1、浅谈合流制系统中调蓄池的设计及功用王东平（中国石油集团工程设计有限责任公司青海分公司）摘要: 合流污水溢流会对污水厂造成水量和水质方面的冲击负荷，影响污水厂的生物处理系统运行，造成污水厂出水不能达标。因此采用 调蓄池将截流的合流污水进行调 蓄，待雨后再排入 污水厂，不仅可以缓解冲击负荷、保 证污水厂的 处理效果，又能提高截流量、减少合流 污水排放对水体的污染。关键词：合流污水 调储池 运行方式 冲洗1、 设置调蓄池的必要性合流污水系统是通过一根管道进行生活污水、商业和工业废水及雨水输送排放。许多国家的历史较早的排水系统均采用合流制，美国的合流制系统服务人口约为4300万人，主要集中在东北部及五
2、大湖地区；上海规划的341个排水系统中，68个为保留的合流制系统，而且主要集中在内环线以内的市中心地区。在雨季或雪融季节，当污水流量超出管道或处理设施的能力时，部分未处理的生活污水、工业废水和雨水混合流量将直接排入临近水体，称为合流污水溢流(CSOs)。此混合流量含有大量病原菌、耗氧污染物、沉淀物、营养物和有毒物质及漂浮物，会对受纳水体产生不利影响，使贝类水产减产、水生环境受损、美学景观性能降低随着对合流污水溢流污染的重视，对合流污水溢流的控制已经达成共识。根据场地条件和受纳水体的环境要求不同，目前常用的处理方法有两种：（1）就地处理主要包括格栅处理、涡流式分离处理、沉淀处理、气浮处理、高速过
3、滤法处理和一级强化处理等；（2）污水厂处理通过设置截流管将合流污水溢流收集输送至城市污水处理厂进行处理。其中，就地处理需要新建处理设施，增加管理和运行要求，同时受处理程度的限制对受纳水体仍有一一定的影响，而送至污水厂处理则可以充分利用污水厂的设施。但由于降雨的时间性，合流污水溢流会对污水厂造成水量和水质方面的冲击负荷，影响污水厂的生物处理系统运行，造成污水厂出水不能达标。因此采用调蓄池将截流的合流污水进行调蓄，待雨后再排入污水厂，不仅可以缓解冲击负荷、保证污水厂的处理效果，又能提高截流量、减少合流污水排放对水体的污染，同时还可以减小截流管道的管径。调蓄方式可以采用湖泊、池塘、地下管渠及新建调蓄
4、池等。2、调蓄池在排水系统中的作用一般排水系统都少不了以下三大部分:收集系统，管网系统、泵站(转输或提升作用)和出水口。其中在泵站前的收集系统和管网系统中，根据流量控制需要，可设置滞留或截流设施。滞留或截流设施在合流制排水系统和分流制的雨水排水系统中有着重要的作用。众所周知，短时暴雨形成的径流水量很大，为了及时排除，排水系统需按暴雨流量设计系统规模，包括管道管径和泵站规模。这也就是城市排水系统防洪排涝主要设施的作用。因此，往往这些工程的建设规模和投资很大。雨水滞留池可暂时贮存雨水的洪峰流量，待洪峰过去之后，再将池中的积水逐渐排出。这样可以降低下游雨水干管的尺寸，从而降低工程造价。利用滞留池提高
5、现有雨水系统的排水能力，可无需翻排下游管道。在一些场合下，采用该方法比翻排全部雨水管道经济可行。雨水截流池可起沉淀、撇除浮渣、格栅或隔网拦截漂浮物、氯化消毒等净化作用，通常用于合流制溢流的处理。截流池的运行是在被充满之后为雨水提供一定的平均停留时间，通过溢流堰出水，起类似平流式沉淀池的作用。截流池贮存的雨水在降雨结束后经截流管被送到污水(雨水)厂处理。雨水滞留池与截流池统称为调蓄池。设置调蓄池不仅有助于削减洪峰流量、解决暴雨积水问题;还可减少合流制沟道溢流或初雨水造成的污染。根据调蓄池在排水系统中的作用，调蓄池可分为滞留调蓄(Detention tank)和截流调蓄池(Retention ta
6、nk)。滞留调蓄池只能暂时滞留雨水，待降雨造成的径流消失后,再将所滞留的雨水排出。设计合理的滞留调蓄池对于总悬浮性固体、铅和其他难溶组分有相当比例的去除率。延时滞留调蓄池(Extend Detention)必须比那些只用于控制洪峰流量的滞留调蓄池存贮雨水的时间更长，所以称作“延时”。延时滞留调蓄池中的主要处理过程是沉淀，此外也有絮凝、吸附等过程。对于小型降雨，滞留雨水的最小排空时间为24-48小时。为了更有效地提高水质和缓解不断增加的市区地表径流的影响，可设计不同的排空时间以适应不同的降雨时间的需要。截流调蓄池通常设计为个永久蓄水池。永久蓄水池中发生的反应有沉淀、絮凝、吸附、生物吸收、颗粒的物
7、理再悬浮等。在永久蓄水池中，颗粒物通过沉淀作用被去除，营养物则被水中浮游植物、藻类和细菌的生长繁殖所消耗。截流调蓄池对于去除营养物比延时滞留调蓄池效果更好。截流调蓄池主要着眼与控制径流污染。而滞留池只能起调节洪峰流量的作用。为了使截流调蓄池有效去除营养物，永久蓄水池的体积要比延时滞留调蓄池大2-7倍。因此，截流调蓄池比延时滞留调蓄池占用更大的土地面积。3、调蓄池的设计3、1 设计考虑因素3.1.1 合流污水水质合流污水系统溢流的污水浓度与旱流污水浓度接近，在溢流初期甚至更高，表1是合流污水水质与城市污水水质的比较。表1 合流污水与城市污水水质比较3.1.2 调蓄容量调蓄容量是调蓄池设计的关键，
8、需要考虑所在地区的降雨强度、雨型、历时和频率、排水管道的设计容量等因素。通常降雨强度有一个渐变的过程，一般呈现先小后大再小的特点，而且从整个降雨过程合流污水的污染浓度来说，主要集中在降雨的初期阶段，因此，应该对所设计的排水系统内的常年降雨资料和排入受纳水体的水质情况进行记录分析，通过建立相关的降雨和排放模型，对设计的各种调蓄容量进行经济和环境效益比较，合理确定最佳调蓄容量，例如美国最常用的就是EPA的雨水管理模型(SWMM)。在没有常年资料及模型的情况下，一般可采用特定的降雨重现期下调蓄池每年溢流的次数或针对特定的重现期(如1年)30min 降雨量的调蓄量进行设计。3.1.3 其他原则 根据排
9、水系统、场地条件和污水厂的位置综合考虑，调蓄池通常选择位于排水系统的末端、合流排水泵站附近，并且与其他景观(公园、娱乐场地)结合。如果条件允许，污水厂内也可以设置调蓄设施。设计中需考虑调蓄池的进出水控制设施，进水口应设置成紊流和旋流，以防形成沉淀，同时应设置进水控制设施以满足各种条件下的调蓄池运行；出水方式应考虑能使出水流量保持恒定，同时对下游水流影响最小，可采用泵、溢流堰、可调闸门、孔口等。为防止调蓄池内发生腐化或沉淀，可采用机械搅拌、射流曝气等方式，另外还需考虑除臭装置。调蓄池池底应能满足建造容易、沉淀物排除方便的要求，通常设计底坡大于3。调蓄池的形状和埋设深度根据场地周围的环境、土壤特性
10、、上下游管道系统的标高等确定。另外，调蓄池还可以结合沉淀功能设计，如：结合进水口的设计，达到减小进水流速的目的，通过设置挡板以防沉淀物再次浮起；将调蓄池分格布置，随着雨量的增加，合流污水溢流逐渐依次进入各格进行沉淀，从而保证最初进入的污染浓度最高的水流有足够的停留时间，以去除部分污染物(可采用机械或水力装置将沉淀物和杂物去除，根据需要还可以投加化学药剂以提高污染物的去除效率)，如环境容量许可，处理后的出水可直接排入水体。当然还要考虑沉淀物的最终处置外运、化学药剂的配置和存放及排放水的消毒。消毒设施的选择应能满足大流量、短时间的溢流消毒要求，并满足溢流水温度、悬浮物浓度和微生物数量的变化。3、2
11、 调蓄池的构造由于受环境卫生及城市规划,景观要求,现在大城市的调蓄池都设在地下,地上为草坪,公园,或足球场等娱乐休闲场所.现在就以日本横滨市的地下调蓄池为例,介绍一下调蓄池的构造.横滨市规划16个调蓄池，目前已建成11个，正施工中的3个。已建成的池容量大多在600080000m3左右，计划中最大的调蓄池容量达 11万m 3 。以改善水质为目的的调蓄池，其容量可用初期雨水BOD的总负荷来计算，即按合流制的BOD等于分流制雨水的BOD 计。一种简单算法是调蓄池容量=截流面积5mm(即每100ha泄水面积建 1座500Om 3调蓄池)。调蓄池一般建在地下，采用钢筋混凝土群柱结构，立柱中距56m，水池
12、净高610m 。顶部多为公共绿地、停车场或球场。据说2002年世界杯横滨足球场下面就有一个大调蓄池，为了建这个调蓄池，该足球场还特意抬高了近2m。3、3 调蓄池的冲洗调蓄池的冲洗是一大难题，要清除如足球场大，深入地下610m的池底污泥绝非易事。不料横滨市却做得非常成功，其秘诀就是采用了横滨下水道局引以自豪的“山崎工法”. “山崎工法”的做法大致是这样的：为承载池顶的荷重，池内将建有许多排列整齐的立柱。为便于冲洗，在池底做有1的斜坡流向靠池壁一侧的集水坑(槽)，在集水坑对面一侧最后一排立柱间浇筑一堵钢筋混凝土隔墙，隔出一个不大的特别的贮水间，每跨隔墙的底部都装有一个矩形闸门，宽而不高的扁闸门。
13、平时闸门开启，暴雨降临后池内水位上升，特别贮水间的水位也同时上升，当蓄水池装满初期雨水后合流系统开始溢流。雨停后冲洗开始，首先关闭隔墙底部的所有闸门，此后随着出水管水位的降低，调蓄池的水位也随之降低，在某些地面坡度较大的地区可采用重力排空，无法采用重力流排空的则用水泵抽空。大池抽空后特别贮水间仍处于高水头状态。冲洗开始，依次开启各个闸门，此时贮水间的蓄水就会以非常大的瞬间流速依次冲洗各道池底污泥，如果水泵流量和闸门出水量配合良好的话，冲洗必将获得圆满效果。据介绍，横滨市约有55的调蓄池采用了“山崎冲洗法”。3、4 调蓄池运行方式调蓄池运行方式分为:晴天模式、进水模式、满池模式、,放空模式和冲洗
14、模式.调蓄池通过启闭阀门和水泵来变换其运行方式.（1） 晴天模式:不使用调蓄池,关闭进、出水阀,开启超越阀.（2） 进水模式:关闭超越阀、出水阀,开启进水阀.（3） 满池模式:当达到设计最高液位时,关闭进、出水阀,开启超越阀.（4） 放空模式:分为放空阀放空(关闭进水阀,开启出水阀)和水泵放空(关闭出水阀,开启放空泵,将水提升至出水井)两种情形.（5） 冲洗模式:调蓄池放空后, 依次开启各个闸门，此时贮水间的蓄水就会以非常大的瞬间流速依次冲洗各道池底污泥，有的也用冲洗泵.4、国外调蓄池的先进经验及调蓄池在中国的应用近二十年来,欧美等发达国家的城市应用调蓄池非常普遍.因为在发达国家,除了用于提高
15、排水系统服务标准外,调蓄池还更多的应用于控制面源污染,进一步改善水体水质.如横滨市规划建16座调蓄池,而美国的芝加哥则采用调蓄隧道.2003-2005年, 上海将在苏州河环境综合整治二期工程中率先兴建大型合流污水调蓄池.其中梦清园活水公园调蓄池是规划建设的4座合流污水调蓄池之一,也是国内第一座大型合流污水调蓄池.为设1个截流井的并联池,结构形式为封闭式水池.位于梦清圆公园的地下. 苏州河沿线4 座调蓄池建成后,预测每年排入苏州河的COD负荷将减少2300t,削减约53.2%,苏州河的水体环境质量将得到进一步改善。参考文献1. 陈捷, 赵国志,王彬,尤文玮 调蓄池及其在苏州河治理中的应用 上海市政工程设计研究院.2. 李春光 合流污水系统调蓄池晌设置及建议 上海市政工程设计研究院3. 孙慧修 排水工程上册第4版北京：中国建筑工业出版社
