曹秀芹201810182018城市排水大会

《合流制系统污水截流设施技术规程》调研分析曹秀芹北京建筑大学2018年10月2018城市排水大会.北京目录背景综述0102管网及截流设施现状03问题分析讨论04总结与展望背景综述2015年4月《水污染防治行动计划》2015年9月《城市黑臭水体整治工作指南》住建部等部门制定《城市黑臭水体整治工作指南》，将“控源截污”作为城市黑臭水体整治工作的根本措施国务院颁布《水污染防治行动计划》全面控制污染物排放，系统推进水污染防治、水生态保护和水资源管理。党的十八大提出生态文明建设和生态环境保护水环境作为生态环境构成的重要组成部份，在新时代有了更高的要求。至2018年7月3日，共调查993条黑臭水体，其中258条存在问题，不合格率为25.99％，共存在636个问题，其中控源截污问题242个，占总数量的38.05％，垃圾清理问题190个，占总数量的29.87％，清淤疏浚问题54个，占总数量的8.49％，其他问题150个，占总数量的23.58％。控源截污：污水口与雨水口的旱天直排，私排偷排，排水口截流井雨季溢流过大，污水处理厂雨季超越溢流，管网不配套；垃圾清理：沿河道存在大面积垃圾堆放，存在居民自私沿河垃圾堆放，沟渠中堆放垃圾现象；清淤疏浚：底泥疏浚不及时，不彻底，底泥翻泥且范围大。背景综述背景综述住房城乡建设部、生态环境保护部发布《城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》2018.9.30治理目标：到2018年年底，直辖市、省会城市、计划单列市建成区黑臭水体消除比例高于90%，基本实现长治久清。到2019年年底，其他地级城市建成区黑臭水体消除比例显著提高。到2020年年底达到90%以上。鼓励京津冀、长三角、珠三角区域城市建成区尽早全面消除黑臭水体。住房城乡建设部城建司副司长杨海英：“城市黑臭水体治理，必须要按照流域、系统、统筹考虑，若是仅仅就水治水，很容易就会反弹。”水体出现黑臭反弹的原因包括：控源截污不到位，管网建设历史欠账多，水体被人为拆分整治，水体、管网等设施的日常维护管理不到位等。实施方案明确了“控源截污、内源治理、生态修复、活水保质”的技术路线和治理工程要求。背景综述混合污水雨季溢流雨天后排入污水处理厂调蓄设施合流制管网受纳水体溢流截流再利用排入受纳水体水清岸绿鱼翔浅底生态环境《合流制系统污水截流井设计规程（CECS91:97）》根据中国工程建设标准化协会《关于印发《2017年第二批工程建设协会标准制订、修订计划》的通知》（建标协字[2017]031号）的批复，由北京建筑大学联合北京市城市排水集团作为主编单位负责规程的修订。目前有十多家参编单位，以设计运营单位为主。背景综述调研地区与单位2.2.管网及截流设施现状管网及截流设施现状管网现状武汉：合流制系统面积占比20%，其余地方为分流制系统。西安：市属范围内管辖的排水系统以分流制为主，合流制主要集中在老城区。天津：合流制总面积约为21.88平方公里，集中分布于和平、河西、河北、河东、南开、红桥6个行政区。昆明：整体管网覆盖360平方公里，合流制系统面积45平方公里，占比为12.5％。管网现状地区排水管道长度/km污水管道长度/km雨水管道长度/km合流管道长度/km合流占比/％石家庄（年鉴）224983012042159.6石家庄（调研）1772684102653.7常州（年鉴）5880258627485469.3常州（调研）20921300750422.0上海（年鉴）1950881021030011075.7上海（调研）1976482411031712066.1北京（年鉴）1690178897317169610.0北京（东西城区）158749849359637.6天津（年鉴）2095110203899517538.4哈尔滨（年鉴）3207497984172653.8西安（年鉴）4860228122403396.9*年鉴数据来源-《2016年城市建设统计年鉴》管网现状2011-2016年全国雨污合流管道长度2011-2016年全国合流制占比2011-2016年，我国合制管道长度略有增长，由104772公里增长到108569.99公里。2015年实施黑臭水体治理以来，各地新建了大量截污工程。管网现状2015年实施黑臭水体治理以来，各地新建了大量截污工程。管网现状2015年实施黑臭水体治理以来，各地新建了大量截污工程。截流设施现状根据调研和规程编制组研讨结果，目前截流设施在实际应用中总体可分为四类：第一类：基础式截流设施（如槽式截流井，堰式截流井，槽堰结合式截流井等，近年改造以闸板式截流井居多）第二类：防倒灌截流设施（溢流口标高在河水位或潮水位以下，溢流口设有防倒灌设施）第三类：泵站式截流设施（地势平坦或河水位与潮水位很高，雨天时只能依靠泵站强排）第四类：截＋蓄式截流设施（除了截流量与溢流量，调蓄量也需进行合理确定）基础式截流设施槽式，堰式，槽堰结合式截流井目前普遍存在，为保证排涝安全，其中槽式实际使用更多。闸板式截流设施基础式截流设施大部分地区截流设施设计建设以经验为主，近年多改为闸板式截流井，依靠对闸板的人工或远程控制启闭来控制截流，形式更加灵活，具有可调性，在常州，石家庄，天津等地均有应用。常州横荡浜西支截流井基础式截流设施槽式，堰式，槽堰结合式截流井构造简单，便于运行维护。以北京地区为例，需对截留设施及管网系统进行全面系统分析，并收集流域内的地块信息，管网信息，降雨相关资料等，配合数学模拟，为截流设施的精准设计与控制提供技术依据。截流井类型数量（座）占比%槽式截流井11249.8%堰式截流井9843.6%槽堰结合式73.1%漏斗式83.5%合计225100%北京东西城区截流设施汇总表北京市东西城区合流、雨水截流设施分布图基础式截流设施其他截流设施形式：部分地区为更好地控制截流量，开发了一些新型的可调堰式截流设施，使截流设施能应对不同状况，更具有适应性。北京西盖板河可调溢流堰下开堰门式截流设施防倒灌截流设施在调研过程中发现，南方、东南方地区普遍存在潮水位偏高，溢流管标高基本都在潮水位以下；北方、西北地区的部分流域也有此种状况。这就造成了雨天时河水倒灌，雨季必须采用泵站强排，同时降低了污水处理厂进水水质，并对构筑物的运行造成冲击。防倒灌截流设施武汉、常州地区有部分鸭嘴阀防倒灌设施，但实际应用中易出现堵塞问题。常用防倒灌设施以拍门为主，部分新型截流设施也有防倒灌作用。实际运行中会影响上游顺利排水。上海宜川西/常州竹林截流井（泵前截流井）：苏州河以北、中心城区，泵站收集面积为1.5平方公里，泵站流量为9.4m3/s.泵站式截流设施泵站式截流设施截流量依靠泵的运行功率控制，可以较为精确地控制截流量与溢流量，可自动化控制；泵站都设有格栅与防倒灌设施，使得泵站式截流更加的系统化与一体化。泵站式截流常用于潮水位较高地区，故采用泵站强制排水。泵站式截流在南方与东部地区较多，如常州、上海等地区。截＋蓄式截流设施在调研过程中发现，污水处理厂基本处于满负荷状态，有些污水厂特许经营，不便于厂网联动。截＋蓄式截流设施可缓解雨天时污水处理厂的在线流量压力，减少溢流，待雨天后将混合污水排入污水处理厂。为了缓解排涝与溢流污染控制之间的矛盾，调蓄设施可在满足排涝要求下，控制溢流污染。新开河调蓄池：服务面积为445公顷截＋蓄式截流设施调蓄池总容积6万m3，拟建于新开河下方。目前上海在苏州河沿岸已建5座总容积达7万多m3的调蓄池。昆明建设了总容积达24万多m3的18座调蓄池，在广州武汉等地也有调蓄池的应用。溢流污染控制措施目前常用溢流污染控制措施：通过增加堰高等方式增加截流量；通过新建调蓄设施减小溢流；增建就地净化处理设施；新建雨水处理厂等常州水环境合流制溢流就地净化处理设施：此处前部为一截流泵站，设计规模为2000吨/日。其中就地处理设施以快速旋流分离装置为主，处理量为1800m3/h确定不同流域全年可接受污染负荷e由旱季流量,水质与雨水流量计算出理论溢流水质浓度Ccc＝C×m由全年降雨资料计算出全年溢流平均流量Qro与全年溢流总时间t；全年总溢流负荷M=Qro×t×Ccc根据实际情况确立扩大截流设施截流能力或建立调蓄设施德国溢流污染控制：(德国-ATV-A128E)旱季污水设计流量Qdr；雨水流量Qs；最大截流能力对应的降雨重现期P1；由全年降雨资料计算出全年溢流平均流量Qro与全年溢流总时间t；旱季污水浓度C；溢流雨水中旱季污水混合比例m＝Qdr/(Qdr＋Qs)；由旱季流量,水质与雨水流量计算出理论溢流水质浓度Ccc＝C×m全年总溢流负荷M=Qro×t×Ccc再由不同流域允许溢流污染负荷确定是否建立调蓄设施；若M＜e则不需建立调蓄，若M＞e则需建立调蓄或扩大截流设施根据区域旱季流量与降雨相关资料进行总体的规划设计，同时对每一个排口进行单独设计，提高溢流控制率量与控制精度。溢流污染控制措施3.3.问题分析讨论问题分析讨论截流设施功能截流设施的功能需要提升。截流设施除了基本的分流功能外，还应具备堰高可调以及防倒灌、垃圾拦截等功能，同时还应扩大截流设施的应用范围，不仅仅将其应用于合流制截流，也可将其用于混接、分流制初期雨水与泵站前分流等方面。堰式截流井槽堰结合式截流井槽式截流井截流设施优化设计1.传统截流井设计流量与实际运行流量相差太大，所以优化截流井设计计算是目前的关键。雨天时实际截流量远大于设计截流量，致使大量雨水进入管网内，对下游构筑物造成水量冲击。雨天溢流时截流井设计与实际工况截流量对比截流设施设计2.适当扩大截流管管径。原《合流制系统污水截流井设计规程CECS91:97》中截流管管径最大为600mm。近年截流管管径由于末端控源截污显著加大，以常州地区为例，70%以上截流管管径都在600mm以上。3.完善补充新型截流设施设计计算方法。由于各地区发展情况的不断变化，对截流要求的不断变化，逐步完善形成溢流堰高或槽深等构造可控的截流设施是十分必要的。4.为进一步改善水环境质量，增加调蓄设施，明确截蓄总量。截流污水调蓄系统截流管网应扩大规模，提高截流倍数，采用截＋蓄的方式控制溢流污染，同时减少对污水处理厂的水量冲击；已建截流管网规模小，应配合调蓄的方式间接提高截流倍数，减少溢流。《室外排水设计规范》GB50014-2006(2016年版)：英国截流倍数为5，德国为4，美国一般为1.5～5。我国的截流倍数与发达国家相比偏低，目前截流倍数n提高为2～5。截流倍数低，导致截流管网规模小，截＋蓄的方式可缓解此情况，但依然存在管道规模的不足。截流倍数：《室外排水设计规范》GB50014-2006(2016年版)截流倍数：2～5可考虑根据初期雨水与旱季流量直接确定截流总量，弱化截流倍数的概念。以北京市为例：人口密度为1145人/平方公里，东西城区总面积为92.54平方公里，人口数N=105958人人均生活用水定额为q=300L/（人.d）。生活用水总量q×N=105958×300=31787.5（m3/d）以收集5mm初期雨水计算，则初期雨水共462700m3，是生活用水总量的14.5倍，截流倍数在15以上。截流污水调蓄系统截流污水处理系统末端建设截流混合污水的调蓄处理设施，也可建设在线或旁路处理设施。雨季时合流管截流设施截流的混合污水水量大、水质低，对污水处理厂稳定运行会造成一定的冲击；接收不了的混合污水只能超越溢流，排入水体，截流设施的作用无从体现。我国目前缺乏配套的用于处理截流的混合污水等低水质的处理设施。昆明已经建立了5座雨水处理厂，专用于初期雨水、合流制截流污水与调蓄污水处理。《上海市城市总体规划（2017-2035年）》规划2座初期雨水处理厂《“十三五”安徽省城镇污水处理及再生利用设施建设规划》征求意见稿，提出在合肥市启动初期雨水处理设施建设，建设规模为24万立方米/日。截流影响校核方法截流设施对上游管道顺利排水造成的影响应有相应的校核方法在调研过程中，截流设施可能会对上游管道顺利排水造成影响是普遍问题，而对于增加截流设施后对管