值得借鑒：歐美國家構建城市未來污水管網方案

時間：2020-08-26 10:02

來源：中持股份

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　　EPA制定的九項溢流控制必要治理措施

　　緊接著在1995年，EPA又發布了應對溢流污染的 “永久對策”，總預算近2000億美元，至今紐約和洛杉磯等大城市仍在執行中。其中針對城市雨水徑流污染的控制與管理可總結為兩大方面:

　　（1）通過技術性措施來控制污染

　　對源頭控制，將雨水徑流污染物從源頭上控制在最低限度；

　　對污染物擴散途徑的控制，通過研究雨水徑流污染物輸送和擴散機理，采取適當的措施，減少污染物排入地下或地表水體的數量；

　　終端治理，通過自然生態技術或人工凈化技術來降解帶入水體的徑流污染物。

　　（2）非技術性的管理措施

　　采取的控制策略有三大突出共性：

　　強調源頭控制；

　　強調自然與生態措施；

　　強調過程管理。

　　提升污水管網系統應對溢流的措施

　　源頭控制

　　排水系統的源頭控制主要是為了提升對污染物的收集與去除效率，包括消除污水收集處理設施空白區，逐步控制污水管網的I/I、實現清污分流，降低外水比例，降低管道運行液位，進一步提升管網的流速和污染物的濃度，提高脫氮除磷效率，以減少碳源、除磷等藥劑的投加量。

　　雨水滲透帶

　　另外，這幾年海綿城市建設實踐表明，通過“滲、滯”等源頭控制設施在雨季對排水系統削峰、錯峰方面也有明顯作用，還能削減污水處理過程溫室氣體的排放并降低污水廠的運行能耗。

　　綠色設施在城市徑流和下水道聯合溢出中的控制過程

　　擴散途徑的控制及徑流分擔

　　將合流制改建為分流制，是減少污水直接進入天然水體的最佳辦法，是美國很多城市的首選措施，也是我國近年一直在做的工程。但是在人口密集的城市，將合流排水系統改建為分流制系統，往往工程浩大，難以選用。

　　我國的老城區治理，也存在同樣問題。這就需要中途徑流分擔機制來實現對雨季峰值流量的管控，通過發揮管線的在線存儲能力，讓下水道系統騰出空間，或通過綜合經濟技術比較構建經濟合理、規模適度的集中式或分散式調蓄設施。

　　在人口密集土地緊張的美國城市，主要措施是加大下水道管徑，提高下水道儲水能力，增設調蓄池。

　　香港跑馬地運動場下的地下調蓄池

　　中途調蓄可以建設在線或離線調蓄設施（調蓄池、深隧等），也可利用管網在線調蓄。調蓄池或者具有處理功能的高效調蓄處理池（RTB，Retention Treatment Basin）在歐美等發達國家得到比較廣泛的應用，不僅可以在雨季峰值流量期間進行調蓄，減少CSO頻次或溢流總量，而且將處理功能與調蓄功能相結合，可以有效削減污染物。

　　根據加拿大Stantec公司的研究，RTB在上升流速達到11m/h時，通過投加聚合物經過物化處理對SS的去除率可達到80%（見下圖）。我國近些年也對功能性調蓄池進行了不斷研究和技術革新，如將調蓄功能與生物處理功能相結合，不但能夠削減SS、TP，還能進一步削減BOD5和氨氮，實現CSO或者初雨的原位處理排放。

　　高效調蓄處理池對CSOs 控制效果

　　管網在線調蓄通過歐美多年的實踐應用已被證明是最經濟的方式之一，可以有效降低溢流頻次。但國內很多地區的現狀大多是“滿管流”的情況，導致管內流速降低的同時，也失去了雨季峰值流量的在線存儲空間。因此可以通過削減入滲入流量、防止倒灌等客水進入管網，控制城市外河道運行水位等綜合措施的實施進一步降低污水管網運行液位控制，可以為雨季峰值流量騰出在線存貯空間，以“空間”換“時間”，發揮管網的基礎調蓄能力。

　　歐美許多城市還開發了大型的深層隧道系統，以存儲和保持溢流，這些溢流將隨著時間的流逝而被送至污水處理廠處理或定向到單獨的下水道。

　　美國密爾沃基市用于雨季儲水的深層隧道

　　廠-網聯調聯控技術（RTC）應對峰值流量

　　應對城市雨季峰值流量，僅靠綠色設施或灰色設施（調蓄池等）不僅投資大，運行成本也不經濟，發揮設施之間的聯動性是最經濟可行的。

　　自20世紀90年代開始，美國、德國等國家就如何發揮排水管網、調蓄設施與末端污水廠之間的聯動，進行了大量研究和實踐，基于“廠-網”一體化的管控角度，采用實時控制（RTC，Real Time Control）技術進行聯調聯控，利用軟件模型計算實時水量與時間，將系統的被動運行轉變為主動控制，有效提高系統空間容量和處理能力的使用率，在同等條件下減少合流制溢流污染和內澇風險、提高污水處理率。

　　采取RTC前后各個城市的溢流頻率變化

　　實踐證明了RTC技術對提高城市排水系統彈性的優勢，在不增加現有主要設施的基礎上，可實現對CSO溢流量減少23%～100%的目標（見上圖）。

　　為更好地規范和指導RTC項目的實施，德國水協會于2005年發布的《排水管網實時控制規劃框架》中包括了排水管網實時控制項目規劃的步驟、可行性評估的要求和關鍵環節的具體要求等內容。美國EPA于2006年發布了《城市排水管網的實時控制》，提出要依據采集的現場監測數據，動態調整設施設備的開關狀態和運行參數，以達到晴天（提高污水處理率）和雨天（減少CSO和內澇）的運行目標。

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編輯：王媛媛

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