污水提质增效中截流井的优化思路

摘 要：结合广州市南沙区开展的污水提质增效工程经验，针对现状截流井，分析其存在的主要问题。该文提出如何科学优化截流井，使截流井既能发挥收集污水的作用，又能避免过多外水进入污水系统的优化思路，从而实现污水处理厂的提质增效。

关键词：截流井；污水提质增效；收污水；挤外水；污水处理厂

中图分类号：TU992 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2024）31-0133-05

Abstract： Based on the experience of sewage quality and efficiency improvement projects carried out in Nansha District， Guangzhou City， the main problems existing in the interception well are analyzed based on the current situation. This paper optimization ideas on how to scientifically optimize the interception well so that it can not only play a role in collecting sewage， but also prevent too much external water from entering the sewage system， so as to improve the quality and efficiency of the sewage treatment plant.

Keywords： interception well; sewage quality and efficiency improvement; collecting sewage; prevent too much external water from entering; sewage treatment plant

近年来，随着《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》（国发〔2015〕17号）以及《广东省打好污染防治攻坚战三年行动计划（2018—2020年）》的贯彻落实，广东省吹响了污染防治攻坚战的总攻号角，大力推进了生态文明的建设，加快了城镇污水处理设施的建设与升级改造，加强了污水厂配套管网的建设，使污水管网覆盖率大幅提高，河涌水系环境得到阶段性改善，黑臭水体较大幅度减少。

由于城镇全面实行雨污分流改造投资大，建设困难，难以短期内完成，部分城中村、老旧城区和乡镇的排水体制根据地域、气候、城镇经济等条件因地制宜，仍以截流式合流制为主。截流式合流制因改造简单、工期短、投资少和污水收集效果明显等特点应用广泛，其的建设是消除黑臭水体、改善水系环境问题的重要技术路线[1]。但截流式合流制中，合流管道不仅是污水的通道，也是雨水的通道，甚至可能是山水或其他水体的通道，最后通过截流井把合流水截流进入污水系统，因此截流式合流制也同样存在明显的短板，合流管混有大量外水，使污水水质、水量波动大，污水处理厂负荷大。污染防治行动计划实施这几年，水环境改善效果显著，但截流式合流制的弊端也越来越明显，有些污水处理厂早已超负荷运行，雨季污水溢流问题越发严重。随着污水管网的全面铺设，末端截流带来的外水量大大增加，这也是导致污水厂处理量激增、进水浓度长期偏低的主要原因之一[2]。

2019年4月，围绕着污水系统提质增效的目标，住房和城乡建设部、生态环境部、发展改革委三部门联合印发了《城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019—2021年）》。由于截流式合流制的广泛应用，污水系统的提质增效自然离不开对截流井的优化改造。本文结合广州市南沙区开展提质增效工程的经验，对截流井的现状问题作出分析以及提出一些优化思路。

1 截流井的现状问题

截流井的原理是旱季时把排水管道合流污水截流进入污水系统，雨季时把旱流污水及初期雨水截流进入污水系统，超过部分通过溢流管道排入受纳水体。截流井常见的设置形式有槽式、堰式、槽堰式，如图1所示。

在污水提质增效摸排过程中发现一些截流井并未能有效发挥其作用，主要存在以下4种问题：第一种，截流井出现受纳水体通过截流井倒灌进入污水系统的情况；第二种，截流井雨季时有过量雨水、山水进入污水系统；第三种，截流井截流后旱季污水仍直流受纳水体；第四种，截流井变成雨水新通道，旱季干涸无污水收集。以南沙区南沙街珠电路富佳花园片区为例，该片区面积约25 ha，背靠山体，主要为住宅、商业街、村居等，沿路敷设有截污管道，现状截流井有12个，其存在的主要问题见表1。

1.1 截流井受纳水体倒灌问题分析

在污水提质增效摸排中发现，在地势平坦的区域，部分截流井下游溢流管水位低于受纳水体洪水位，甚至低于常水位，出现受纳水体倒灌现象。由于截流井是在合流管上截流污水的特殊构筑物，合流管下游往往与水体直接相连，部分截流井的设置形式忽略了下游受纳水体的水位变化，采用槽式截流或截流堰墙设置高度偏低，也有部分截流井下游溢流管拍门损坏等原因，在水体涨潮时或雨季高水位时，水体水位上升，受纳水体通过溢流管倒灌进入截流井直接进入截流管或渐渐越过截流堰墙进入截流管，造成水体倒灌问题。水体倒灌进入污水系统不仅会降低污水处理厂进水浓度，甚至会压缩污水本来的流行通道，导致部分污水无法排入污水处理厂，在管内壅积水位升高，最终从地面低点溢流出去，产生“河水倒灌，污水外溢”的现象[3]。

1.2 截流井截流雨水量过大问题分析

截流井雨季时有过量雨水进入污水系统主要原因是截流井截流支管较大，导致截流井截流量过大。截流过多外水进入污水系统，压缩了污水本来的流行通道，会导致污水管水位升高，污水厂超负荷运行，也容易引发污水从截流井处、管道破损处、与雨水管连通处溢流或地面低点外溢。

根据GB 50014—2021《室外排水设计标准》规范，影响截流井设计截流量的主要参数有截流倍数和旱流污水量。截流倍数的选择应综合考虑污水水质、排水区域大小、受纳水体的水质要求和自净能力等因素，截流倍数按规范宜采用2～5，并参考片区污水规划中的截流倍数。旱流污水量包括生活污水量、工业废水量和入渗地下水，城市污水量根据城市用水量和城市污水排放系数确定，并参考片区污水规划中的污水定额。如果截流倍数选择过大或旱流污水量计算偏大，截流管径也会更大，雨季时截流进入污水系统的雨水也更多，导致污水处理厂处理水量更大，污水浓度变低；反之，截流管径偏小，容易使更多的合流污水溢流进入受纳水体，造成水体污染。因此，截流倍数和旱流污水量的选择计算直接影响环境效益和经济效益。但实际应用中真正选择计算最优的截流倍数和旱流污水量并不容易，需要综合考虑污水水质、水体自净能力、气象条件和城镇的经济实力等，需要与区域的发展情况相适应。

此外，历史排水工程中截流井设计截流量主要根据CECS 91：97《合流制系统污水截流井设计规程》计算，往往忽略了截流井实际存在的压力水头。而截流井在雨季发生溢流时或受纳水体倒灌时，截流井内水位升高，截流管从非满流状态进入满流状态，此时截流管内实际工况为压力流，存在一定压力水头，导致截流管流速增大，从而造成截流井实际截流量远大于理论需要的污水截流量[4]。

还有，由于污水处理厂及配套管网建设前期，污水处理厂负荷率较低，排水设施管理水平较落后，在设计截流井截流管径时除考虑设计截流量外，往往还会结合排水现状考虑截流管道堵塞问题，适当放大管径，可以减少维护需要。在污水提质增效摸排过程中发现，截流管管径不小于300 mm的截流井占大多数。

1.3 截流井污水直流问题分析

历史排水工程建设中，造成截流井截流后旱季污水仍直排受纳水体有多种原因，如有些截流井在施工过程中，擅自将截流支管埋深做浅，造成截流支管埋深比原合流管浅，导致合流管污水仍优先通过溢流管排入受纳水体；有些堰式截流井在建设过程中不规范或后期缺乏管理，截流堰墙破损或缺失，导致合流管污水仍有部分通过溢流管排入受纳水体；有些槽式截流井后期缺乏管理，截流管长期堵塞，导致合流管污水无法排入截流支管，最终仍通过溢流管排入受纳水体。而这些原因除了造成截流井截流后旱季污水仍直排受纳水体外，甚至可能造成雨季大量雨水截流进入污水系统，使截流井形成“收雨水，排污水”的反效果。

2krVObgW8EfRPljodaToTSmSFtk2Fwk79vvOcF40Bg4=1.4 截流井变成雨水新通道问题分析

在摸排中经常发现部分截流井旱季干涸无污水收集，雨季时大量雨水通过截流井进入截流支管从而进入污水系统的奇怪现象。通过排查截流井上游片区及查阅相关资料发现，产生该现象的主要原因是截流井上游片区已完成雨污分流或者已进行拆迁等改造，但下游截流井未及时废除，导致截流井成为了污水系统误收雨水的通道。而造成上述问题出现的根本原因往往是各个工程分步实施过程中，主导的部门、建设的单位是不一样的，各部门、各建设单位联动性不够，相关资料共享不及时或者部分资料缺失无法共享，最后导致各扫门前雪，地上的不管地下的，后面的不管前面的。因此改造完成后，部分工程因资料缺失、工程界限问题等对下游截流情况不了解，从而未及时废除截流井或因各部门分管不一、联动性不够，实施拆迁等时对排水管网情况不了解，导致未及时废除截流井。

2 污水系统提质增效中截流井的优化思路

污水系统提质增效的主要工作思路为“挤外水，收污水”[2]，而截流井是合流制排水系统中收集污水的重要构筑物，同样CJjWVW9KtiPbyfsUkrAEjXEspKCPaDcNEAZIdhiZI/0=也是雨水、山水、溢流管下游受纳水体等外水进入污水系统的主要通道之一，所以截流井兼具“挤外水，收污水”的重任，是污水系统提质增效的关键点，也是污水系统提质增效的突破点。因此，如何科学优化截流井，既能使其发挥收集污水的作用，又能避免过多外水进入污水系统，是污水系统提质增效的一个重要环节。污水系统提质增效工程开展以来，本文总结了截流井存在的主要问题，提出了截流井的优化思路主要如下：一是做好防倒灌措施；二是控制截流井截流量；三是建管并行，建立信息化管理平台。

2.1 做好防倒灌措施

通常，截流井设置需要考虑下游溢流管高程与受纳水体水位的关系，防止受纳水体在洪水位，甚至常水位时发生倒灌。在污水系统提质增效工程中常用的防倒灌措施有设置或调整堰墙、设置闸门、拍门等。

在截流井上设置堰墙或调整原有堰墙高度来防止受纳水体倒灌是一种简单经济、可操作性强的措施，但堰墙设置高度需要根据水体的常水位、洪水位来确定，还需要满足原来排水管道的排洪要求。因此，设置或调整堰墙的方法虽然简单，但需要综合考虑片区的水文条件等因素，不能盲目设置，导致管道排水能力减弱，造成雨季水浸。

通过设置闸门来防止截流井处受纳水体倒灌的这种措施，通常不在截流井上直接设置，一般在溢流管上或下游排口处设置。在污水系统提质增效工程中常用的闸门方式通常有简易的叠梁闸以及手动或自动的闸门。其中叠梁闸施工简单，且可根据受纳水体水位变化情况、天气变化情况等自由调节闸板高度，但调节闸板高度需要通过人工操作。手动闸门，施工简单，造价较低，但只能人工通过控制启闭机开启或关闭，需要管理人员根据受纳水体变化情况去开启或关闭闸门；自动闸门，造价较高，可以根据水位变化情况实现自动控制闸门开启或关闭，还可以接入信息化管理平台，方便统一管理。结合自动闸门改进的智慧截流井能有效解决受纳水体倒灌的问题，并实现自动化截流污水[5]。

拍门主要安装在排水管道末端，是一种通过自重和拍门内外压差，自动打开和关闭拍门，实现溢流和防止外水倒灌功能的装置。拍门的优点是安装简单，无须人工开启。但同样拍门的缺点也是显而易见的，其容易出现漏水或排水不畅的问题。漏水主要原因是异物卡住、密封圈老化、拍门变形和管件连接锈蚀损坏等；排水不畅主要原因是拍门变形、管件连接锈蚀损坏等。因此，拍门安装运行后，需要定期管养维护，出现问题及时维修。

2.2 控制截流井截流量

通过限制截流管管径控制截流井流量和通过水泵截流控制截流井流量是南沙区污水系统提质增效工程常用的2种截流限流方式。在污水系统提质增效工程中，南沙通过水泵截流改造的截流井有8座，分别位于板头村、中围村、大涌村、东瓜宇村、坦头村、南横村和鹿颈村等，运行效果良好；南沙街富佳花园片区通过限制截流管管径改造限流的截流井有5个，分别位于富佳南街、富佳北街、环宇路等，截流效果良好。

通过限制截流管管径控制截流井流量的方式较为经济，也无须人工过多干预。在上游片区未雨污分流或雨污分流不彻底，仍需要通过截流井截流污水，又需要限制过多清水进入污水系统，可根据实际测算污水量，并考虑一定的压力水头，采用DN100 mm～DN200 mm截流管改造截流井，并在截流管前设置拦渣格栅，能有效控制外水进入污水系统[4]。

通过水泵截流是一种相对精准控制截流量的截流方式。在工程建设中，有些片区由于城镇旧改或城镇密集等原因，在合流管末端进行截流，但由于重力截流无法精准控制截流量，导致雨季过多雨水进入截流管或河水倒灌风险大，通过改造截流井为“截流井+简易泵井”的截流方式，精准控制截流量，还可以通过控制水泵运行数量与污水厂的处理能力相适应，有效防止受纳水体直接倒灌进入污水系统。

2.3 建管并行，建立信息化管理平台

截流井是雨污水管网连通的一个重要构造物，如果建设不规范或后期管理运行不到位或片区改造后对原有截流情况不了解未及时整改等，截流井容易成为上述中的问题截流井。而且近年来，污水管网覆盖率不断提高，雨污水管网复杂程度直线上升，没有一个高效的信息化管理平台，难以应对管网中各种突发的情况。因此，“重建设，轻管理”思想亟需纠正，除了建设过程需要重视外，后期管理运行、建立信息化平台也十分重要。

“建管并行，建立信息化管理平台”是南沙污水提质增效工程实践出来的宝贵经验。在南沙污水提质增效工程建设施工过程中，水务局高度重视工程质量，要求各参建单位严格按照程序履行职责，相互督促，对提出的问题责令限时整改，及时跟进落实，不断健全管理机制，巩固建设成效，落实河长责任制、排水公司管理机制、全过程建设管理机制等，并不断完善信息化管理平台。各部门可以通过南沙区排水信息系统、水环境智能化监测系统、智水系统等相关管理平台了解排水信息（图2、图3）、反馈问题，还可以根据平台信息去分析、沟通，作出合理的决策，协同效率得到极大的提高。一旦排水系统出现问题，各部门相关管理人员或相关设计人员可以通过信息化平台快速查询到对应片区排水管网的水质、水量、水位等数据，根据排水管网运行图，结合截流井等信息台账，及时抓住问题关键点，大幅提升了处理问题的效率。因此，信息化平台不仅优化了管理流程，还提高了部门间协同效率，降低了人工成本，节省了大量时间[6]。

3 结论

通过对南沙区污水提质增效工程截流井的优化改造实践效果观察，优化改造后的截流井运行良好，效果较显著。例如，黄阁-南沙污水处理厂在近年污水提质增效工程中BOD5、氨氮得到逐步提升，其具体数据见表2，该污水处理厂2023年进水BOD5比2019年提升103%，2023年进水氨氮比2019年提升81%，其中离不开在污水提质增效工程中对截流井的优化改造，有效控制外水的进入，并有效收集旱季污水。

实践证明对截流井的优化改造是污水提质增效的一个突破口，也是污水提质增效的重要环节。在历史排水工程中，截流井的建设仍然是有迹可循的，可以根据历史排水工程图纸，通过现场摸查到截流井的具体位置，分析截流井的现状，选择适合现阶段的优化方案，是污水提质增效中一个相对容易的突破口。科学优化截流井：一是做好防倒灌措施；二是控制截流井截流量；三是建管并行，建立信息化管理平台。这样既能使截流井发挥收集污水的作用，又能避免过多外水进入污水系统，是污水系统提质增效的一个重要环节。

参考文献：

[1] 李招群，陈平，徐福音，等.截流式排水系统的完善措施及建议[J].中国给水排水，2022，38（2）：1-7.

[2] 张伟，潘芳，张海行，等.污水处理提质增效“一厂一策”方案的编制思考[J].中国给水排水，2023，39（2）：32-37.

[3] 张岩.上海中心城区城镇污水水质特性分析[J].净水技术，2023，42（11）：101-111.

[4] 杨根权.污水截流井截流量的控制[J].安徽建筑，2003（6）：59-60.

[5] 朱云燕.智慧截流井在福州市黑臭河道治理中的应用[J].中国环保产业，2022（10）：25-29，33.

[6] 韩哲，周晓东，王永兴.污水处理厂智慧化运营管理平台设计[J].清洗世界，2024，40（4）：184-186.