周 立，信光成，龔海華，陳銘堃

（九江精密測(cè)試技術(shù)研究所，江西九江 332000）

0 引言

我國城市現(xiàn)階段管網(wǎng)排水體制主要有合流制、截流式合流制和分流制等3種形式[1]。其中，老城區(qū)主要采用合流制、截流式合流制，其存在部分污水排入河道，導(dǎo)致水環(huán)境惡化；同時(shí)大量雨水進(jìn)入污水管網(wǎng)系統(tǒng)給污水廠帶來了過大的負(fù)荷[2-3]，低濃度的合流水也給污水處理廠的運(yùn)轉(zhuǎn)帶來了挑戰(zhàn)。因此需對(duì)合流制及截流式合流制排水系統(tǒng)進(jìn)行雨污分流改造。在實(shí)際改造中存在以下幾個(gè)難點(diǎn)[4-5]：

1）初期雨水成為攜帶大量污染物，不能直接排放。

2）難以安排新增管道的位置。

3）雨污分流改造工程工作量大、工期長(zhǎng)，會(huì)給居民生活和交通帶來不便。

4）老城區(qū)管網(wǎng)陳舊、復(fù)雜，改造后并不一定能完全達(dá)到預(yù)期效果。

本文為避免以上困難設(shè)計(jì)了一種智能雨污調(diào)蓄系統(tǒng)工藝方案，并依據(jù)該工藝方案研制了一套原理樣機(jī)進(jìn)行了驗(yàn)證。

1 系統(tǒng)組成及原理

本智能雨污調(diào)蓄系統(tǒng)的組成部分包括：智能雨污分流系統(tǒng)、原位凈化系統(tǒng)、深化治理系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等。

當(dāng)上游水體進(jìn)入智能雨污調(diào)蓄系統(tǒng)后，首先通過水質(zhì)快速檢測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)不同水體質(zhì)（達(dá)標(biāo)水、污水、中濃度水體）進(jìn)行分流。如果是達(dá)標(biāo)水，排入河流或雨水管網(wǎng)；如果是污水，排入調(diào)蓄池或污水管網(wǎng)；如果是中濃度水體，即初期雨水/雨污混流水，則進(jìn)入原位凈化系統(tǒng)。通過原位凈化系統(tǒng)的處理并經(jīng)過檢測(cè)后，達(dá)標(biāo)水排入雨水池（河流或雨水管網(wǎng)）；污水再次排入調(diào)蓄池或污水管網(wǎng)；中濃度水體進(jìn)入深化治理系統(tǒng)。深化治理系統(tǒng)在降雨期間，治理由原位進(jìn)化系統(tǒng)送來的中濃度水體，在降雨結(jié)束后，治理調(diào)蓄池的污水，水體達(dá)標(biāo)后，排入河流或雨水管網(wǎng)。工程運(yùn)行過程中的各項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)通過監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行智慧管控，各模塊協(xié)同合作以實(shí)現(xiàn)減輕雨季污水處理廠處理壓力，或者就地處理污水以削減納入污水管網(wǎng)的水量，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)縮小調(diào)蓄池規(guī)模和減少排水管網(wǎng)的工程量，降低造價(jià)的目標(biāo)。

2 技術(shù)方案及實(shí)現(xiàn)

2.1 技術(shù)路線

智能雨污調(diào)蓄系統(tǒng)產(chǎn)品的基本技術(shù)思路是“智能雨污分流系統(tǒng)+原位凈化系統(tǒng)+全局監(jiān)控平臺(tái)”，其技術(shù)路線見圖1。

圖1 產(chǎn)品技術(shù)路線圖

智能雨污調(diào)蓄方案包括現(xiàn)場(chǎng)層、監(jiān)控層和互聯(lián)網(wǎng)層，見圖2。

圖2 智能雨污調(diào)蓄方案

現(xiàn)場(chǎng)層包括水質(zhì)檢測(cè)儀、調(diào)蓄池液位計(jì)、出水箱液位計(jì)、相關(guān)水泵、閥門及管路和調(diào)蓄池等，用于雨污分流及水體的物理凈化。

監(jiān)控層由控制系統(tǒng)及人機(jī)交互系統(tǒng)組成，用于完成讀取水質(zhì)數(shù)據(jù)、設(shè)備狀態(tài)，并根據(jù)讀取的數(shù)據(jù)并發(fā)出控制指令，控制現(xiàn)場(chǎng)層設(shè)備動(dòng)作?？刂葡到y(tǒng)采用以PLC控制器為核心的控制系統(tǒng)，人機(jī)交互系統(tǒng)采用觸摸屏系統(tǒng)。

互聯(lián)網(wǎng)層包括服務(wù)器與外部Internet接口，服務(wù)器、外部Internet接口通過以太網(wǎng)與交換機(jī)連接。互聯(lián)網(wǎng)層與其它系統(tǒng)可進(jìn)行信息交換共享。

2.2 智能雨污分流的實(shí)現(xiàn)

現(xiàn)有雨污分流裝備主要包括節(jié)流降、柔性分流井等，見圖3。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本系統(tǒng)中的智能雨污分流裝置具有雨污分流精確度高和水質(zhì)檢測(cè)速度快的明顯優(yōu)勢(shì)，可實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的雨污分流。

圖3 現(xiàn)有雨污分流設(shè)備

智能雨污分流器與傳統(tǒng)雨污分流設(shè)備比較具有精準(zhǔn)分流、水質(zhì)可監(jiān)測(cè)測(cè)和流量可監(jiān)測(cè)等特點(diǎn)。

2.3 原位快速凈化系統(tǒng)

原位快速凈化系統(tǒng)主要功能是對(duì)中污染水體進(jìn)行凈化處理達(dá)到排放水標(biāo)準(zhǔn)。凈化處理工藝采用沉淀、吸附和過濾等工藝。其工藝流程見圖4。

圖4 原位快速凈化系統(tǒng)工藝流程圖

1）沉淀池設(shè)計(jì)

沉淀池設(shè)計(jì)需要考慮日處理量Q為50 t、停留時(shí)間（t）和表面負(fù)荷率（q）等因素，其底面積及深度計(jì)算為

樣機(jī)按式（1）和式（2）計(jì)算設(shè)計(jì)及經(jīng)驗(yàn)沉淀池對(duì)懸浮物的處理效率可達(dá)65%。

2）吸附池設(shè)計(jì)

雨污混流水經(jīng)沉淀池到吸附池，吸附池分成3個(gè)，里面安放不同的吸附介質(zhì)。對(duì)不同的雨污混流水體需采用不同的吸附介質(zhì)取得更好的處理效果，樣機(jī)中選擇活性炭、椰殼、海綿體作為吸附材料。

吸附介質(zhì)對(duì)懸浮物、有機(jī)物都有吸附作用，能有效部分去除水體中的BOD、COD并對(duì)磷、氮也有一定的去除作用。

3）過濾池的設(shè)計(jì)

雨污混流水體經(jīng)過吸附池后進(jìn)入過濾池，樣機(jī)中采用了3道過濾，每個(gè)過濾池采用不同目數(shù)的過濾材料，依次進(jìn)行過濾，過濾能去除化學(xué)澄清或生物化學(xué)過程中未能沉降的懸浮顆粒和微絮凝體，能增加對(duì)懸浮物的、濁度、BOD、COD、磷、重金屬、細(xì)菌、病毒和其他物質(zhì)的去除，提高出水水質(zhì)。

3 試驗(yàn)驗(yàn)證

該系統(tǒng)原理樣機(jī)通過多次試驗(yàn)，驗(yàn)證結(jié)果如下。

1）水體分流時(shí)間在30 s～3 min。其中中水（進(jìn)入物理治理系統(tǒng)）指標(biāo)為：COD≤200、總磷≤3.0、氨氮≤15 mg/L、SS≤200 mg/L。

2）原位凈化系統(tǒng)。顆粒物去除率90%以上，COD去除率30%～60%，總磷去除率35%～55%，氨氮去除率達(dá)到40%～60%。

3）經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)際效果良好，可大幅減少污水處理的負(fù)荷。

4 結(jié)論

本文提出的智能調(diào)蓄系統(tǒng)的方案優(yōu)點(diǎn)是通過智能分流，減少了調(diào)蓄量，同時(shí)可以治理大量的初期雨水。由于具有原位動(dòng)態(tài)處理功能，無需把調(diào)蓄的水體全部送到污水處理廠，節(jié)約排水管網(wǎng)。該調(diào)蓄系統(tǒng)占地小，造價(jià)低。經(jīng)過試驗(yàn)驗(yàn)證可達(dá)到預(yù)期效果，具有較好的應(yīng)用前景。與此同時(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中，還需要注意根據(jù)各地區(qū)污染物的特點(diǎn)選擇不同的凈化介質(zhì)材料，這樣才能更好地達(dá)到預(yù)期的效果。