清污分流系统在污水收集提质增效中的应用研究

王伟

摘要：通过对城镇现有排水现状的研究发现，除管网系统结构性缺陷修复外，污水收集提质增效还存在管网的混接改造、合流截流设施改造、合流箱涵“挤外水”以及排水口防倒灌等难题。通过开辟污水通道并在管网的适当节点设置智能分流井，将大型排水口的汇水范围减小到1公顷以下，使其出水具有初雨效应，构建清污分流系统，可以彻底解决以上难题。

关键词：提质增效;清污分流;难点解析;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  绪论

2019年4月住房和城乡建设部、生态环境部和发展改革委（以下简称“三部委”）联合印发了《城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019～2021）》[1]，提出“加快补齐城镇污水收集和处理设施短板，尽快实现污水管网全覆盖、全收集、全处理”。明文提出提高污水收集率和提高污水厂进水生化需氧量（BOD）到100mg/L两大要求，不满足的要围绕污水处理厂服务片区管网制定“一厂一策”系统化整治方案。目前针对污水收集的提质增效采取的技术手段以管网的雨污分流改造和检测修复为主[2～4]。经过近一年的实践发现：简单的雨污分流和管网修复并不能从根本上解决污水收集效能低的问题[4]，急需应用一些新的理念和技术。

清污分流是将未污染的清水和高污染的污水分别进入不同管道系统的一种排水理念。传统的清污分流是通过分建不同管道系统来实现的，但随着智慧排水装备的发展赋予了其新的涵义。新一代的清污分流技术是通过在管道的重要节点设置智能化的分流设施，通过在线水位、水质、雨量等监控并配合后台数据库的大数据分析，对管道内的水质进行识别、分流，使清水和污水各行其道。这种新进的排水理念的技術内核与污水处理提质增效的要求高度一致，具有很好的应用前景。

2  提质增效难点解析

国内城镇城镇实际上的排水体制是合流制、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个排水系统内[2]，城镇排水系统图1所示。

因此除管网结构性缺陷外，各排水节点存在的难题如下：

排水单元：一般是企事业单位及居民小区，排水单元的提质增增效的难点是要解决排水立管、支管的错接混接问题，实际改造时很难实现彻底的雨污分流。

市政雨污水管道：雨水管道的错接混接会直接影响污水的收集率;污水管道的错接混接在降雨时会使污水厂进水浓度降低。

市政合流管道：是导致城镇污水浓度低的主要原因之一。降雨时传统固定式截流井截污管处于压力流状态，实际流量是设计截流量的1.9倍左右，导致过量雨水进入污水系统，降雨时污水厂进水浓度降低。

合流箱涵：原本的箱涵是水系联通的渠道，随着城镇的发展，地上地下建设失衡，大量生活污水直排渠道，于是将渠道封闭并在末端设置截流设施，便形成了合流箱涵。合流箱是外水入侵污水管网系统最主要的通道，也是污水处理提质增效的重点和难点[4]。

排水口：是河水倒灌进入污水管道最要的节点，影响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网的系统性缺陷，雨季下游污水干管超负荷运行，只能通过溢流口排放，简单的一封了之会使下游污水系统瘫痪。合流制溢流排口往往设置有堰式截流井，但固定堰高设计较矮，汛期时外河水会越过堰顶灌入污水管道，导致污水厂进水浓度骤降。

因此污水收集提质增效的难点为：雨污水管网混接、合流管网截流设施优化、合流箱涵“挤外水”以及排口防倒灌。

3  清污分流系统构建

通过在雨水管、合流管、合流箱涵的关键节点，如小区道市政管网接入点、管道隔一段距离处和排水口前等，设置智能分流装置，可以构建清污分流系统。通过自动化检测、控制系统，将脏水分流至污水管道，干净的排放河道，可以解决以上难题，实现污水提质增效。

3.1 截流量

清污分流系统内的智能分流井可以通过控制限流装置的开启程度来调节截流量，其核心是确定最大截流量，可以通过实测水质突变时的流量来确定。但不同雨情下水质突变流量不同，借助大数据历史水质检测数据可以优化其设计。

3.2 开辟污水通道

大汇水范围的排水口往往不存在水质突变点，即没有初雨效应，原因是脏水在管道内的流行时间与收水点到排水口的距离成正比，降雨后期远处的脏水才刚流到排口，仅在排口设置智能分流装置，无法实现清污分流，还需要开辟污水通道减少排口汇水范围。如图2所示。

由图2可知，通过开辟污水通道并在管网节点设置智能分流井后，排水口的汇水面积减小到原来的1/4。通常当排口汇水面积减小到1公顷以下时，末端出水就会呈现初雨效应。

3.3 排口防倒灌

除鸭嘴阀和拍门之外，用于排口防倒灌得设施还有上开式闸门和下开式堰门，如图3所示。

下开式堰门除可以拦蓄防倒灌外，在排水时可以让上层较干净的水优先排河，截污效果更优。

4  结语

①除污水管网结构性缺陷的检测修复外，提质增效的难点还在于雨、污水管网的混接、合流管网截流设施改造、合流箱涵“挤外水”以及排水口防倒灌等难点问题。②构建清污分流系统可以有效的解决上述难题，设计核心是确定最大截流量，要求排水口出水具有初雨效应。通过在雨水管、合流管（箱涵）沿线开辟污水通道，并在管网关键节点设置智能分流井，可以减小排口的汇水范围构建清污分流系统。③相较于上开式闸门，下开式堰门用于排口防倒灌截污效果更优。

参考文献：

[1]城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019-2021年）[J].城市道桥与防洪，2019（06）：337-339.

[2]唐建国，张悦，梅晓洁.城镇排水系统提质增效的方法与措施[J].给水排水，2019，55（04）：30-38.

[3]关天胜.海绵城市理念下高密度城区污水提质增效策略研究[J].给水排水，2019，55（12）：59-64.

[4]张甫娜.南方沿海某市污水收集系统提质增效对策研究[D].哈尔滨工业大学，2019.