值得借鉴：欧美国家构建城市未来污水管网方案

时间：2020-08-26 10:02

来源：中持股份

　　EPA制定的九项溢流控制必要治理措施

　　紧接着在1995年，EPA又发布了应对溢流污染的 “永久对策”，总预算近2000亿美元，至今纽约和洛杉矶等大城市仍在执行中。其中针对城市雨水径流污染的控制与管理可总结为两大方面:

　　（1）通过技术性措施来控制污染

　　对源头控制，将雨水径流污染物从源头上控制在最低限度；

　　对污染物扩散途径的控制，通过研究雨水径流污染物输送和扩散机理，采取适当的措施，减少污染物排入地下或地表水体的数量；

　　终端治理，通过自然生态技术或人工净化技术来降解带入水体的径流污染物。

　　（2）非技术性的管理措施

　　采取的控制策略有三大突出共性：

　　强调源头控制；

　　强调自然与生态措施；

　　强调过程管理。

　　提升污水管网系统应对溢流的措施

　　源头控制

　　排水系统的源头控制主要是为了提升对污染物的收集与去除效率，包括消除污水收集处理设施空白区，逐步控制污水管网的I/I、实现清污分流，降低外水比例，降低管道运行液位，进一步提升管网的流速和污染物的浓度，提高脱氮除磷效率，以减少碳源、除磷等药剂的投加量。

　　雨水渗透带

　　另外，这几年海绵城市建设实践表明，通过“渗、滞”等源头控制设施在雨季对排水系统削峰、错峰方面也有明显作用，还能削减污水处理过程温室气体的排放并降低污水厂的运行能耗。

　　绿色设施在城市径流和下水道联合溢出中的控制过程

　　扩散途径的控制及径流分担

　　将合流制改建为分流制，是减少污水直接进入天然水体的最佳办法，是美国很多城市的首选措施，也是我国近年一直在做的工程。但是在人口密集的城市，将合流排水系统改建为分流制系统，往往工程浩大，难以选用。

　　我国的老城区治理，也存在同样问题。这就需要中途径流分担机制来实现对雨季峰值流量的管控，通过发挥管线的在线存储能力，让下水道系统腾出空间，或通过综合经济技术比较构建经济合理、规模适度的集中式或分散式调蓄设施。

　　在人口密集土地紧张的美国城市，主要措施是加大下水道管径，提高下水道储水能力，增设调蓄池。

　　香港跑马地运动场下的地下调蓄池

　　中途调蓄可以建设在线或离线调蓄设施（调蓄池、深隧等），也可利用管网在线调蓄。调蓄池或者具有处理功能的高效调蓄处理池（RTB，Retention Treatment Basin）在欧美等发达国家得到比较广泛的应用，不仅可以在雨季峰值流量期间进行调蓄，减少CSO频次或溢流总量，而且将处理功能与调蓄功能相结合，可以有效削减污染物。

　　根据加拿大Stantec公司的研究，RTB在上升流速达到11m/h时，通过投加聚合物经过物化处理对SS的去除率可达到80%（见下图）。我国近些年也对功能性调蓄池进行了不断研究和技术革新，如将调蓄功能与生物处理功能相结合，不但能够削减SS、TP，还能进一步削减BOD5和氨氮，实现CSO或者初雨的原位处理排放。

　　高效调蓄处理池对CSOs 控制效果

　　管网在线调蓄通过欧美多年的实践应用已被证明是最经济的方式之一，可以有效降低溢流频次。但国内很多地区的现状大多是“满管流”的情况，导致管内流速降低的同时，也失去了雨季峰值流量的在线存储空间。因此可以通过削减入渗入流量、防止倒灌等客水进入管网，控制城市外河道运行水位等综合措施的实施进一步降低污水管网运行液位控制，可以为雨季峰值流量腾出在线存贮空间，以“空间”换“时间”，发挥管网的基础调蓄能力。

　　欧美许多城市还开发了大型的深层隧道系统，以存储和保持溢流，这些溢流将随着时间的流逝而被送至污水处理厂处理或定向到单独的下水道。

　　美国密尔沃基市用于雨季储水的深层隧道

　　厂-网联调联控技术（RTC）应对峰值流量

　　应对城市雨季峰值流量，仅靠绿色设施或灰色设施（调蓄池等）不仅投资大，运行成本也不经济，发挥设施之间的联动性是最经济可行的。

　　自20世纪90年代开始，美国、德国等国家就如何发挥排水管网、调蓄设施与末端污水厂之间的联动，进行了大量研究和实践，基于“厂-网”一体化的管控角度，采用实时控制（RTC，Real Time Control）技术进行联调联控，利用软件模型计算实时水量与时间，将系统的被动运行转变为主动控制，有效提高系统空间容量和处理能力的使用率，在同等条件下减少合流制溢流污染和内涝风险、提高污水处理率。

　　采取RTC前后各个城市的溢流频率变化

　　实践证明了RTC技术对提高城市排水系统弹性的优势，在不增加现有主要设施的基础上，可实现对CSO溢流量减少23%～100%的目标（见上图）。

　　为更好地规范和指导RTC项目的实施，德国水协会于2005年发布的《排水管网实时控制规划框架》中包括了排水管网实时控制项目规划的步骤、可行性评估的要求和关键环节的具体要求等内容。美国EPA于2006年发布了《城市排水管网的实时控制》，提出要依据采集的现场监测数据，动态调整设施设备的开关状态和运行参数，以达到晴天（提高污水处理率）和雨天（减少CSO和内涝）的运行目标。

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编辑：王媛媛