城市合流管溢流污染的负荷及控制

第26卷 第12期中国给水排水V o. l 26N o . 12

2010年6月C H INA W ATER &W A S TE W ATER Jun . 2010

城市合流管溢流污染的负荷及控制

杨文进, 蒋海涛, 吴瑜红, 钱望新, 徐 超

上海200120; 3. 长江勘测规划设计研究院, 湖北武汉430010)

摘 要: 针对合流管的溢流污染, 研究了不同截流倍数下合流管的污染物溢流量与雨水流量的关系。结果表明, 在未实施截流的情况下, 合流管的COD 、SS 、BOD 5溢流量与雨水流量成正比。在暴雨、大雨过程中, 雨水径流中的污染物浓度随雨水流量而变化。对于旱流流量为0. 5m /s 的一条合流管(n 0=0), 一场降雨量为65mm 的暴雨所造成的COD 溢流总量为33. 66; t 截流倍数n 0为1、3、5时COD 总溢流率依次为93. 14%、79. 86%、67. 05%。针对我国城市现状, 指出湿地、洼地、池塘、隧道、地窖、泵站系统、调蓄池、景观水体等可以用来滞流暴雨时合流管的溢流水, 以减轻受纳水体污染。

关键词: 合流管; 暴雨; 溢流污染控制; 滞流

中图分类号:TU 992 文献标识码:B 文章编号:1000-4602(2010) 12-0016-03

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(1. 中国市政工程中南设计研究院, 湖北武汉430010; 2. 长江流域水资源保护局上海局,

Load and Control of Poll uti on fro m Co mbi ned Se w er Overflo w s i n C ities

YA NG W en jin 1, JI ANG H ai tao 2, WU Y u hong 1, QIA N W ang xin 1, XU Chao 3

(1. C entral and Southern China M unici p al Engineeri n g D esi g n and R esearch Institute, W uhan 430010, China; 2. Shanghai B ranch, Yang tze R iver Basin Wa ter R esource Protection Bureau, Shangha i 200120, China; 3. Changjiang Institute o f Survey , P lanning, D esign and R esearch, Wuhan 430010, Ch i n a) Abstract : For the po ll u ti o n fro m co m b i n ed se w er overflo w s , the re lationsh i p bet w een t h e overflo w of po llutan ts fr o m co m bi n ed se w er and the rainw ater flo w at d ifferent interception rati o s w as st u died . The resu lts sho w that i n the absence of i n tercepti n g , the overflo w s o fCOD, SS and B OD 5fro m co m bined se w er are d irectly proporti o na l to the ra i n w ater fl o w. In case of stor m and heavy ra i n , t h e pollutant concentra ti o ns i n ra i n w ater runo ff var y w ith rai n w ater fl o w . The to ta lCOD overflo w of a co m bined se w er containing dry w eather fl o w of 0. 5m /sis 33. 66t when the interception rati o (n 0) is zero duri n g 65mm stor m . W hen n 0is equal to 1, 3and 5, the tota lCOD overfl o w s are 93. 14%, 79. 86%and 67. 05%respective l y . I n Ch i n a , w etland , l o w ly i n g land , pond , tunne, l ce llar , pum p station syste m, storage tank , land scape w ater body and so on can be used for deten ti o n of co mb i n ed se w er overfl o w s duri n g stor m to abate w ater po ll u ti o n .

K ey w ords : co m b i n ed se w er ; stor m ; overfl o w po ll u tion contro; l detenti o n 合流管的污染物溢流量与雨水流量的关系受众

多因素影响, 如降雨量、降雨强度、降雨过程中降雨

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基金项目:国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX 07317-008-03)

www. w ate rgasheat . com 杨文进, 等:城市合流管溢流污染的负荷及控制第26卷 第12期

强度和污染物浓度变化、雨水流量与旱流污水量之比、地表径流污染物浓度、降雨之前合流管内沉积物数量等。基于上述影响因素的考虑, 针对我国现有排水体制存在的问题, 分析探讨了不同截流倍数下合流管的污染物溢流量与雨水流量的关系, 并介绍了控制溢流污染的有效措施。1 合流管的污染物溢流量

1 1 未截流时的污染物溢流量

对相关资料提供的数据进行整理、统计, 得出污染物溢流量与雨水流量的关系, 具体见图1~3

。

由图1~3可知, 三条趋势线都为直线, 斜率都为正值, 即污染物溢流量(P ) 与雨水流量(Q ) 成正

比, P 与Q 关系式如下。

l g P =a lg Q +b

式中 P 污染物溢流量, g /mi n

Q 雨水流量, L /s a 、b 常数

在暴雨、大雨的过程中, 合流管雨水流量发生变化时, 污染物浓度也发生相应的变化。雨水流量与污染物浓度的同步变化, 造成了污染物溢流量随之变化。暴雨过程中合流管的COD 溢流量与雨水流量、COD 浓度的变化关系见图4

。

(1)

图1 C OD 溢流量与雨水流量的关系

F i g . 1 R e lati onship o f COD overfl ow to ra i nwa ter fl

ow

图4 未截流时COD 溢流量与雨水流量、C OD 浓度的关系F i g. 4 R elati onship o f COD overfl ow to both ra i n w ater

flow and COD concentration

1 2 截流时的COD 溢流量、溢流总量

以图4所示暴雨量计算COD 溢流量及溢流总量。该场暴雨降雨量为65mm 、总降雨历时为810m i n 。合流管的旱流污水流量(Q dr ) 为0. 5m /s, 雨水平均流量与Q dr 之比为11. 8。不同截流倍数下合

图2 SS 溢流量与雨水流量的关系F i g. 2 R elati onship o f SS overfl ow to ra i nwa ter fl

ow

3

流管的COD 溢流量见图5

。

图5 暴雨时合流管的COD 溢流量

图3 B OD 5溢流量与雨水流量的关系

F i g . 3 R e l a tionsh i p of BOD 5over flo w to ra i n w ater flo w

F i g . 5 COD ove rflow fro m co m bined sewe r dur i ng stor m

由此计算得出COD 溢流总量和总溢流率, 具

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中国给水排水

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体见表1。

表1 暴雨时合流管(Qd r =0. 5m /s)的COD

溢流总量和总溢流率

T ab . 1 T o tal overflo w rate and percent o f comb i ned se w er

(Q dr =0. 5m /s)dur i ng sto r m

项 目COD 溢流总量/t COD 总溢流率/%

截流倍数n 0

033. 66100

131. 3593. 14

326. 8879. 86

522. 5767. 05

3

3

道、泵站或污水处理厂。这些滞流设施有地上、地下两种类型, 根据当地条件确定。对暴雨径流进行滞

流, 可以大幅度地减少流至受纳水体的污染物溢流量, 并可降低可沉固体或起到部分生物处理作用, 如果滞流时间较长还能大幅度降低雨水径流中的污染物浓度。3 结论

∀ 在降雨过程中, 未截流时合流管的污染物(C OD 、SS 、BOD 5) 溢流量与管内雨水流量成正比。

# 在暴雨、大雨过程中, 雨水的污染物浓度、污染物溢流量随雨水流量的变化一致。

∃ 研究结果表明, 对于暴雨频率较高的合流管设计, 如果把截流作为降低溢流污染的唯一措施, 应当采用较大的截流倍数n 0。

% 我国会发生暴雨、大暴雨、特大暴雨的城市约175个, 这些城市内合流管很普遍, 很需要控制暴雨的合流管溢流污染。根据合流管附近的条件, 宜采用湿地、洼地、池塘、隧道、泵站系统、地窖、调蓄池、景观水体等, 用来滞流、均衡或处理暴雨高峰流量时的雨水, 以减少污染物溢流量。参考文献:

[1] GB 50014 2006, 室外排水设计规范[S].

[2] 中国市政工程西南设计研究院. 给水排水设计手册

(第1册) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2000. [3] 李田, 曾彦君, 高秋霞. 苏州河沿岸排水系统雨水调蓄

池设计方案探讨[J].给水排水, 2008, 34(2):42-46. [4] 徐丽花, 周琪. 暴雨径流人工湿地处理系统设计的几

个问题[J].给水排水, 2001, 27(8):32-34.

[5] 徐贵泉, 陈长太, 林卫青, 等. 初期雨水调蓄池控制溢

流污染研究[J].中国给水排水, 2005, 21(8):19-22. 电话:(027) 82419845E -ma il :w en ji n_yang@ho t m a i. l com 收稿日期:2009-08-18

由图5和表1可知, 截流倍数为1时合流管的COD 总溢流率变化较小, 当截流倍数升至3、5时COD 总溢流率才有明显下降。

2 合流管的溢流污染负荷及有效控制措施现有研究表明, 以暴雨(50~100mm ) 、大暴雨

(100~200mm ) 、特大暴雨(>200mm ) 三个等级进行分类, 我国城市中发生暴雨等级的有22个, 发生大暴雨等级的有96个, 发生特大暴雨等级的有57个。可见, 日总降雨量>65mm 暴雨的城市约占90%; 在这些城市内合流管很普遍, 多数合流管的n 0

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计划再增建100! 10m 的巨型调蓄隧道。

控制合流管溢流污染的最有效措施是用滞流池滞流溢流水。即在合流管附近, 利用湿地、洼地、池塘、隧道、泵站系统、地窖、调蓄池、景观水体等, 接纳暴雨高峰流量时的短历时雨水径流。雨水径流一般是在滞流池内经暂时的停留后再被输送至合流管