污水提質(zhì)增效中截流井的優(yōu)化思路

摘 要：結(jié)合廣州市南沙區(qū)開(kāi)展的污水提質(zhì)增效工程經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)現(xiàn)狀截流井，分析其存在的主要問(wèn)題。該文提出如何科學(xué)優(yōu)化截流井，使截流井既能發(fā)揮收集污水的作用，又能避免過(guò)多外水進(jìn)入污水系統(tǒng)的優(yōu)化思路，從而實(shí)現(xiàn)污水處理廠的提質(zhì)增效。

關(guān)鍵詞：截流井；污水提質(zhì)增效；收污水；擠外水；污水處理廠

中圖分類(lèi)號(hào)：TU992 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2024）31-0133-05

Abstract： Based on the experience of sewage quality and efficiency improvement projects carried out in Nansha District， Guangzhou City， the main problems existing in the interception well are analyzed based on the current situation. This paper optimization ideas on how to scientifically optimize the interception well so that it can not only play a role in collecting sewage， but also prevent too much external water from entering the sewage system， so as to improve the quality and efficiency of the sewage treatment plant.

Keywords： interception well; sewage quality and efficiency improvement; collecting sewage; prevent too much external water from entering; sewage treatment plant

近年來(lái)，隨著《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)水污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》（國(guó)發(fā)〔2015〕17號(hào)）以及《廣東省打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃（2018—2020年）》的貫徹落實(shí)，廣東省吹響了污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的總攻號(hào)角，大力推進(jìn)了生態(tài)文明的建設(shè)，加快了城鎮(zhèn)污水處理設(shè)施的建設(shè)與升級(jí)改造，加強(qiáng)了污水廠配套管網(wǎng)的建設(shè)，使污水管網(wǎng)覆蓋率大幅提高，河涌水系環(huán)境得到階段性改善，黑臭水體較大幅度減少。

由于城鎮(zhèn)全面實(shí)行雨污分流改造投資大，建設(shè)困難，難以短期內(nèi)完成，部分城中村、老舊城區(qū)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的排水體制根據(jù)地域、氣候、城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)等條件因地制宜，仍以截流式合流制為主。截流式合流制因改造簡(jiǎn)單、工期短、投資少和污水收集效果明顯等特點(diǎn)應(yīng)用廣泛，其的建設(shè)是消除黑臭水體、改善水系環(huán)境問(wèn)題的重要技術(shù)路線(xiàn)[1]。但截流式合流制中，合流管道不僅是污水的通道，也是雨水的通道，甚至可能是山水或其他水體的通道，最后通過(guò)截流井把合流水截流進(jìn)入污水系統(tǒng)，因此截流式合流制也同樣存在明顯的短板，合流管混有大量外水，使污水水質(zhì)、水量波動(dòng)大，污水處理廠負(fù)荷大。污染防治行動(dòng)計(jì)劃實(shí)施這幾年，水環(huán)境改善效果顯著，但截流式合流制的弊端也越來(lái)越明顯，有些污水處理廠早已超負(fù)荷運(yùn)行，雨季污水溢流問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)重。隨著污水管網(wǎng)的全面鋪設(shè)，末端截流帶來(lái)的外水量大大增加，這也是導(dǎo)致污水廠處理量激增、進(jìn)水濃度長(zhǎng)期偏低的主要原因之一[2]。

2019年4月，圍繞著污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的目標(biāo)，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、生態(tài)環(huán)境部、發(fā)展改革委三部門(mén)聯(lián)合印發(fā)了《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案（2019—2021年）》。由于截流式合流制的廣泛應(yīng)用，污水系統(tǒng)的提質(zhì)增效自然離不開(kāi)對(duì)截流井的優(yōu)化改造。本文結(jié)合廣州市南沙區(qū)開(kāi)展提質(zhì)增效工程的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)截流井的現(xiàn)狀問(wèn)題作出分析以及提出一些優(yōu)化思路。

1 截流井的現(xiàn)狀問(wèn)題

截流井的原理是旱季時(shí)把排水管道合流污水截流進(jìn)入污水系統(tǒng)，雨季時(shí)把旱流污水及初期雨水截流進(jìn)入污水系統(tǒng)，超過(guò)部分通過(guò)溢流管道排入受納水體。截流井常見(jiàn)的設(shè)置形式有槽式、堰式、槽堰式，如圖1所示。

在污水提質(zhì)增效摸排過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一些截流井并未能有效發(fā)揮其作用，主要存在以下4種問(wèn)題：第一種，截流井出現(xiàn)受納水體通過(guò)截流井倒灌進(jìn)入污水系統(tǒng)的情況；第二種，截流井雨季時(shí)有過(guò)量雨水、山水進(jìn)入污水系統(tǒng)；第三種，截流井截流后旱季污水仍直流受納水體；第四種，截流井變成雨水新通道，旱季干涸無(wú)污水收集。以南沙區(qū)南沙街珠電路富佳花園片區(qū)為例，該片區(qū)面積約25 ha，背靠山體，主要為住宅、商業(yè)街、村居等，沿路敷設(shè)有截污管道，現(xiàn)狀截流井有12個(gè)，其存在的主要問(wèn)題見(jiàn)表1。

1.1 截流井受納水體倒灌問(wèn)題分析

在污水提質(zhì)增效摸排中發(fā)現(xiàn)，在地勢(shì)平坦的區(qū)域，部分截流井下游溢流管水位低于受納水體洪水位，甚至低于常水位，出現(xiàn)受納水體倒灌現(xiàn)象。由于截流井是在合流管上截流污水的特殊構(gòu)筑物，合流管下游往往與水體直接相連，部分截流井的設(shè)置形式忽略了下游受納水體的水位變化，采用槽式截流或截流堰墻設(shè)置高度偏低，也有部分截流井下游溢流管拍門(mén)損壞等原因，在水體漲潮時(shí)或雨季高水位時(shí)，水體水位上升，受納水體通過(guò)溢流管倒灌進(jìn)入截流井直接進(jìn)入截流管或漸漸越過(guò)截流堰墻進(jìn)入截流管，造成水體倒灌問(wèn)題。水體倒灌進(jìn)入污水系統(tǒng)不僅會(huì)降低污水處理廠進(jìn)水濃度，甚至?xí)嚎s污水本來(lái)的流行通道，導(dǎo)致部分污水無(wú)法排入污水處理廠，在管內(nèi)壅積水位升高，最終從地面低點(diǎn)溢流出去，產(chǎn)生“河水倒灌，污水外溢”的現(xiàn)象[3]。

1.2 截流井截流雨水量過(guò)大問(wèn)題分析

截流井雨季時(shí)有過(guò)量雨水進(jìn)入污水系統(tǒng)主要原因是截流井截流支管較大，導(dǎo)致截流井截流量過(guò)大。截流過(guò)多外水進(jìn)入污水系統(tǒng)，壓縮了污水本來(lái)的流行通道，會(huì)導(dǎo)致污水管水位升高，污水廠超負(fù)荷運(yùn)行，也容易引發(fā)污水從截流井處、管道破損處、與雨水管連通處溢流或地面低點(diǎn)外溢。

根據(jù)GB 50014—2021《室外排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)范，影響截流井設(shè)計(jì)截流量的主要參數(shù)有截流倍數(shù)和旱流污水量。截流倍數(shù)的選擇應(yīng)綜合考慮污水水質(zhì)、排水區(qū)域大小、受納水體的水質(zhì)要求和自?xún)裟芰Φ纫蛩兀亓鞅稊?shù)按規(guī)范宜采用2～5，并參考片區(qū)污水規(guī)劃中的截流倍數(shù)。旱流污水量包括生活污水量、工業(yè)廢水量和入滲地下水，城市污水量根據(jù)城市用水量和城市污水排放系數(shù)確定，并參考片區(qū)污水規(guī)劃中的污水定額。如果截流倍數(shù)選擇過(guò)大或旱流污水量計(jì)算偏大，截流管徑也會(huì)更大，雨季時(shí)截流進(jìn)入污水系統(tǒng)的雨水也更多，導(dǎo)致污水處理廠處理水量更大，污水濃度變低；反之，截流管徑偏小，容易使更多的合流污水溢流進(jìn)入受納水體，造成水體污染。因此，截流倍數(shù)和旱流污水量的選擇計(jì)算直接影響環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。但實(shí)際應(yīng)用中真正選擇計(jì)算最優(yōu)的截流倍數(shù)和旱流污水量并不容易，需要綜合考慮污水水質(zhì)、水體自?xún)裟芰?、氣象條件和城鎮(zhèn)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力等，需要與區(qū)域的發(fā)展情況相適應(yīng)。

此外，歷史排水工程中截流井設(shè)計(jì)截流量主要根據(jù)CECS 91：97《合流制系統(tǒng)污水截流井設(shè)計(jì)規(guī)程》計(jì)算，往往忽略了截流井實(shí)際存在的壓力水頭。而截流井在雨季發(fā)生溢流時(shí)或受納水體倒灌時(shí)，截流井內(nèi)水位升高，截流管從非滿(mǎn)流狀態(tài)進(jìn)入滿(mǎn)流狀態(tài)，此時(shí)截流管內(nèi)實(shí)際工況為壓力流，存在一定壓力水頭，導(dǎo)致截流管流速增大，從而造成截流井實(shí)際截流量遠(yuǎn)大于理論需要的污水截流量[4]。

還有，由于污水處理廠及配套管網(wǎng)建設(shè)前期，污水處理廠負(fù)荷率較低，排水設(shè)施管理水平較落后，在設(shè)計(jì)截流井截流管徑時(shí)除考慮設(shè)計(jì)截流量外，往往還會(huì)結(jié)合排水現(xiàn)狀考慮截流管道堵塞問(wèn)題，適當(dāng)放大管徑，可以減少維護(hù)需要。在污水提質(zhì)增效摸排過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，截流管管徑不小于300 mm的截流井占大多數(shù)。

1.3 截流井污水直流問(wèn)題分析

歷史排水工程建設(shè)中，造成截流井截流后旱季污水仍直排受納水體有多種原因，如有些截流井在施工過(guò)程中，擅自將截流支管埋深做淺，造成截流支管埋深比原合流管淺，導(dǎo)致合流管污水仍?xún)?yōu)先通過(guò)溢流管排入受納水體；有些堰式截流井在建設(shè)過(guò)程中不規(guī)范或后期缺乏管理，截流堰墻破損或缺失，導(dǎo)致合流管污水仍有部分通過(guò)溢流管排入受納水體；有些槽式截流井后期缺乏管理，截流管長(zhǎng)期堵塞，導(dǎo)致合流管污水無(wú)法排入截流支管，最終仍通過(guò)溢流管排入受納水體。而這些原因除了造成截流井截流后旱季污水仍直排受納水體外，甚至可能造成雨季大量雨水截流進(jìn)入污水系統(tǒng)，使截流井形成“收雨水，排污水”的反效果。

2krVObgW8EfRPljodaToTSmSFtk2Fwk79vvOcF40Bg4=1.4 截流井變成雨水新通道問(wèn)題分析

在摸排中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)部分截流井旱季干涸無(wú)污水收集，雨季時(shí)大量雨水通過(guò)截流井進(jìn)入截流支管從而進(jìn)入污水系統(tǒng)的奇怪現(xiàn)象。通過(guò)排查截流井上游片區(qū)及查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)生該現(xiàn)象的主要原因是截流井上游片區(qū)已完成雨污分流或者已進(jìn)行拆遷等改造，但下游截流井未及時(shí)廢除，導(dǎo)致截流井成為了污水系統(tǒng)誤收雨水的通道。而造成上述問(wèn)題出現(xiàn)的根本原因往往是各個(gè)工程分步實(shí)施過(guò)程中，主導(dǎo)的部門(mén)、建設(shè)的單位是不一樣的，各部門(mén)、各建設(shè)單位聯(lián)動(dòng)性不夠，相關(guān)資料共享不及時(shí)或者部分資料缺失無(wú)法共享，最后導(dǎo)致各掃門(mén)前雪，地上的不管地下的，后面的不管前面的。因此改造完成后，部分工程因資料缺失、工程界限問(wèn)題等對(duì)下游截流情況不了解，從而未及時(shí)廢除截流井或因各部門(mén)分管不一、聯(lián)動(dòng)性不夠，實(shí)施拆遷等時(shí)對(duì)排水管網(wǎng)情況不了解，導(dǎo)致未及時(shí)廢除截流井。

2 污水系統(tǒng)提質(zhì)增效中截流井的優(yōu)化思路

污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的主要工作思路為“擠外水，收污水”[2]，而截流井是合流制排水系統(tǒng)中收集污水的重要構(gòu)筑物，同樣CJjWVW9KtiPbyfsUkrAEjXEspKCPaDcNEAZIdhiZI/0=也是雨水、山水、溢流管下游受納水體等外水進(jìn)入污水系統(tǒng)的主要通道之一，所以截流井兼具“擠外水，收污水”的重任，是污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的關(guān)鍵點(diǎn)，也是污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的突破點(diǎn)。因此，如何科學(xué)優(yōu)化截流井，既能使其發(fā)揮收集污水的作用，又能避免過(guò)多外水進(jìn)入污水系統(tǒng)，是污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。污水系統(tǒng)提質(zhì)增效工程開(kāi)展以來(lái)，本文總結(jié)了截流井存在的主要問(wèn)題，提出了截流井的優(yōu)化思路主要如下：一是做好防倒灌措施；二是控制截流井截流量；三是建管并行，建立信息化管理平臺(tái)。

2.1 做好防倒灌措施

通常，截流井設(shè)置需要考慮下游溢流管高程與受納水體水位的關(guān)系，防止受納水體在洪水位，甚至常水位時(shí)發(fā)生倒灌。在污水系統(tǒng)提質(zhì)增效工程中常用的防倒灌措施有設(shè)置或調(diào)整堰墻、設(shè)置閘門(mén)、拍門(mén)等。

在截流井上設(shè)置堰墻或調(diào)整原有堰墻高度來(lái)防止受納水體倒灌是一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、可操作性強(qiáng)的措施，但堰墻設(shè)置高度需要根據(jù)水體的常水位、洪水位來(lái)確定，還需要滿(mǎn)足原來(lái)排水管道的排洪要求。因此，設(shè)置或調(diào)整堰墻的方法雖然簡(jiǎn)單，但需要綜合考慮片區(qū)的水文條件等因素，不能盲目設(shè)置，導(dǎo)致管道排水能力減弱，造成雨季水浸。

通過(guò)設(shè)置閘門(mén)來(lái)防止截流井處受納水體倒灌的這種措施，通常不在截流井上直接設(shè)置，一般在溢流管上或下游排口處設(shè)置。在污水系統(tǒng)提質(zhì)增效工程中常用的閘門(mén)方式通常有簡(jiǎn)易的疊梁閘以及手動(dòng)或自動(dòng)的閘門(mén)。其中疊梁閘施工簡(jiǎn)單，且可根據(jù)受納水體水位變化情況、天氣變化情況等自由調(diào)節(jié)閘板高度，但調(diào)節(jié)閘板高度需要通過(guò)人工操作。手動(dòng)閘門(mén)，施工簡(jiǎn)單，造價(jià)較低，但只能人工通過(guò)控制啟閉機(jī)開(kāi)啟或關(guān)閉，需要管理人員根據(jù)受納水體變化情況去開(kāi)啟或關(guān)閉閘門(mén)；自動(dòng)閘門(mén)，造價(jià)較高，可以根據(jù)水位變化情況實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制閘門(mén)開(kāi)啟或關(guān)閉，還可以接入信息化管理平臺(tái)，方便統(tǒng)一管理。結(jié)合自動(dòng)閘門(mén)改進(jìn)的智慧截流井能有效解決受納水體倒灌的問(wèn)題，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化截流污水[5]。

拍門(mén)主要安裝在排水管道末端，是一種通過(guò)自重和拍門(mén)內(nèi)外壓差，自動(dòng)打開(kāi)和關(guān)閉拍門(mén)，實(shí)現(xiàn)溢流和防止外水倒灌功能的裝置。拍門(mén)的優(yōu)點(diǎn)是安裝簡(jiǎn)單，無(wú)須人工開(kāi)啟。但同樣拍門(mén)的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，其容易出現(xiàn)漏水或排水不暢的問(wèn)題。漏水主要原因是異物卡住、密封圈老化、拍門(mén)變形和管件連接銹蝕損壞等；排水不暢主要原因是拍門(mén)變形、管件連接銹蝕損壞等。因此，拍門(mén)安裝運(yùn)行后，需要定期管養(yǎng)維護(hù)，出現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)維修。

2.2 控制截流井截流量

通過(guò)限制截流管管徑控制截流井流量和通過(guò)水泵截流控制截流井流量是南沙區(qū)污水系統(tǒng)提質(zhì)增效工程常用的2種截流限流方式。在污水系統(tǒng)提質(zhì)增效工程中，南沙通過(guò)水泵截流改造的截流井有8座，分別位于板頭村、中圍村、大涌村、東瓜宇村、坦頭村、南橫村和鹿頸村等，運(yùn)行效果良好；南沙街富佳花園片區(qū)通過(guò)限制截流管管徑改造限流的截流井有5個(gè)，分別位于富佳南街、富佳北街、環(huán)宇路等，截流效果良好。

通過(guò)限制截流管管徑控制截流井流量的方式較為經(jīng)濟(jì)，也無(wú)須人工過(guò)多干預(yù)。在上游片區(qū)未雨污分流或雨污分流不徹底，仍需要通過(guò)截流井截流污水，又需要限制過(guò)多清水進(jìn)入污水系統(tǒng)，可根據(jù)實(shí)際測(cè)算污水量，并考慮一定的壓力水頭，采用DN100 mm～DN200 mm截流管改造截流井，并在截流管前設(shè)置攔渣格柵，能有效控制外水進(jìn)入污水系統(tǒng)[4]。

通過(guò)水泵截流是一種相對(duì)精準(zhǔn)控制截流量的截流方式。在工程建設(shè)中，有些片區(qū)由于城鎮(zhèn)舊改或城鎮(zhèn)密集等原因，在合流管末端進(jìn)行截流，但由于重力截流無(wú)法精準(zhǔn)控制截流量，導(dǎo)致雨季過(guò)多雨水進(jìn)入截流管或河水倒灌風(fēng)險(xiǎn)大，通過(guò)改造截流井為“截流井+簡(jiǎn)易泵井”的截流方式，精準(zhǔn)控制截流量，還可以通過(guò)控制水泵運(yùn)行數(shù)量與污水廠的處理能力相適應(yīng)，有效防止受納水體直接倒灌進(jìn)入污水系統(tǒng)。

2.3 建管并行，建立信息化管理平臺(tái)

截流井是雨污水管網(wǎng)連通的一個(gè)重要構(gòu)造物，如果建設(shè)不規(guī)范或后期管理運(yùn)行不到位或片區(qū)改造后對(duì)原有截流情況不了解未及時(shí)整改等，截流井容易成為上述中的問(wèn)題截流井。而且近年來(lái)，污水管網(wǎng)覆蓋率不斷提高，雨污水管網(wǎng)復(fù)雜程度直線(xiàn)上升，沒(méi)有一個(gè)高效的信息化管理平臺(tái)，難以應(yīng)對(duì)管網(wǎng)中各種突發(fā)的情況。因此，“重建設(shè)，輕管理”思想亟需糾正，除了建設(shè)過(guò)程需要重視外，后期管理運(yùn)行、建立信息化平臺(tái)也十分重要。

“建管并行，建立信息化管理平臺(tái)”是南沙污水提質(zhì)增效工程實(shí)踐出來(lái)的寶貴經(jīng)驗(yàn)。在南沙污水提質(zhì)增效工程建設(shè)施工過(guò)程中，水務(wù)局高度重視工程質(zhì)量，要求各參建單位嚴(yán)格按照程序履行職責(zé)，相互督促，對(duì)提出的問(wèn)題責(zé)令限時(shí)整改，及時(shí)跟進(jìn)落實(shí)，不斷健全管理機(jī)制，鞏固建設(shè)成效，落實(shí)河長(zhǎng)責(zé)任制、排水公司管理機(jī)制、全過(guò)程建設(shè)管理機(jī)制等，并不斷完善信息化管理平臺(tái)。各部門(mén)可以通過(guò)南沙區(qū)排水信息系統(tǒng)、水環(huán)境智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、智水系統(tǒng)等相關(guān)管理平臺(tái)了解排水信息（圖2、圖3）、反饋問(wèn)題，還可以根據(jù)平臺(tái)信息去分析、溝通，作出合理的決策，協(xié)同效率得到極大的提高。一旦排水系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，各部門(mén)相關(guān)管理人員或相關(guān)設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)信息化平臺(tái)快速查詢(xún)到對(duì)應(yīng)片區(qū)排水管網(wǎng)的水質(zhì)、水量、水位等數(shù)據(jù)，根據(jù)排水管網(wǎng)運(yùn)行圖，結(jié)合截流井等信息臺(tái)賬，及時(shí)抓住問(wèn)題關(guān)鍵點(diǎn)，大幅提升了處理問(wèn)題的效率。因此，信息化平臺(tái)不僅優(yōu)化了管理流程，還提高了部門(mén)間協(xié)同效率，降低了人工成本，節(jié)省了大量時(shí)間[6]。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)南沙區(qū)污水提質(zhì)增效工程截流井的優(yōu)化改造實(shí)踐效果觀察，優(yōu)化改造后的截流井運(yùn)行良好，效果較顯著。例如，黃閣-南沙污水處理廠在近年污水提質(zhì)增效工程中BOD5、氨氮得到逐步提升，其具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，該污水處理廠2023年進(jìn)水BOD5比2019年提升103%，2023年進(jìn)水氨氮比2019年提升81%，其中離不開(kāi)在污水提質(zhì)增效工程中對(duì)截流井的優(yōu)化改造，有效控制外水的進(jìn)入，并有效收集旱季污水。

實(shí)踐證明對(duì)截流井的優(yōu)化改造是污水提質(zhì)增效的一個(gè)突破口，也是污水提質(zhì)增效的重要環(huán)節(jié)。在歷史排水工程中，截流井的建設(shè)仍然是有跡可循的，可以根據(jù)歷史排水工程圖紙，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)摸查到截流井的具體位置，分析截流井的現(xiàn)狀，選擇適合現(xiàn)階段的優(yōu)化方案，是污水提質(zhì)增效中一個(gè)相對(duì)容易的突破口。科學(xué)優(yōu)化截流井：一是做好防倒灌措施；二是控制截流井截流量；三是建管并行，建立信息化管理平臺(tái)。這樣既能使截流井發(fā)揮收集污水的作用，又能避免過(guò)多外水進(jìn)入污水系統(tǒng)，是污水系統(tǒng)提質(zhì)增效的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。

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