某智能雨污调蓄系统方案设计

周 立，信光成，龚海华，陈铭堃

（九江精密测试技术研究所，江西九江 332000）

0 引言

我国城市现阶段管网排水体制主要有合流制、截流式合流制和分流制等3种形式[1]。其中，老城区主要采用合流制、截流式合流制，其存在部分污水排入河道，导致水环境恶化；同时大量雨水进入污水管网系统给污水厂带来了过大的负荷[2-3]，低浓度的合流水也给污水处理厂的运转带来了挑战。因此需对合流制及截流式合流制排水系统进行雨污分流改造。在实际改造中存在以下几个难点[4-5]：

1）初期雨水成为携带大量污染物，不能直接排放。

2）难以安排新增管道的位置。

3）雨污分流改造工程工作量大、工期长，会给居民生活和交通带来不便。

4）老城区管网陈旧、复杂，改造后并不一定能完全达到预期效果。

本文为避免以上困难设计了一种智能雨污调蓄系统工艺方案，并依据该工艺方案研制了一套原理样机进行了验证。

1 系统组成及原理

本智能雨污调蓄系统的组成部分包括：智能雨污分流系统、原位净化系统、深化治理系统和监控系统等。

当上游水体进入智能雨污调蓄系统后，首先通过水质快速检测系统，根据不同水体质（达标水、污水、中浓度水体）进行分流。如果是达标水，排入河流或雨水管网；如果是污水，排入调蓄池或污水管网；如果是中浓度水体，即初期雨水/雨污混流水，则进入原位净化系统。通过原位净化系统的处理并经过检测后，达标水排入雨水池（河流或雨水管网）；污水再次排入调蓄池或污水管网；中浓度水体进入深化治理系统。深化治理系统在降雨期间，治理由原位进化系统送来的中浓度水体，在降雨结束后，治理调蓄池的污水，水体达标后，排入河流或雨水管网。工程运行过程中的各项指标数据通过监控系统进行智慧管控，各模块协同合作以实现减轻雨季污水处理厂处理压力，或者就地处理污水以削减纳入污水管网的水量，同时可以实现缩小调蓄池规模和减少排水管网的工程量，降低造价的目标。

2 技术方案及实现

2.1 技术路线

智能雨污调蓄系统产品的基本技术思路是“智能雨污分流系统+原位净化系统+全局监控平台”，其技术路线见图1。

图1 产品技术路线图

智能雨污调蓄方案包括现场层、监控层和互联网层，见图2。

图2 智能雨污调蓄方案

现场层包括水质检测仪、调蓄池液位计、出水箱液位计、相关水泵、阀门及管路和调蓄池等，用于雨污分流及水体的物理净化。

监控层由控制系统及人机交互系统组成，用于完成读取水质数据、设备状态，并根据读取的数据并发出控制指令，控制现场层设备动作。控制系统采用以PLC控制器为核心的控制系统，人机交互系统采用触摸屏系统。

互联网层包括服务器与外部Internet接口，服务器、外部Internet接口通过以太网与交换机连接。互联网层与其它系统可进行信息交换共享。

2.2 智能雨污分流的实现

现有雨污分流装备主要包括节流降、柔性分流井等，见图3。与现有技术相比，本系统中的智能雨污分流装置具有雨污分流精确度高和水质检测速度快的明显优势，可实现精准的雨污分流。

图3 现有雨污分流设备

智能雨污分流器与传统雨污分流设备比较具有精准分流、水质可监测测和流量可监测等特点。

2.3 原位快速净化系统

原位快速净化系统主要功能是对中污染水体进行净化处理达到排放水标准。净化处理工艺采用沉淀、吸附和过滤等工艺。其工艺流程见图4。

图4 原位快速净化系统工艺流程图

1）沉淀池设计

沉淀池设计需要考虑日处理量Q为50 t、停留时间（t）和表面负荷率（q）等因素，其底面积及深度计算为

样机按式（1）和式（2）计算设计及经验沉淀池对悬浮物的处理效率可达65%。

2）吸附池设计

雨污混流水经沉淀池到吸附池，吸附池分成3个，里面安放不同的吸附介质。对不同的雨污混流水体需采用不同的吸附介质取得更好的处理效果，样机中选择活性炭、椰壳、海绵体作为吸附材料。

吸附介质对悬浮物、有机物都有吸附作用，能有效部分去除水体中的BOD、COD并对磷、氮也有一定的去除作用。

3）过滤池的设计

雨污混流水体经过吸附池后进入过滤池，样机中采用了3道过滤，每个过滤池采用不同目数的过滤材料，依次进行过滤，过滤能去除化学澄清或生物化学过程中未能沉降的悬浮颗粒和微絮凝体，能增加对悬浮物的、浊度、BOD、COD、磷、重金属、细菌、病毒和其他物质的去除，提高出水水质。

3 试验验证

该系统原理样机通过多次试验，验证结果如下。

1）水体分流时间在30 s～3 min。其中中水（进入物理治理系统）指标为：COD≤200、总磷≤3.0、氨氮≤15 mg/L、SS≤200 mg/L。

2）原位净化系统。颗粒物去除率90%以上，COD去除率30%～60%，总磷去除率35%～55%，氨氮去除率达到40%～60%。

3）经过试验验证，实际效果良好，可大幅减少污水处理的负荷。

4 结论

本文提出的智能调蓄系统的方案优点是通过智能分流，减少了调蓄量，同时可以治理大量的初期雨水。由于具有原位动态处理功能，无需把调蓄的水体全部送到污水处理厂，节约排水管网。该调蓄系统占地小，造价低。经过试验验证可达到预期效果，具有较好的应用前景。与此同时，在实际应用中，还需要注意根据各地区污染物的特点选择不同的净化介质材料，这样才能更好地达到预期的效果。