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帶處理功能的調蓄池在海綿城市和黑臭河道治理中的雨水收集與調蓄處理利用方面取得了豐富的成果，可用于排水防澇、控制徑流污染（包括CSO 污染）、城市雨水利用等，為海綿城市建設中極為關(guān)鍵的集蓄處理利用環(huán)節提供技術(shù)經(jīng)驗，有效控制徑流總量、徑流峰值和徑流污染，對解決或緩解我國城市內澇、水環(huán)境污染、水資源短缺等生態(tài)問(wèn)題意義重大，對黑臭河道治理截流調蓄處理起到了重要作用。

歐美發(fā)達國家針對初期雨水污染和城市內澇問(wèn)題建設了大量的雨污水截流調蓄設施，并取得了預期的效果。但是在不同入流及排水體制條件下，這些調蓄工程在運行中也出現了一些問(wèn)題，如調蓄設施難以滿(mǎn)足快速截流入流條件、調蓄池內的懸浮物淤積現象、處理負荷難以增大不能保證快速啟動(dòng)運行等，這些不利現象影響了調蓄設施的安全運行及調蓄效果。

我國在調蓄處理系統方面的研究較少，技術(shù)和法規體系不完備，因此，海綿城市的建設急需具有國內城市適用性的海綿城市關(guān)鍵技術(shù)與工程經(jīng)驗。為解決雨水徑流污染問(wèn)題，發(fā)明了一種帶處理功能的調蓄池，能使處理設備與池型緊密結合，實(shí)現渠道配水，具有降低水頭損失、減小能耗、易于管理運行、出水水質(zhì)好、產(chǎn)泥少、節約用地、運行管理更方便等特點(diǎn)。

帶處理功能的調蓄池包括調蓄區、反應區、導流區和沉淀區，使得雨水、污水等進(jìn)入調蓄區后，通過(guò)提升泵進(jìn)入上層的反應區，在反應區內進(jìn)行自動(dòng)攪拌和加藥反應，再通過(guò)導流區溢流導入所述沉淀區內，在沉淀區內進(jìn)行沉淀和過(guò)濾，出水進(jìn)入河道或水體。

此外，該處理設施還可以做成一體化處理裝置。采用“高效沉淀+氣浮+過(guò)濾”技術(shù)開(kāi)發(fā)出來(lái)的高效率快速處理設備，表面負荷達到30m3/（m2·h），設備占地面積小，可移動(dòng)，可實(shí)現污水中SS、TP、COD及藻類(lèi)等污染物的快速去除，大大削減進(jìn)入水體的污染物總量，尤其適用于占地面積小、效率要求高的大流量溢流污水快速處理工程。

海綿城市和黑臭河道治理項目中，雨水量大的時(shí)節，地表污染物經(jīng)雨水挾帶進(jìn)入河道，造成河道污染。尤其是在降雨時(shí)間間隔長(cháng)、降雨強度大、歷時(shí)短、雨量集中的情況下，降雨初期合流水溢流量大，河流污染嚴重，水體發(fā)生質(zhì)變后難以進(jìn)行轉變。黑臭水體治理刻不容緩。

調蓄池技術(shù)體系分四步：控源截污、內源治理、生態(tài)補水、生態(tài)修復。帶處理功能的調蓄池可結合實(shí)際的環(huán)境因素，進(jìn)行分散設置，在合流污水溢流口處集中收集溢流雨水并儲存在調蓄池內。初期溢流雨水因挾帶地表污染物濃度大，水體難以自?xún)?，帶處理功能的調蓄池可實(shí)現調蓄與處理結合，高峰時(shí)儲蓄一段時(shí)間后，再輸送到下游污水廠(chǎng)或是合流污水截流干管，可以避免雨水直接進(jìn)入河道所帶來(lái)的污染。

調蓄池在合流制排水系統的應用中作用明顯。第一，保護受納水體，可受納初期混合污水較長(cháng)時(shí)間，以促使水體自行凈化。在暴雨期，能有效地避免雨水排入河道而造成的河流污染。第二，保護現有污水處理廠(chǎng)運行安全。通過(guò)調蓄池的調蓄作用，可以將降雨初期的高濃度合流水進(jìn)行收集，對進(jìn)廠(chǎng)水質(zhì)、水量進(jìn)行調節，有效保護現有污水處理廠(chǎng)的運行安全；同時(shí)，使污水處理廠(chǎng)發(fā)揮最大效益。第三，減小排水管道的尺寸，減輕排水管網(wǎng)壓力，減少建設費用，還能壓縮排水泵站的建設規模。另外，當排水管道覆蓋區域以外有新匯水區域的雨污水需要依賴(lài)此管道系統排放時(shí)，排水管道與調蓄池聯(lián)合使用，可接納暴雨期大量的雨水，當超過(guò)排水管道容量，調蓄池能夠接納多余的雨水，省去了排水泵站與排水管道再改造的麻煩。如果管網(wǎng)系統超負荷運行，調蓄池可在一定程度改善管網(wǎng)系統運行狀況，且無(wú)需改造管網(wǎng)系統。

初期混合污水的停留，導致調蓄池中的污染物沉積嚴重，因此要對調蓄池中的沉積污染物定時(shí)清洗和除臭。人工清洗調蓄池能夠對積垢嚴重的地方著(zhù)重清洗，但是清洗費力、耗時(shí)長(cháng)且危險；使用水力噴射器可進(jìn)行自動(dòng)清洗，由于水力噴射器的曝氣作用，可減少調蓄池的異味，且清洗投資少，適用于不同池型的調蓄池清洗，缺點(diǎn)是清洗中需要一定的洗水儲水池，清洗費用較高，且由于水力噴射器必須放置在池底進(jìn)行清洗，會(huì )磨損和污染設備。

采用串聯(lián)和并聯(lián)的方式與排水輸送系統進(jìn)行連接。如何應用蓄水池取決于設計目標?？梢杂糜谑占?、儲存和處理合流廢水、雨水的各種流量調節構造，其中一些構造還可以用于分流雨水徑流系統。

末端調蓄池對減小管網(wǎng)規模的貢獻不大，如在系統中設置中間調蓄池，對于低標改建系統而言，可避免下游干管的翻排和泵站的改建，具有較大的經(jīng)濟優(yōu)勢。對于大量的雨水來(lái)說(shuō)，污染較為嚴重的“首次溢流”將接受處理，而徑流的剩余部分不接受任何處理。本次是增加了在線(xiàn)處理設施，較好解決了溢流污染問(wèn)題。

圖1 帶有一個(gè)溢洪道的串聯(lián)調蓄池

圖2 帶處理功能的調蓄池控制CSO分布圖

圖3 帶處理功能的調蓄池平面布置圖

圖4 帶處理功能的調蓄池剖面圖

產(chǎn)業(yè)化及市場(chǎng)應用情況

我國在城鎮污水分散治理、合流制溢流污染治理、初期雨水治理、河道治理及消除黑臭等方面有著(zhù)巨大的市場(chǎng)需求。該專(zhuān)利技術(shù)總結出性能穩定、工藝組合靈活、較為完整的解決方案，核心裝備已實(shí)現標準化、規?；a(chǎn)，在水環(huán)境治理及長(cháng)江大保護項目中獲得廣泛應用，具有很好的社會(huì )價(jià)值和經(jīng)濟價(jià)值。

目前，該技術(shù)發(fā)明已在多項工程中得到應用。代表項目如下：

（1）上海市世博園區蒙自路雨水調蓄工程

該工程為世博園區浦西重要的環(huán)保配套工程，調蓄規模5500m3/d。2008年建設，2010年初投入運行，采用新型帶處理功能的調蓄池，解決了道路雨水積水問(wèn)題，并充分利用處理后雨水，節約了自來(lái)水需求量。至今運行良好，具有良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。

（2）上海市世博園區南碼頭路雨水調蓄工程

該工程為世博園區浦西重要的環(huán)保配套工程，調蓄規模3500m3/d。2008年建設，2010年初投入運行，采用新型雨水口及雨水處理調蓄設施，解決了道路雨水積水問(wèn)題，并充分利用處理后雨水，節約了自來(lái)水需求量。合理布置調蓄池出入通道及檢修孔，重視地面綠帶的景觀(guān)設計，重視與周邊環(huán)境的關(guān)系。至今運行良好，具有良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。

（3）浦東新區道路雨水收集處理利用工程

該工程為水利部資助科研示范項目，調蓄處理規模150m3/d，解決了初期雨水面源污染和道路積水問(wèn)題，并充分利用處理后雨水，節約了自來(lái)水需求量。將道路收集的雨水反復應用于道路的清洗、綠化帶的澆灌及消防臨時(shí)用水。對海綿城市的“蓄、凈、用、排”具有示范意義。近幾年運行良好，具有良好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。

（4）福州市新店片區水系綜合治理

帶處理功能的調蓄池涉及7條河道，13個(gè)點(diǎn)位，處理水量47800m3/d。其中新店溪1#調蓄處理規模2000m3/d、2#調蓄處理規模3000m3/d，馬沙溪調蓄處理規模5000m3/d，廈坊溪1#調蓄處理規模3200m3/d、2#調蓄處理規模5700m3/d，、解放溪1#調蓄處理規模1500m3/d、2#調蓄處理規模2000m3/d，3#調蓄處理規模2000m3/d，湯斜溪1#調蓄處理規模1200m3/d、2#調蓄處理規模500m3/d，湯斜溪支流調蓄處理規模2700m3/d、楊廷溪調蓄處理規模3000m3/d。該工程實(shí)施后，河道溢流污染大大減少，水質(zhì)明顯改善，也減少了傳統調蓄占地及污水廠(chǎng)雨季運行壓力。

目前該專(zhuān)利技術(shù)在上海初雨調蓄處理、合肥初雨污染治理、臨沂黑臭河道治理、株洲河道治理、上海市雨水調蓄隧道工程、嘉興市海綿城市建設等前期方案中均有進(jìn)一步設計推廣應用。

技術(shù)優(yōu)勢

帶處理功能的調蓄池可用于排水防澇、控制徑流污染（包括CSO 污染）、城市雨水利用等，為海綿城市建設中極為關(guān)鍵的集蓄處理利用環(huán)節提供技術(shù)經(jīng)驗，可有效控制徑流總量、徑流峰值和徑流污染，對解決或緩解我國城市內澇、水環(huán)境污染、水資源短缺等生態(tài)問(wèn)題意義重大。

該技術(shù)發(fā)明成果已推廣至海綿城市建設及黑臭河道治理中，推進(jìn)了雨水資源化利用，削減了徑流總量和峰值，減少了徑流污染，取得了較好的社會(huì )效益和經(jīng)濟效益。與國外相關(guān)技術(shù)相比，該發(fā)明研究成果更有針對性和可操作性，便于國內相關(guān)工程推廣應用。本項目設備用來(lái)處理污水處理廠(chǎng)提標期間的雨污水溢流問(wèn)題，出水作為河道清潔補充水，改善生態(tài)環(huán)境。

今后將進(jìn)一步對適用于“海綿城市”的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行集成，與市政排水管網(wǎng)的系統合理銜接；提高該專(zhuān)利適用范圍；提高設計、施工、運行等關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng )新。希望結合正在編制的《合流制排水系統溢流污染控制技術(shù)規程》，重點(diǎn)將雨水積蓄、處理與回用等關(guān)鍵技術(shù)與該系統相結合，力爭形成一套具有實(shí)用性的CSO控制設計技術(shù)導則。

圖5 正在編制的地方標準

專(zhuān)利運用及保護

該項目的發(fā)明成果通過(guò)法律對知識產(chǎn)權進(jìn)行保護（國內有《專(zhuān)利法》）；目前已通過(guò)各種渠道推廣應用，與多家建設單位、設計單位、水工業(yè)網(wǎng)站及環(huán)保公司等建立聯(lián)盟，推廣這項發(fā)明技術(shù)。

效益分析

城鎮化在推動(dòng)經(jīng)濟高速發(fā)展的同時(shí)，也帶來(lái)了嚴重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。許多城市內澇頻發(fā)，面臨著(zhù)徑流污染、雨水資源大量流失、生態(tài)環(huán)境破壞等諸多問(wèn)題。2015年4月，我國首批16個(gè)海綿城市建設試點(diǎn)城市名單公布，中央財政設置200億元左右的專(zhuān)項補助資金，大力推進(jìn)海綿城市建設。2016年14個(gè)城市建設海綿城市。

隨著(zhù)海綿城市建設步伐的加快，北京、上海、廣州、武漢、南京、合肥、沈陽(yáng)、臨沂等城市已規劃通過(guò)建設調蓄設施來(lái)重點(diǎn)解決CSO溢流污染問(wèn)題等。該發(fā)明在海綿城市建設領(lǐng)域的市場(chǎng)份額將近一步擴大，有望創(chuàng )造1200億元的工程效益，大大節約工程建設費用，也將產(chǎn)生巨大的社會(huì )效益、環(huán)境效益與經(jīng)濟效益，同時(shí)這些技術(shù)的開(kāi)發(fā)與應用也更滿(mǎn)足不同CSO調蓄標準建設的不同要求。

2017年以來(lái)，國家又同步進(jìn)行黑臭河道治理推進(jìn)工作。調蓄處理的結合，河道溢流污染大大減少，河道水質(zhì)明顯改善，也將減少傳統調蓄占地及污水廠(chǎng)雨季運行壓力。

應用前景

實(shí)施雨水調蓄處理與資源化利用有助于我國海綿城市建設目標的實(shí)現，緩解我國城市內澇、水環(huán)境污染、水資源短缺的局面，提高水資源利用效率。隨著(zhù)城市人口的增加和水資源的短缺，水價(jià)的上漲將成為一種常態(tài)。所以回用雨水，作為低質(zhì)用水的來(lái)源替代自來(lái)水，在經(jīng)濟效益和環(huán)境效益上均具有一定優(yōu)勢?？晒澕s水資源；節省政府的投資費用；節省居民用水開(kāi)支；增加地下水補給量。

調蓄池的運行效益除了與年降雨情況密切相關(guān)，很大程度上還取決于調蓄池的運

行管理。針對試運行和運行期間發(fā)現的問(wèn)題，提出如下改進(jìn)措施：

1）盡快實(shí)現泵站和調蓄池的聯(lián)合調控

控制系統的完善是優(yōu)化調蓄池運行的保障。由于調蓄池進(jìn)水、放空等模式的啟動(dòng)均由泵站集水井水位控制，與泵站截流泵和放江泵的運行密切相關(guān)，因此，實(shí)現泵站和調蓄池的聯(lián)合調控不僅便于調蓄池的運行管理，更是提高運行效益的保障。

2）建立常規的水質(zhì)水量監測制度

積累完整有效的運行數據，包括泵站進(jìn)水水質(zhì)和水量，以此為基礎優(yōu)化調蓄池的運行，也為后續其它調蓄池的運行提供參考和指導。

3）泵站在運行管理中落實(shí)防汛和面源污染控制相結合的理念

調蓄池的合理運行對削減面源污染的量起著(zhù)關(guān)鍵的作用。某調蓄池共運行10次，有效調蓄量為57810m3，比設計的74000m3少22%，而泵站5次未使用調蓄池的放江中，有2次調蓄池是閑置的。因此，如合理運行調蓄池，則該調蓄池的調蓄水量應達到7400×12＝88800m3，比實(shí)際運行情況提高35%調蓄量。另外，由于合流排水管網(wǎng)管道沉積狀況較為嚴重，如在暴雨之前采取預抽空，將超出截流倍數的水質(zhì)較差的預抽空的水調入調蓄池，對提高調蓄池的運行效益，也有較大的幫助。

4）優(yōu)化合流污水系統的全線(xiàn)調度，提高調蓄池的運行效益

如何根據調蓄池的設置來(lái)調整合流污水系統全線(xiàn)的運行水位，以使區內調蓄池最大程度的發(fā)揮作用，是運行管理部門(mén)亟待解決的問(wèn)題。

總的來(lái)說(shuō)，加強調蓄池運行管理、優(yōu)化調蓄池運行模式，是發(fā)揮調蓄池環(huán)境效益的關(guān)鍵所在。

獲獎情況

本發(fā)明成果近5年先后支撐了多項獎勵。

1、海綿城市雨水集蓄處理利用關(guān)鍵技術(shù)及應用  2015.11 上海市技術(shù)發(fā)明三等獎

2、合肥市老城區初期雨水污染控制工程可行性研究  2014.12 上海市優(yōu)秀工程咨詢(xún)二等獎

3、海綿城市關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng )新與工程示范2018.4 上海市土木工程學(xué)會(huì )一等獎