近年來，隨著城市化進程不斷加快，城市人口不斷增加，生活污水排放量不斷增大;與此同時城市面源污染尤其是初期雨水徑流污染也日益嚴重叫。現(xiàn)階段，城市排水系統(tǒng)中合流制管道仍占有較大比例，在雨天，由于受到截流管道輸送能力以及污水廠處理能力的限制，大量的混合雨污水被溢流到受納水體，嚴重影響城市河流水質(zhì)。如何有效削減和控制城市合流制溢流(CS0)污染，已經(jīng)成為業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點。

本文針對南方某城市內(nèi)河重污染段CS0 污染現(xiàn)狀，通過對已建截流式合流制管網(wǎng)和調(diào)蓄工程重點污染物水質(zhì)監(jiān)測，分析降雨期截流式合流制污水的污染時空變化特征，在此基礎(chǔ)上，提出合流制污水截流調(diào)控優(yōu)化策略，模擬論證優(yōu)化調(diào)控后污染削減效果，以期為城市 CS0 污染控制提供借鑒1 研究區(qū)域

研究區(qū)域范圍位于合肥市十五里河流域中上游(圖1實線范圍)，區(qū)域匯水面積1360hm?。該區(qū)域以截流式合流制管網(wǎng)為主，受下游污水廠處理能力影響，降雨期有大量雨污合流污水溢流至十五里河。針對 CS0 問題，在該區(qū)域新建調(diào)蓄處理設(shè)施1座及5km 截流干管，并在5處主要箱涵新建截流井，將污水截流至調(diào)蓄池處理，調(diào)蓄處理規(guī)模為3.7 萬 t/d.

監(jiān)測方案

重點監(jiān)測降雨期雨污合流污水水質(zhì)變化，分別在5處主要箱涵新建截流井處設(shè)置取樣點位，從降雨起始階段開始取樣直至降雨結(jié)束，取樣間隔時間為 15 min，通過雨量計記錄降雨強度，如圖2所示分別在工業(yè)園區(qū)、硬化路面、草地、商業(yè)街選擇代表性地塊，在降雨期進行地表徑流取樣，取樣間隔時間為 15 min[s-6]

受納水體十五里河水質(zhì)重點污染因子為氨氮因此重點監(jiān)測氨氮濃度，3 污染特征及調(diào)控策略3.1截流式合流制污水特征通過降雨期不同截流井截流污水中氨氮隨降雨歷時的變化規(guī)律發(fā)現(xiàn)(圖3)，

不同截流并截流污水中氨氮濃度差別大，其中截流井1、2截流污水濃度較高，且隨著降雨歷時，總體呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。截流井3、4截流污水氨氮濃度相對較低，且隨著降雨歷時，變化較小。截流井5未產(chǎn)生溢流。

通過降雨期不同土地類型地表徑流的氨氮濃度監(jiān)測結(jié)果發(fā)現(xiàn)(圖4)，該研究區(qū)域地表徑流產(chǎn)生的氨氮質(zhì)量濃度一般小于 2.5 mg/。由此可見，該區(qū)域合流制管網(wǎng)中地表徑流污染對于氨氮的貢獻值較小，不同截流井間濃度差別較大的原因主要是由管網(wǎng)系統(tǒng)原早季污水水質(zhì)水量的差別

3.2 優(yōu)化調(diào)控對策

現(xiàn)有截流式合流制系統(tǒng)存在2個問題:①5座截流井處超越管管底高程相差較大，其中截流井3處超越管管底高程最低為12.58 m，這將導(dǎo)致降雨期在調(diào)蓄池滿液位時，其他截流井截流污水將通過截污管流入截流井3處超越，造成主截流管道中較高濃度污水發(fā)生溢流，增加了降雨期的入河溢流污染負荷。各截流井在降雨期截流污水濃度的時空差異大，調(diào)蓄池處理能力有限，導(dǎo)致整個截流系統(tǒng)不能充分截流高濃度時段和管網(wǎng)段污水，降低了截流調(diào)蓄系統(tǒng)的污染物削減效果。

針對現(xiàn)狀典型問題，在各截流井截流管段增設(shè)鴨嘴閥，避免截流干管高濃度污水從截流支管倒流入截流井并超越溢流。在截流并節(jié)點增設(shè)在線儀表，在主截流管段設(shè)置電動閘門，充分考慮降雨對合流制污水稀釋作用，利用在降雨初期和末期雨水匯流量小導(dǎo)致截流式合流制污水濃度高，中間時段匯流量大污水濃度偏低的污染特征，同時結(jié)合在線水質(zhì)反饋及時起閉電動閘門，在調(diào)蓄池調(diào)蓄空間有限的情境下，避免截流氨氮質(zhì)量濃度2mg及以下合流制污水(調(diào)蓄工程處理后出水氨氮標(biāo)準(zhǔn)為2mg 以下)，實施截流的 RTC智能控制，充分截流高濃度時段合流制污水，提高系統(tǒng)的污染削減能力，具體示意見圖 5。

4 模擬論證

4.1 應(yīng)用模型

基于 InfoWorks ICM 5.5 軟件構(gòu)建研究區(qū)域排水管網(wǎng)模型[7-01，在模型校核基礎(chǔ)上，模擬分析截流式合流制管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)控對策的實施效果4.2 模擬結(jié)果分析

(1)原截流系統(tǒng)截流污水氨氮濃度模擬。針對全年降雨情境，模擬截流調(diào)蓄系統(tǒng)全年降雨期截流調(diào)蓄特征。截流系統(tǒng)截流與溢流氨氮濃度模擬結(jié)果見圖6。由圖6可知，2場典型降雨場次模擬中, 降雨起始時，較高濃度的合流污水被截流至調(diào)蓄池中，隨著降雨持續(xù)，入調(diào)蓄池截流污水濃度逐漸降低，并發(fā)生截流井溢流，在降雨后期，溢流濃度呈現(xiàn)增長趨勢，受調(diào)蓄池調(diào)蓄能力影響，溢流濃度要高于調(diào)蓄池濃度

因此，截流調(diào)蓄系統(tǒng)截流時應(yīng)充分結(jié)合合流污水在降雨期水質(zhì)變化特征，預(yù)留調(diào)蓄池的調(diào)蓄量，保證對高負荷時段合流污水的截流效果。

(2)各截流井處增設(shè)鴨嘴閥前后截流效果對比。對比各截流井處增設(shè)鴨嘴閥后對整個截流調(diào)蓄系統(tǒng)降雨期截流效果的影響。單次降雨情境下增設(shè)鴨嘴閥后各截流井溢流氨氮負荷量如圖7所示，增設(shè)鴨嘴閥后前后單次降雨情境下截流系統(tǒng)溢流氨氮總量對比如圖8所示；

由圖7、圖8可知，增設(shè)鴨嘴閥后，當(dāng)調(diào)蓄池?zé)o調(diào)蓄空間時，各截流井分別溢流，單次降雨情境下溢流氨氮總量為 35.681kg。而未增設(shè)鴨嘴閥時單次降雨情境下，主要從截流井3處發(fā)生溢流，造成主截流管道的混合污水溢流，總溢流氨氮量為43.092kg。通過截流系統(tǒng)的優(yōu)化，能夠使單次降雨情境下，溢流污水氨氮總量削減 17.2%。(3)基于在線水質(zhì)反饋的 RTC 智能截流效果模擬結(jié)果。結(jié)合降雨期溢流污水氨氮變化特征呈現(xiàn)先降后升的特點，且各截流井溢流污水濃度存在差異，通過調(diào)蓄池前段設(shè)置電動閘門，并在截污井1處設(shè)置在線氨氮儀表，模擬合流制污水 RTC智能截流的效果，截流效果對比如圖9所示由圖9可知，采用RTC控制時，能夠提升降雨期合流污水氨氮的截流總量，運行后效果較原工況提高氨氮削減量 7.5%。

通過對截流式合流制管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)控對策實施效果模擬論證，在各截流井截流管段增設(shè)鴨嘴閥，同時設(shè)置在線水質(zhì)儀表，并對截流系統(tǒng)采用RTC智能截流，能夠顯著提高整個截流調(diào)蓄系統(tǒng)的截流效率，降低降雨期污染物的溢流入河量。

5 實施成效

在模擬論證基礎(chǔ)上，截流井截流管段增設(shè)了鴨嘴閥，并在截流井1、2設(shè)置在線儀表，對現(xiàn)有系統(tǒng)實施了智能截流調(diào)控措施。通過對實施前后調(diào)蓄工程中調(diào)蓄池水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果對比(見圖10)，截流系統(tǒng)優(yōu)化后，截流至調(diào)蓄池的氨氮濃度有所提高氨氮日均質(zhì)量濃度由 16.4 mg/L 提升至 19.7 mgL,有效提升了降雨期截流調(diào)蓄工程對于合流制污水的污染物削減量，進一步改善了受納水體水質(zhì)，

6 結(jié)語

(1)降雨期截流式合流制管網(wǎng)水質(zhì)監(jiān)測分析結(jié)果表明，不同截流井合流制污水中氨氮濃度差別大，且隨著降雨歷時，總體呈現(xiàn)先降低后升高的趨勢。降雨期合流制污水中氨氮主要來自于截流生活污水，地表徑流產(chǎn)生的貢獻量較小，

(2)截流式合流制管網(wǎng)優(yōu)化調(diào)控模擬結(jié)果表明，在各截流井截流管段增設(shè)鴨嘴閥，同時設(shè)置在線水質(zhì)儀表，對截流系統(tǒng)采用RTC智能截流，能夠顯著提高整個截流調(diào)蓄系統(tǒng)的截流效率。(3)截流調(diào)蓄系統(tǒng)優(yōu)化后，截流至調(diào)蓄池的合流制污水氨氮日均質(zhì)量濃度由 16.4 mg/L 提升至19.7 mg/，提升 20.1%，有效削減了降雨期合流制污水入河污染負荷。