雨汙分流改造中應用截流井的設計探討

長久以來,排水工作者都在不斷地研究排水方式的選擇,其中以分流製占據主導方向,讚成分流製者認為(wei) 分流製比合流製對環境汙染小。但隨著環境問題不斷的突顯，法國、美國等發達國家及國內(nei) 部分學者都開始結合工程實踐重新思考不同排水體(ti) 製對水環境的汙染情況進行分析，與(yu) 此同時,開始開展了大量的試驗和研究,尤其是在對老城區雨汙分流改造中排水體(ti) 製的選擇研究四

治理背景

2015年2月,中央政治局常務委員會(hui) 審議通過《水汙染防治行動計劃》,簡稱“《水十條》”,廣東(dong) 省相繼先後出台了《廣東(dong) 省水汙染防治行動計劃實施方案》《廣州市治水三年行動計劃(2017-2019年》《廣州市水汙染防治強化方案(2018-2020年)》和《廣州市全麵剿滅黑臭水體(ti) 作戰方案(2018-2020 年)》等地方治水治汙指導文件。隨著水環境狀況的每況愈下，人民生活水平的不斷提高，美好居住環境的向往是每個(ge) 老百姓越來越迫切的期盼，美好的居住環境必然離不開排水工作者的努力，排水體(ti) 製的選擇是雨汙改造設計中最重要的一環，結合實際工程的檢驗效果,截流式合流製未必就比分流製對水體(ti) 汙染嚴(yan) 重。最主要的兩(liang) 點,第一,初期雨水汙染不可小覷; 第二,老城區尤其是餐飲店鋪門前的汙染物排放應加強注意。基於(yu) 以上兩(liang) 點這就不得不使排水工作者應結合當前排水現狀重新思考排水體(ti) 製的選擇,因為(wei) 很顯然,排水體(ti) 製的選擇對水環境的影響是決(jue) 定性的,將直接影響工程的效益及投資,同時也影響每個(ge) 居民的切身利益,所以排水體(ti) 製的選擇至關(guan) 重要。

應用條件

在以下5種情況下選擇截流式合流製是合適的:①立管無法實現雨汙分流改造的老城區;②)地下空間狹窄，管線複雜的區域;③餐飲當鋪等小吃街區域;④周邊房屋老舊、基礎較淺等區域; ⑤農(nong) 貿市場等汙染源集中場所。

針對以上幾種情況，設置截流式合流製是合理可行的

截流井的不同布置方式分析

1)項目背景: 根據資料收集,廣州市白雲(yun) 區某村全村轄區總麵積約 39.72 ha,轄區內(nei) 20 個(ge) 經濟合作社，該小區為(wei) 安置區,建成已 20 多年,房屋棟數約1200 棟,房屋大部分在 6層左右,臨(lin) 街一樓餐飲門麵較多,還有部分大型餐飲,生活氛圍濃厚,村內(nei) 戶數約2 000 戶,常住人口共計約 50 000 人村內(nei) 主要道路包括一條縱向主幹道與(yu) 五條支幹道。村內(nei) 人員居住密集,小區原雖建設兩(liang) 趟排水係統,但由於(yu) 各種原因，小區雖為(wei) 安置區,但大部分屬於(yu) 村民自建房，立管90%以上為(wei) 內(nei) 合流立管,小區巷道排水錯混接嚴(yan) 重,基本雨汙混排,小區周邊水體(ti) 因錯混接水質極差,生活環境惡劣，雨季管網汙水排至水體(ti) ,水體(ti) 黑臭凸顯,為(wei) 配合廣州治水大方針,對該區域實施雨汙分流改造。2)現場汙染源特點:由於(yu) 城市發展及建設時序的原因，城市中坐落著以城中村為(wei) 典型的老舊生活小區，由於(yu) 該類小區建設年代較早,或者大部分屬於(yu) 農(nong) 民自建房,缺乏規範的規劃設計做指導,排水係統大都以合流製為(wei) 主。歸納起來主要有:①屋麵雨水與(yu) 生活汙水合流排放，且合流立管以位於(yu) 房屋內(nei) 的內(nei) 合流立管居多;②陽台飄窗雨棚及防盜窗的設置導致雨汙分流改造極難實施;③地下空間狹小,地下管線種類繁多;④臨(lin) 街門麵餐飲當鋪等排水亂(luan) 接亂(luan) 排; ⑤巷道寬度大部分隻有 1~2 m,且自建房屋基礎淺。

結合現場實際情況，擬考慮采用截流的方式進行設計，以下對不同截流方式從(cong) 水質、投資、維護管養(yang) 等三方麵進行理論與(yu) 實測分析對比

水質分析

總口截流、小片區截、樓道口截流三種截流方式對受納水體(ti) 水質影響的分析經上述公式推導分析,因Q.Q、Q.不受截流方式變化而改變,但不同的截流方式,受匯水麵積及降雨曆時的影響而不相同,根據極限強度理論,降雨曆時的變化不及匯水麵積的變化對雨水量的影響大，尤其是當截流片區劃得更詳細的時候,因降雨曆時更小,Q.則更大,因而 C<C就會(hui) 更明顯,很明顯,對於(yu) 樓道口截流,匯入汙水管的雨水隻有屋麵收集的雨水,故而這種截流方式因混入的雨水量最少，截流的汙染物濃度最大,對於(yu) 小片區截流，由於(yu) 匯水麵積不僅(jin) 有屋麵匯集的雨水,還存在巷道及側(ce) 牆匯水麵積產(chan) 生的雨水量,這就導致汙染物濃度隨匯入雨水量的增加而導致截流汙染物濃度有所降低，對於(yu) 總口截流，由於(yu) 匯水麵積在小片區截流的基礎上再增加服務範圍內(nei) 道路排水，進而再次稀釋汙水水質濃度。

故從(cong) 汙水廠提質增效的角度看，在必須設置截流井的時候樓道口截流對汙水廠進水濃度的提升是有效的，但是這必然會(hui) 要求同步增加一趟溢流的雨水管及增加大量的截流井數量,但這而對水質的改善是甚微的,對於(yu) 總口截流，必然對水廠進水濃度有明顯的稀釋響應。所以在相同的截流倍數情況下,合理設置小片區截流,是符合要求的,既能有效地解決(jue) 旱季汙水的收集，同時又能在雨季有效控製汙染物的排放。

由於(yu) 本次設計範圍內(nei) 主要是住宅與(yu) 部分商業(ye) ，建築布置規則日,本次設計取其中 10 ha 範圍進行計算分析,查先關(guan) 資料並結合先關(guan) 規範,汙水中 COD.取值 520 mg/L,BOD,取值265 mg/L,SS 取值 160 mg/,雨水中 COD.取值 85 mg/L,SS取值 30 mg/L,雨水中 BOD,暫不考慮,

理論數據分析: 經理論計算得出不同重現期下主要汙染物濃度分析詳見:圖1為(wei) 不同重現期下不同截流方式出水 COD 濃度對比,圖2為(wei) 不同重現期下不同截流方式出水 BOD 濃度對比,圖3為(wei) 不同重現期下不同截流方式出水 SS 濃度對比實測數據分析:工程實施後根據現場實測數據分析。實測結果顯示:在城中村合流製汙染物濃度由於(yu) 受降雨影響,均比理論值有所降低;②當每棟樓設置截流井時，其溢流汙染物濃度中,COD與(yu) 《城鎮汙水處理廠汙染物排放標準》(GB 18918-2002)中一級 B相當口;③總口截汙時其溢流汙染物濃度與(yu) 二級標準相當;4巷道口截汙汙染物濃度相比總口截汙約降低 1.5%;⑤從(cong) 計算結果分析來看,重現期對汙染物濃度的影響並不明顯。

從(cong) 工程現場實際效果看，經過小片區截流設計改造後，周邊環境得到明顯改善,附近原來的黑臭水體(ti) 現在是魚翔淺底了,當地村民都讚不絕口。

由於(yu) 實際工程中地麵產(chan) 生的 COD 與(yu) SS 因地域存在不同程度的差異,本次選取分析案例對象為(wei) 集中安置區，建築密度較大,汙水主要以生活汙水為(wei) 主,但是對於(yu) 不同的項目，溢流汙染物濃度的研究是比較複雜,其不僅(jin) 受地形、地貌、地域、降雨強度、降雨曆時、降雨時段等多種因素影響,還受排水體(ti) 製、居民生活方式及周邊工業(ye) 等相關(guan) 的影響，故對於(yu) 具體(ti) 的項目應具體(ti) 地分析研究。

根據相關(guan) 研究結論，降雨雨峰靠前的由於(yu) 雨量過於(yu) 集中,平常積累的汙染物隨溢流汙水的排放溢流汙染明顯，但是對於(yu) 雨峰靠後的降雨，由於(yu) 隨著雨量的增大，前期汙染物的積累都被截流排至汙水係統了，後期混合的汙水溢流汙染明顯降低“-9。故結合相關(guan) 資料,對於(yu) 小片區的截流,由於(yu) 服務範圍小,合流管徑也相對較小，旱季基本可以滿足最小流速要求,合流管道早季淤積汙染物較小,進而溢流汙染總量較總口截流又得到一定控製。

投資分析

很明顯,樓道口截流,基本就是與(yu) 分流製類似了，此時從(cong) 巷道到設計邊界,均需兩(liang) 套排水係統，同時還需要對建築合流立管進行改造,故造價(jia) 自然是最高的,但是對於(yu) 小片區截流:從(cong) 樓道至巷道口均為(wei) 一趟排水係統，隻是在截流並的地方需要增加一趟溢流的雨水係統,與(yu) 總口截流相比,造價(jia) 略高 10%~15%,但是樓道口截流卻比總口截流基本翻了1倍,結合水質情況,小片區截流水質介於(yu) 樓道口截流與(yu) 總口截流之間，不同重現期下不同截流方式投資對比分析如圖4所示：

總口截流,由於(yu) 匯集麵積大，雨水量大,進而合流主管管徑大，但是在旱季由於(yu) 管徑大，汙水流量較小，汙水流速小，在管道中容易產(chan) 生淤積。

維護管養(yang) 分析

從(cong) 維護管理方麵看，由於(yu) 總口截流合流主管管徑最大，小片區截流降低了合流主管管徑,但是增加了很多截流井，相比小片區截流,既減少了截流井的數量,同時又增加了溢流主管,故三種截流方式都有各自的特點，表1為(wei) 不同截流方式維護管養(yang) 對比。

從(cong) 維護管養(yang) 對比結果分析可以看出,小片區截流不管是清掏頻率還是維護成本及維護複雜程度都是比較適中的,既避免了總口截流方式旱季流速小易導致淤積的情況，又降低了樓道口截流設置過多小方井增加維護複雜程度,從(cong) 而降低了維護成本。故綜合來看,小片區截流是比較適合的截流方式。

1)以本項目為(wei) 例,由於(yu) 項目所在地降雨量豐(feng) 富,建築密集，居住人員集中,結合本項目實際情況，項目設計重現期取3 年,在巷道布置 DN300~DN500 合流管,然後在有條件的主巷道( 或村道上)布置 DN800 合流主管並設置截流井,每個(ge) 截流井服務範圍控製不超 1.5 ha,服務人口約 10 000 人，這樣既能滿足雨季排水的要求，早季又能保證流速不低於(yu) 0.6 m/s,當降雨強度變小,人員居住集中時,服務範圍及人數可相應的隨之調整

2)受降雨強度、地形坡度、地麵種類、重現期等因素製約,不同地區有不同的取值,通過項目案例數據整理分析,在需要設置截流井的情況時，采用小片區截流是合適的。