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周骅:影响调蓄池功能发挥的问题探讨及若干思考

来源:亚洲环保网 作者: 人气: 发布时间:2018-05-16
我们都知道调蓄池的功能是将雨水径流的高峰流量暂存其中,待最大流量下降后,再从调蓄池中将雨水慢慢排出,既能规避雨水洪峰,实现雨水循环利用,又能避免初期雨水对承受水体的污染,还能对排水区域间的排水调度起到积极作用。因此调蓄池是这几年新的热点,大家都说一下雨就淹城市,所以现在大家没有别的办法,原来的管子就那么细,现在再加管子也来不及,所以就尝试搞调蓄池。上海城市排水有限公司周骅董事长和其他工作人员经过这几年工作实践,对“调蓄池”诸多问题有深刻的认识,他们在搞了调蓄池以后,对调蓄池进行了研究,反过来更深入地思考管网中的问题。从初期雨水到整个管网的设计、建设、日常养护,单单一个调蓄池,就有太多值得探究的东西,更别说整个系统了。所以我们应该在管网的设计、材质、质量、管理上下大功夫,系统地治理城市污染体系,才真正对水环境保护、水污染共治起到重要的作用。在演讲中,他从问题提出的背景、试验过程及其小结、若干思考、结语四个方面,阐述哪些因素会影响调蓄池功能发挥,并由此问题经过思索探究,获得诸多启示。“鸠占鹊巢”是影响分流制度调蓄池功能的主要原因”,周总将他在工作及实践中的经验分享给广大读者,您读罢也会有所感悟。

问题提出的背景

2016年12月,上海正式启动了本市城乡中小河道的综合整治,明确2017年年底中小河道基本消灭黑臭。在政府部门发布的方案里,大概包含五个方面,后两个侧重管理方面,前面三个侧重工程措施,包括两岸拆违、截污纳管、非法排口封堵。上海排水公司和其他城市同行的区别是全市的下水道是属地管理,所以对应黑臭水体整治最相关的就是排水泵站。在方案里,对排水公司泵站提了两句话:旱天不放江、雨天多截流(即少放江)。要求我们做的工作有增建雨水泵站截污装置,或者放大截污装置,优化调度,泵站清淤,和社会力量相向而行形成监督力量等等。从2016年9月份开始一直到现在,我们对泵站的水质进行了连续的监测,包括旱天、放江的时候。

监测的结果

从三个常用的COD、氨氮、总磷指标看监测的结果,已经看不出来哪些是雨水泵站、哪些是合流泵站了,无法区分。也就是说上海中心城区的雨水泵站的水质和合流泵站的水质其实不相上下。所以我们觉得要我们“雨天少放江”,管的是我的量,假如说排水公司防汛期间往外打的水都是“自来水”,或许就没有人管我们。因此,我们觉得关键不在于量,而在于质。导致放江水质差的原因:雨污混接、不完善的合流体制、初期雨水和其他的,政府部门发布的中小河道整治方案的侧重的点也是这些。雨污混接整治的就是改和截,不完善的合流体制无非是放大截流倍数,上海还要建深隧,还有就是初期雨水进入调蓄池。我们现在公司大大小小有十几个调蓄池,工作当中我们感觉调蓄池好像作用不大。对此,我们去年做了试验,我们想看一下调蓄池到底小了还是大了,影响它作用发挥的到底有哪些,试验背景就是这么来的。

试验过程

试验怎么做的?我们选了一个分流系统,我们把它称作F系统。这个系统很大,7平方公里左右。泵站是分流制的,污水有两个出路,一个是到旁边的污水处理厂进行处理,同时在泵站内还建有污水截流泵,然后进合流一期总管,和泵站同步建设的是1.25万方的调蓄池,这个调蓄池很大。当时设计系统的时候,我们还没有设计规范,套用了德国的计算公式,用我们现在的设计规范倒推,和上海雨水规划里提出的要求也非常接近,这也是我们选择它的原因之一。

图2:F调蓄池平面图

图3:F调蓄池剖面图

 这是F调蓄池的平面图、剖面图。因为泵站是迁建的,所以进水不是太理想,这是平面图,上面有两个球阀,立面图上看就是放水到下面调蓄池的球阀位置,差不多是在集水井“腰”的位置。

图4:观测点设置位置

由于地理位置的限制,泵站进水总管只有一根。在进水总管以及相邻相通的交界点设了ABCDE等水位观测点。去年夏天第一次做,我们也是在摸索。夏天做的时候,这些点上都是大兵团作战、人工作战,水位五分钟就测一次,同时取样。调蓄池灌满以后再取样,试验结束以后对试验池进行清淤,对堆积物进行检测。但由于都在主要道路上,所以汛后我们就没这么做,在这些点就安装了水位探头,水质只测调蓄池的水质。


图5:A点、C点观测点水位变化规律

这是夏季试验水位变化情况。调蓄池15分钟就灌满了,设的水位的观测点在15分钟内呈现很明显的U字型,瞬间就下来了,15分钟灌满以后不久就恢复了。但稍微远一点的水位则一动不动,不受影响。也就是说,三天的试验证明,这个调蓄池收水,就像过去环卫要求我们的“门前三包”,它只在很小的范围内使得管网水位有变化。再看水质情况,15分钟内COD有一个突增,但是氨氮变化很缓慢,基本上很平稳,三天都这样。三天连续试验结束以后,我们把调蓄池进行清淤,清出来很多砂和杂质。对清出的淤积物分析证明,进去的是无机物为主,就是管网内的垃圾。夏季试验做了三天,基本的结论已经知道了,就是带来的沉积物存在影响。

图6:同一观测点所测得的COD及氨氮变化

回过头来我们就想,如果把试验的时间拉长,远端那些点的水位会不会动?另外一个是沉积物的影响,是不是三天以后会消除?或者四天以后消除?管网的沉积物总有一个底吧?带着这些疑问,我们又开展汛后的试验,从10月10日连续做到11月10日,连续做了一个月。这一个月里,前几天下了一点雨,但雨量都不大。水位的测定是这样:以井盖是0标高,往下测,所以这是相对的标高。连续一个月的监测,我们发现除了降雨有一点增加,以及后来出水泵门关闭有点变化外,特别是从第10天开始都是大晴天,在这个情况下水位基本上是一个范围内的常数;这是水位情况,再看水质的变化。因为它旁边就是污水处理厂,污水就应该进入到污水处理厂处理,所以就把同期污水厂进水的SS和调蓄池的,放在一起比较,我们发现三个红圈:

7:调蓄池与邻近污水厂同期进水SS对比

第一个红圈,或许是因为降雨引起的,所以SS突增,后来连续20天的晴天居然也有SS突增,而且没有规律。刚开始看到这些数据的时候,我们也感觉到很奇怪(COD和SS差不多也是这样的),我们认为管网系统内一定是普遍而又不均匀地存在大量的沉积物。每天运行调蓄池,尽管A点或者总管上水位看上去没有很大的变化,但是“静水深流”之下,我们不知道从哪里来的沉积物又进来了,所以才会有这一个高峰。同样道理,调蓄池进水的氨氮始终比污水厂低,SS、COD可以到污水处理厂头上去,氨氮就是上不去,基本上氨氮波动很小,COD、SS哪来的?生活污水肯定是有的,但绝不仅仅是生活污水。这里面一点初期雨水也没有,因为连续晴天。同样的,一个月时间结束以后,对调蓄池淤泥进行检测,与夏天三天的成份相比,还是以砂和沉积物为主。

图8:调蓄池与邻近污水厂同期进水氨氮对比

思考与启示

试验之后得出三句话:第一,调蓄池一次运行,收水范围很小。调蓄池的设计是要在近7平方公里起作用,但事实上达不到。第二,我们认为沉积物在管道内是普遍且不均匀地存在。为什么讲雨水泵站放江始终是黑水?我们认为这就是主要原因。当然,雨下得大,水质会淡下来。但刚开始是黑的,一次降雨当中调蓄池只能用一次,也就是说后面所有全部都是黑水。第三,整个系统内的来水非常丰富,从水位变化上看,和生活污水很贴合,但是从水质上来看或许不那么单一,不仅仅是混入了生活污水。

试验以后我们有了几条思考:

第一点思考,我们一直讲要解决泵站管网雨天溢流污染首先想到的是初雨的污染,但事实上泵站管网雨天溢流污染可能不仅仅是初期雨水,如果说我们现在要解决雨天溢流污染,即使再把污水拿掉的情况下,不解决管道淤积,只造一个调蓄池,恐怕也是事倍功半。

第二点思考,我们一直说,工作当中也感觉到调蓄池太小。调蓄池太小,到底是一个现象还是问题的本身?刚才的试验也表明现在管道的现状已经成了调蓄池难以承受之重,连做30天还是这样,即便是把12500方的调蓄池放大30倍,也无法解决问题,管道问题的确已经成为调蓄池难以承受之重。

但可能问题不仅仅是这样,现在调蓄池的计算就是这样算的:雨量×泄水面积×径流系数,我们且不说管道内有大量的沉积物,我们就说一个现实的情况,上海的地下水位很高,下水道基本上“泡”在水里。晴天的时候,每一座雨水泵站进水井不是高水位的?没有的。我们做试验的时候,折算了一下,每用一次,集水井会有一个水位的下降,大概两千方。如果说这些水是很干净的渗入水,两千方的容量也没有了。所以我们是否应该考虑这样的现实情况?

另外,调蓄池建在泵站终端,这样的方式行还是不行?F系统那么大,近7平方公里,那么大一个排水系统,就在终端建一个,恐怕很难起到它应有的作用。当然,这里面有规划的问题,有土地的问题,好不容易找了一块地给我们建泵站,对我来说是赶快建一个调蓄池。但究竟建在哪里合适?是分散还是集中?这个问题应该好好考虑。

关于进水方式,我们现在的进水是重力,而不是通过机械式的方式。事实上,现在的F系统成了通过蓄水的势能转化为动能,去拉管道里面的水,这能有多大的动能?调蓄池建在终端、又是那么高的地下水位,我们认为要酌情考虑一下,不结合具体情况,千篇一律,好像会有问题的。

    第三点思考,我们认为工夫在池外。比如说系统水量校核,6.8的范围内,旁边的污水处理厂离泵站,骑自行车10分钟就到了,每天7万5千方的处理量,F泵站截污装置是每天三万吨往外打,加在一起是十万出头,居然还有那么高的水位,到底是我们原设计的时候漏算了一部分,还是我们对水量的增长预测得不够?如果一个系统不把污水拿掉,要让调蓄池发挥作用,那是不可能的。所以我们觉得第一个问题就是要安排好污水的出路,对系统的水量要做一个相对精准的校核。第二个问题,目前,一个系统与周边的系统都是连通的,我们在夏天三天人工测水位的时候,监测站的工作人员讲它和旁边的合流制泵站通,系统边界上的井,水位下降最厉害的时候,他都能够看见粪便从旁边的合流制管道倒入。我们查了当年的设计文本,设计文本里也说要把系统和系统分开,我们认为这个想法是对的,一个分流制系统,旁边是一个合流制系统,互相联通,这是否也是一种雨污混接?当然要做这个事情我们得小心,毕竟系统和系统的沟通有它的好处,具体实施,还要根据当地的情况,因地制宜。第三个,如果存在大量的沉积物,沉积物拿干净了,或许还有大量的外渗水。我们觉得水质上存在多重因素,应该开展管道修复。“工夫在池外”核心的一句话是分流制度系统尽量实现旱天的低水位,才能使调蓄池发挥作用。

第四点思考,降雨的时候,调蓄池只能用一次,它要等截流总管水位降下来才能放空。做试验时,我们对调蓄池的水质进行了检测,发现它的污染物浓度很高,相当于相邻污水厂16%的削减量。那么对F系统来说,试验已经证明它不能够收到初雨污水。既然收不到,就可以每天用,起码脏的东西就会少一些入河了。我们接下来要做的,准备对合流制的调蓄池做一些探索,我们感觉合流制调蓄池和分流制调蓄池不是一回事。合流制的调蓄池又会存在怎样的问题,又该怎样用?可能需要规划、设计等等一起来思考。

以上就是四点思考。我们试验了以后,更觉得下水道清淤必须加大力度。排水行业管理部门也做了试验,想在源头上把垃圾、沉积物拿掉一点。我就用两句话作为今天的结语,一是:无论量、质、成份,“鸠占鹊巢”是影响分流制调蓄池功能发挥的主要原因,第二句话是:管道不治,水清无望!

编辑:Athena



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