工程區(qū)的水質、水量模型，模型建立后，需進行場次降雨情況下的出流情況率定，以及全年降雨情況下的溢流頻次分析。(3)方案制定：根據(jù)模型及實際情況，制定源頭控制、截流、調蓄等方案，對單一方案及組合方案進行工況模擬，并從經濟性、適用性角度進行論證。(4)實施與反饋：根據(jù)方案進行項目實施，項目建設完畢后，根據(jù)運行情況，總結方案制定、模型構建等經驗。

5結論與建議

合流制排水系統(tǒng)溢流污染控制是一個比較棘手的難題，有條件的情況下，可采納年溢流污染總量控制率、年均溢流頻次控制率、年溢流體積控制率三類標準對其進行綜合論證。其中，若水環(huán)境容量無法確定，采用溢流頻次控制率法也能起到較好效果。建議在制定溢流污染控制方案時，將水質、水量模型作為評估工具。

作者:邊兆生 蔡甜 單位:中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司