合流制排水系統(tǒng)是將生活污水、工業(yè)廢水和雨水混合在同一管渠內(nèi)排除的排水系統(tǒng)。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀老城區(qū)的合流制排水系統(tǒng)改造常采用截流式合流制。截流式合流制排水系統(tǒng)具有充分利用現(xiàn)有合流管涵、節(jié)省工程投資、可實(shí)施性強(qiáng)、對(duì)城市交通和周圍環(huán)境影響小等特點(diǎn)，一定程度上可以解決早季污水溢流和初期雨水的污染問(wèn)題，是一種經(jīng)濟(jì)、快捷、有效的污水收集形式。在現(xiàn)階段我國(guó)污水管網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)中得到廣泛使用。

截流井是截流式合流制排水系統(tǒng)的一個(gè)非常重要的節(jié)點(diǎn)，其直接決定了系統(tǒng)的運(yùn)行效果。現(xiàn)在常用的截流式合流制排水系統(tǒng)是在合流干管的末端建設(shè)截流井，通過(guò)截流并內(nèi)的截流管將晴天或降雨初期的合流水截流，就近接入現(xiàn)狀或新建的污水管道:隨著降雨量的增加，合流管涵中混入大量雨水，當(dāng)合流污水量超過(guò)截流管的輸送能力時(shí)，就從截流井的溢流口溢流，排入下游的管道系統(tǒng)或直接排入水體。

截流井除可應(yīng)用于雨污合流系統(tǒng)中，截流早季污水和降雨初期一定濃度的合流污水外，對(duì)雨水排水系統(tǒng)中的初期雨水棄流也具有一定作用。但是，傳統(tǒng)流井具有截流管易堵塞、截流水質(zhì)和水量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，同時(shí)還可能存在倒灌和引起上游低洼點(diǎn)積澇的風(fēng)險(xiǎn)，故對(duì)傳統(tǒng)截流井進(jìn)行研究與改進(jìn)具有重要意義。本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)截流井的特點(diǎn)和存在問(wèn)題進(jìn)行概括分析，提出帶自控閘門(mén)、下開(kāi)式堰門(mén)或翻板式堰門(mén)的改進(jìn)型截流井，并分析具體工程案例，旨在為各種情況下截流井的選型和應(yīng)用提供思路，以提高傳統(tǒng)截流井的運(yùn)行效果，最大程度發(fā)揮其工程效益。

傳統(tǒng)截流并優(yōu)缺點(diǎn)分析

傳統(tǒng)截流井可以直接在現(xiàn)狀排水口進(jìn)行改造，且不需要設(shè)備，造價(jià)低，運(yùn)行管理方便，在一定時(shí)期內(nèi)得到了廣泛推廣。但其也存在不少弊端，主要如下:①降雨初期通過(guò)截流管進(jìn)入污水系統(tǒng)的混合污水量和水質(zhì)都不穩(wěn)定，污水量增大且含有大量無(wú)機(jī)物，不利于污水處理廠的運(yùn)行:②截流管管口的格柵很容易被雜物堵塞，造成污水溢流，對(duì)水體造成一定程度的污染:③中、大雨期間，管涵內(nèi)以雨水為主，導(dǎo)致進(jìn)入截流管道的污水濃度偏低，嚴(yán)重影響污水處理廠處理效果:④下游受納水體水位的標(biāo)高一旦超過(guò)溢流口的底標(biāo)高便會(huì)倒灌，導(dǎo)致進(jìn)入污水處理廠的污水量增加，增加污水處理廠負(fù)擔(dān)，甚至影響其運(yùn)行:⑤采用堰式截流井的堰頂高程如高于當(dāng)前合流排水管涵的底高程，還可能造成上游低洼區(qū)域積水而引發(fā)內(nèi)澇。不同類型的傳統(tǒng)截流井特點(diǎn)詳見(jiàn)表1。

傳統(tǒng)截流井的防倒灌措施

鴨嘴閥和拍門(mén)是傳統(tǒng)截流井常用的防倒灌設(shè)備但其打開(kāi)需要一定的水頭損失，密閉性能不好，也無(wú)法通過(guò)水位或水質(zhì)控制設(shè)備的自動(dòng)啟閉，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。鴨嘴閥還存在易被雜質(zhì)堵塞、使用壽命短的問(wèn)題，裝在沿海城市排海口上的拍門(mén)還會(huì)因海蠣等生物附著生長(zhǎng)而失效。

傳統(tǒng)截流井的防倒灌措施優(yōu)缺點(diǎn)詳見(jiàn)表2.3 改進(jìn)型截流井的特點(diǎn)和工作原理3.1改進(jìn)型截流井的類型和特點(diǎn)改進(jìn)型截流井通過(guò)增加可靠的技術(shù)措施和必要的設(shè)備針對(duì)性解決傳統(tǒng)截流并存在的問(wèn)題。首先是增大截流管，并在截流管口增設(shè)限流閘門(mén)，根據(jù)截流井內(nèi)的水質(zhì)、水深控制開(kāi)啟度，甚至在大暴雨期間完全關(guān)閉，用于控制進(jìn)入污水廠的水質(zhì)和水量，并有效避免截流管被堵:浮渣擋板將水中的漂浮物攔截，不會(huì)進(jìn)入下游承泄水體:自控閘門(mén)、液動(dòng)下開(kāi)式堰門(mén)和液動(dòng)翻板式堰門(mén)除了可以防止污水溢流污染水體，還可以根據(jù)截流井內(nèi)和下游水體的水位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制:液動(dòng)下開(kāi)式堰門(mén)和液動(dòng)翻板式堰門(mén)還能根據(jù)上游的內(nèi)澇要求和下游河道的水位自動(dòng)調(diào)節(jié)高度，事故斷電也可以自動(dòng)確保現(xiàn)狀合流管渠的行洪安全。改進(jìn)型截流井的類型和特點(diǎn)詳見(jiàn)表3。

3.2 帶自控閘門(mén)的改進(jìn)型截流井工作原理晴天:排向截污管處的手電兩用啟閉機(jī)處于升起狀態(tài)，閘門(mén)1處于開(kāi)啟狀態(tài)，河流直排口處閘門(mén)2始終保持關(guān)閉狀態(tài)。污水排入截流井，浮渣擋板前的落底可以初步沉淀去除較大雜質(zhì)顆粒，后流經(jīng)閘門(mén)1處的格柵進(jìn)入截流管,早季污水完全截流至污水處理廠小雨:當(dāng)超聲波液位計(jì)感應(yīng)到截流井內(nèi)的水位未超過(guò)設(shè)定值(如超過(guò)截流干管的內(nèi)頂標(biāo)高)，兩處閘門(mén)保持晴天運(yùn)行狀態(tài)，初期雨水與旱季的污水一起進(jìn)入污水處理廠。

中大雨:當(dāng)超聲波液位計(jì)感應(yīng)到截流井內(nèi)的水位已經(jīng)超過(guò)設(shè)定值(如超過(guò)截流干管的內(nèi)頂標(biāo)高)，關(guān)閉閘門(mén)1,同時(shí)開(kāi)啟閘門(mén)2,進(jìn)入原合流系統(tǒng)排放模式。當(dāng)超聲波液位計(jì)感應(yīng)截流井內(nèi)的水位下降到設(shè)定值時(shí)(如截流管的旱季流量對(duì)應(yīng)的水位),關(guān)閉閘門(mén)2，同時(shí)開(kāi)啟閘門(mén)1，即系統(tǒng)進(jìn)入晴天模式。

3.3帶液動(dòng)下開(kāi)式堰門(mén)的改進(jìn)型截流井工作原理

初始設(shè)定:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)截流井內(nèi)液位高度為日，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)自然水體液位高度為Ha，下開(kāi)式堰門(mén)截流狀態(tài)下頂部高度為截流倍數(shù)時(shí)對(duì)應(yīng)的液位高度 Hb，確保上游不出現(xiàn)內(nèi)澇的液位高度為 Hc，下開(kāi)式堰門(mén)的最大防倒灌高度為關(guān)閉時(shí)頂部最大高度 Hd。

3.3.1 正常運(yùn)行模式

晴天時(shí):截流管口的液動(dòng)限流閘門(mén)處于完全開(kāi)啟狀態(tài)，液動(dòng)下開(kāi)式堰門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，污水完全截流至截流管并輸送到污水處理廠。

小雨時(shí):H<Ha，截流管口的液動(dòng)限流閘門(mén)處于完全開(kāi)啟狀態(tài)，下開(kāi)式堰門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，初期雨

水及污水進(jìn)入截流干管。中雨時(shí):H>Ha，且H>Hb時(shí)，截流管口的限流閘門(mén)部分關(guān)閉，下開(kāi)式堰門(mén)向下部分開(kāi)啟，混合污水一部分進(jìn)入到截流干管，一部分溢流至下游水體，降雨中后期或大雨、暴雨時(shí):H>Hd，限流閘門(mén)關(guān)閉，下開(kāi)式堰門(mén)完全開(kāi)啟，混合污水的水質(zhì)較干凈，全部排放至自然水體。

降雨結(jié)束后且下游承泄水體水位下降時(shí):Ha< Hb，重新開(kāi)始一個(gè)新的工作周期。

3.3.2 極限保護(hù)模式(優(yōu)先級(jí)在正常模式之前)強(qiáng)制行洪模式:H>Hc時(shí)，下開(kāi)堰門(mén)無(wú)條件完全打開(kāi)，確保行洪安全:

恢復(fù)正常運(yùn)行模式:H<Hc-200，系統(tǒng)退出極限保護(hù)模式，恢復(fù)正常運(yùn)行模式。

3.4 帶液動(dòng)翻板式堰門(mén)的改進(jìn)型截流井工作原理帶液動(dòng)翻板式堰門(mén)的改進(jìn)型截流井初始設(shè)定水位同帶液動(dòng)下開(kāi)式堰門(mén)的改進(jìn)型截流井。

晴天時(shí):截流管口的液動(dòng)限流閘門(mén)處于完全開(kāi)啟狀態(tài)，液動(dòng)翻板式堰門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，污水完全截流至截流管并輸送到污水處理廠

小雨時(shí):H<Ha，截流管口的液動(dòng)限流閘門(mén)處于完全開(kāi)啟狀態(tài)，翻板式堰門(mén)處于關(guān)閉狀態(tài)，初期雨水及污水進(jìn)入截流干管。

中雨時(shí):H>Ha，且H>Hb時(shí)，截流管口的液動(dòng)限流閘門(mén)部分關(guān)閉，翻板式堰門(mén)開(kāi)啟一定角度，混合污水一部分進(jìn)入到截流干管，一部分溢流至自然水體。

降雨中后期或大雨、暴雨時(shí):限流閘門(mén)關(guān)閉，翻板式堰門(mén)完全開(kāi)啟，混合污水的水質(zhì)較干凈，全部排放至自然水體。

降雨結(jié)束后且下游承泄水體水位下降時(shí):Ha< Hb，重新開(kāi)始一個(gè)新的工作周期。

應(yīng)用實(shí)例

在實(shí)際工程中應(yīng)用，各種改進(jìn)型截流井尚需結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行合理調(diào)整,或與其他設(shè)施設(shè)備結(jié)合使用。比如廈門(mén)島內(nèi)的牛頭山、廈金碼頭、第一碼頭等多個(gè)截污口的改造均采用帶自控閘門(mén)的截流并改進(jìn)型。其既解決了合流排放口的污水溢流問(wèn)題，也防止高潮位海水倒灌影響污水處理廠的運(yùn)行，在大雨期間自動(dòng)關(guān)閉閘，打開(kāi)閘門(mén)2泄洪。廈金碼頭因沒(méi)有管理房，考慮臺(tái)風(fēng)天氣可能斷電且管理人員無(wú)法及時(shí)到場(chǎng)手動(dòng)打開(kāi)閘門(mén)2，在截流井的閘門(mén)頂端超過(guò)50年一遇高潮位處開(kāi)了應(yīng)急溢流口，確保了行洪的安全。曾經(jīng)被國(guó)家部委掛牌督辦的新陽(yáng)主排洪渠，通過(guò)綜合整治已經(jīng)由“龍須溝”變“靚龍渠”，并多次登上了央視和各地媒體的頭條。新陽(yáng)主排洪渠南岸的兩大城中村--新陽(yáng)村和霞陽(yáng)村總?cè)丝诮咏?span lang="EN-US">20萬(wàn)，前期也是采用傳統(tǒng)截流井在合流管涵排口進(jìn)行截流改造。但效果很不好，加上管理不到位，截流系統(tǒng)幾乎陷入癱瘓。新一輪改造采用帶白控閘門(mén)的截流井2座，帶液動(dòng)下開(kāi)式堰門(mén)的截流井3座，帶液動(dòng)翻板式堰門(mén)的截流井2座，并與調(diào)蓄池結(jié)合，將早季及雨季小于末端調(diào)蓄量(溢流倍數(shù))的混合污水抽排至污水處理廠進(jìn)行處理;當(dāng)混合污水流量大于泵站排水流量和調(diào)蓄量時(shí)，超量混合污水排至新陽(yáng)主排洪渠。這些改進(jìn)型截流井的采用為新陽(yáng)主排洪渠順利完成國(guó)家、省、市消除黑臭水體的目標(biāo)任務(wù)做出了重要的貢獻(xiàn)。

結(jié)語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展，污水處理能力不足，水生態(tài)損害和水環(huán)境污染問(wèn)題逐步凸顯，生態(tài)環(huán)境保護(hù)壓力逐漸增大，生態(tài)環(huán)境狀況發(fā)展趨勢(shì)不容樂(lè)觀。為應(yīng)對(duì)舊城區(qū)合流制改造工程中可能出現(xiàn)的污水溢流和河(海)水倒灌風(fēng)險(xiǎn)，改進(jìn)型截流并可以應(yīng)對(duì)晴天、小雨、中雨、大雨等不同的工況，有針對(duì)性地減小污水溢流和河(海)水倒灌風(fēng)險(xiǎn)，減少下游污水廠的運(yùn)行負(fù)荷。改進(jìn)型截流井對(duì)改善生態(tài)環(huán)境發(fā)展起到不可磨滅的作用，其應(yīng)用不僅實(shí)現(xiàn)了單個(gè)排口的自動(dòng)化截流管理工作，還可以與水務(wù)系統(tǒng)的智慧平臺(tái)聯(lián)網(wǎng)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)手段，實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的智慧化管理，具有廣闊的應(yīng)用前景。