合流制溢流(CSO)是雨天合流管渠超量雨污混合水未经处理直接排入受纳水体的现象,是城镇水体污染的重要来源。控制CSO污染的技术依据主要落在GB50014-2021《室外排水设计标准》对截流系统的要求、GB51174-2017《城镇雨水调蓄工程技术规范》对调蓄设施的要求,以及《城镇排水与污水处理条例》对控源截污的法律要求。以下把CSO污染控制的规范要点分节讲清。
一、规范定位与适用范围
1.1 适用对象。合流制溢流污染控制适用于仍采用合流制排水体制的城区截流井溢流口、泵站溢流口、初期雨水排放口。分流制区域的雨水径流污染控制不属于CSO范畴,但初期雨水弃流设施可参照设计。新建城区原则上采用分流制,CSO控制主要针对老城区合流制改造与过渡。过渡期间CSO控制是老城区水体达标的关键手段。
1.2 控制目标。CSO控制不是"完全不溢流",而是把溢流频次、溢流量、溢流污染物削减到受纳水体可接受水平。目标设定依据受纳水体水质要求(对照GB3838-2002《地表水环境质量标准》相应类别)、水体环境容量、下游污水处理厂雨季余量。不同城市目标不同,不能拿统一数字套。部分城市要求年溢流次数不超过5次,部分要求年溢流污染负荷削减率达到50%以上。
1.3 标准体系。截流倍数、溢流井布置来自GB50014-2021;调蓄池容积计算与放空要求来自GB51174-2017;初期雨水弃流设施设计可参考GB50400-2016相关原则;溢流口防倒灌按GB50014防倒灌要求;受纳水体水质评价按GB3838-2002。
二、关键条款与技术要点
2.1 截流倍数与溢流频次。截流倍数n0一般取1~5,n0越大,雨季截流的雨水量越多、溢流频次越低,但下游污水处理厂雨季负荷越高。溢流频次控制目标由地方水环境规划确定,部分城市要求年溢流次数不超过若干次。设计说明中要写明n0取值依据(受纳水体要求、下游能力),并估算年溢流次数作为校核。n0取值要做水量平衡:截流管设计流量加污水处理厂雨季余量要匹配。
2.2 调蓄池削峰。当截流倍数提高受限时,设雨水调蓄池存贮溢流混合水,雨后缓慢提升至污水处理厂处理。调蓄池容积按GB51174-2017计算:根据设计暴雨过程线、下游允许出流流量,通过入流与出流过程线积分求容积。放空时间一般要求雨停后24小时内放空,否则第二场雨来时调蓄容积被占用。调蓄池兼做初雨弃流时,初雨容积与调蓄容积要叠加核算。
2.3 初期雨水弃流。降雨初期雨水冲刷地表污染物,浓度高,是CSO污染的主要贡献段。弃流设施将初期雨水(一般按2~5毫米径流厚度计)直接截流至污水系统,后续较清洁雨水溢流排放。弃流井设计要按汇水面积计算弃流容积,弃流容积偏小则初雨未截住、偏大则占污水系统容量。弃流方式有液位控制(液位升到设定值切换)与时间控制(降雨开始后计时切换)两种。
2.4 溢流口构造。溢流口设拦污格栅拦截漂浮物(塑料、树枝),防止进入水体。溢流口设防倒灌拍门或闸门,受纳水体高水位时关闭。溢流口标高要保证自由出流条件,下游水位顶托时淹没出流过流能力下降,要复算。溢流口附近设水质监测或流量计,用于考核溢流频次与污染负荷。溢流口还要设警示标识,防止人员坠落。
2.5 污染负荷核算。设计阶段要估算年溢流污染物总量(SS、COD、氨氮),方法是截流倍数对应的旱季污水量加初期雨水量,与受纳水体环境容量比较。核算结果作为方案比选依据,不能只画井不算污染量。污染负荷核算要给出雨季与旱季分别数据,因为雨季溢流是污染主要来源。
三、设计与实施落地提示
3.1 工况组合。CSO控制设计要分三种工况核算:旱季全截、雨季按n0截流加溢流、极端暴雨溢流。三种工况下截流管、调蓄池、溢流口的流量与水位要闭合,不能只算雨季正常工况而漏掉极端暴雨。极端暴雨时溢流口全开,要保证不漫溢、不倒灌。
3.2 调蓄与截流联动。当片区同时有截流井与调蓄池,要设计联合运行逻辑:降雨时超量混合水进入调蓄池,雨后泵提升至污水厂;调蓄池满后仍从溢流口溢流。自控系统要把液位信号与泵组、阀门联锁。龙康水工设备在CSO控制项目中可提供截流井、调蓄池提升泵站、初期雨水弃流装置成套配置,按工况组合设计控制逻辑。
3.3 监测与考核。重点溢流口应安装流量监测与水质采样装置,数据接入排水管理平台,用于年度溢流污染量考核。监测数据也是判断设施是否需要扩容的依据。监测项目包括流量、水位、SS、COD,重要溢流口加测氨氮。
3.4 改造时序。老城区CSO控制按"先截流、后调蓄、再分流"的时序推进:先建截流井截住旱季污水与初期雨水,再根据溢流监测数据决定是否扩建调蓄池,最终方向是雨污分流。一步到位全分流在老城区往往不现实,过渡期要保证CSO污染控制有效。
四、控制常见误区
4.1 截流倍数越大越好。n0取到5以上,下游污水厂雨季被淹。按污水厂雨季余量定n0,一般1~5。
4.2 不做污染负荷核算。只算截流流量不算溢流污染量,控制效果说不清。设计阶段要估算年溢流SS、COD总量。
4.3 溢流口不设防倒灌。外水位顶托时倒灌污染管网。溢流口必须装拍门或闸门,按外水位校核。
4.4 调蓄池放空不及时。雨停后48小时还放不空,第二场雨来时池子满了失去调蓄作用。按24小时放空要求选泵。
五、CSO控制工艺
5.1 截流倍数。n0一般1~5,按旱季污水量、受纳水体要求、下游污水厂能力确定。取值要做敏感性分析,估算年溢流次数。
5.2 调蓄池削峰。当截流倍数提高受限时设调蓄池存贮溢流混合水,雨后泵提升至污水厂。容积按设计暴雨过程线积分计算,放空时间不超过24小时。
5.3 初期雨水弃流。初雨2~5毫米径流厚度截流至污水系统。弃流容积按汇水面积计算。液位或时间控制切换。
5.4 溢流口构造。设防倒灌拍门或闸门,设拦污格栅。标高保证自由出流,淹没工况复算。设流量与水质监测。
5.5 污染负荷核算。估算年溢流SS、COD、氨氮总量,与受纳水体环境容量比较。作为方案比选依据。
六、审查与执行核对
CSO控制设计审查时,重点核对四件事:一是n0取值依据与年溢流频次估算是否写明,与下游污水处理厂雨季余量是否匹配;二是调蓄池容积是否按设计暴雨过程线积分计算、放空时间是否满足24小时要求;三是初期雨水弃流容积是否按汇水面积计算、弃流厚度取值是否合理;四是溢流口是否设防倒灌措施与拦污格栅、是否预留监测接口。这四项缺一项,CSO污染控制的成效无法量化考核,溢流污染还会继续入河。
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