合流制管網(wǎng)溢流溢流污染特征

合流制管網(wǎng)溢流溢流污染特征：以北京沙河水庫(kù)流域?yàn)槔?內(nèi)容提要簡(jiǎn)介合流制溢流污染特征結(jié)論與建議致謝23城市排水系統(tǒng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，主要由排水管網(wǎng)和污水處理廠組成。城市排水系統(tǒng)分流制排水系統(tǒng)合流制排水系統(tǒng)完全分流制不完全分流制直排式合流制截留式合流制完全處理式合流制城市排水管網(wǎng)統(tǒng)計(jì)地區(qū)城市合流管道長(zhǎng)度/km合流管道長(zhǎng)度/km合流管道長(zhǎng)度/km管道長(zhǎng)度/km合流管道占比/%分流管道占比/%華北北京6621606163739051783石家莊789817501809496唐ft2312497762048199邯鄲575596081224595保定53242429724793東北齊齊哈爾7112256375298西北西寧4501701878075644靈臺(tái)775193763寧夏113842911288華東上海12283897281779421387合肥45169811342877298蘇州1118119291332233565張家港822553586951288華南桂林13246195457397泉州15102102219793三明69818967228武夷f南重慶10353676377684861288昆明220961424584852麗江3032080430793合流制排水系統(tǒng)簡(jiǎn)介：城市排水系統(tǒng)合流制排水系統(tǒng)(Combined

SewerSystem,

CSS)是城市排水系統(tǒng)的重要組成部分，包括雨水、污水合流制管網(wǎng)收集系統(tǒng)和末端控制系統(tǒng)，用以收集、運(yùn)輸和處理雨水和污水，最終退水到受納水體。合流制排水系統(tǒng)采用單一的管道系統(tǒng)，將徑流雨水、生活污水甚至工業(yè)廢水混合在同一套管道中進(jìn)行收集、運(yùn)輸和溢流排放。簡(jiǎn)介：合流制排水管道現(xiàn)狀4英國(guó)：2015年排水管道的總長(zhǎng)為3.23×105km，雨污合流管道占比70%；德國(guó)：2010年排水管道長(zhǎng)達(dá)5.40×105km，其中雨污合流管道、污水管道和雨水管道分別為46%、33%和21%；日本：雨污合流管道占排水管道長(zhǎng)度的70%左右，其中東京的占比為83%，大阪的占比高達(dá)97%；美國(guó)：采用合流制排水管道的州有32個(gè)，其中絕大多數(shù)分布在美國(guó)的東北部和五大湖；中國(guó)：2016年我國(guó)城市排水管道長(zhǎng)度達(dá)到5.57×10'

km，其中雨污合流管道東部、中部、西部、東北地區(qū)占比14.05%、25.88%、19.04%、38.93%。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)城市合流制管網(wǎng)占比明顯較低，得益于我國(guó)城市建設(shè)的后發(fā)優(yōu)勢(shì)。早期的城市污水管道以合流制為主，形成了目前城市核心區(qū)合流制管網(wǎng)占比較高的現(xiàn)狀，囿于改造難度和成本，合流制管網(wǎng)仍將長(zhǎng)期存在。合流制溢流（CombinedSewer

Overflows,

CSOs）污染在降雨或融雪期條件下，雨水/融雪水形成的徑流進(jìn)入合流制管網(wǎng)系統(tǒng)，導(dǎo)致流量超過(guò)合流制排水管網(wǎng)系統(tǒng)的截留能力，部分雨污混合流量溢流直排到城鎮(zhèn)水體，對(duì)城鎮(zhèn)建成區(qū)地表水環(huán)境造成沖擊污染。簡(jiǎn)介：合流制管網(wǎng)溢流污染56CSOs污染來(lái)源合流制管網(wǎng)主要收集城鎮(zhèn)廢水，包括徑流雨水、生活污水甚至工業(yè)廢水等。CSOs污染的三個(gè)主要來(lái)源：①降雨徑流；②生活污水；③管道沉積物，其中合流制管道沉積物是CSOs污染的重要來(lái)源，占比約30%以上合流制管網(wǎng)溢流污染來(lái)源、特性與影響地點(diǎn)累積降雨量(mm)流量(m3/h)污染物濃度值（EC、FC：CFU/L

；其他：mg/L）參考文獻(xiàn)TSSCODBOD5TPTNPbZnCuECFC紐約--25280.426.60.63.30.04310.1030.02681360073000[29]巴黎6.2-279432158--250.1881.4670.16--[30]韓國(guó)大田-273137339512913160.213----[31]西班牙33132823291232.222.80.00569---[25]斯洛伐克--4304451752.616.8<0.20.57<0.5-130[32]上海27.9-6846142183.029.8-----[33]北京26.6-579675--2.426.5-----[34]昆明26.9-449208--3.025.9-----[35]V類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)*----40100.42.00.12.01.040000-[36]CSOs污染特性①水質(zhì)特性：污染物濃度高。北京市CSOs的COD超標(biāo)17倍，總磷超標(biāo)6倍；②水量特性：瞬時(shí)性和間歇性；③水質(zhì)與水量間的關(guān)系：初始沖刷效應(yīng)（firstflush），初始階段污染物的負(fù)荷相對(duì)較高。CSOs污染影響1）導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化；2）破壞水體生態(tài)結(jié)構(gòu)；3）影響受納水體的觀賞價(jià)值；4）危害公共健康；5）制約整個(gè)城市的可持續(xù)發(fā)展。主要是減少進(jìn)入合流管道系統(tǒng)的徑流量，從而改善CSOs的水質(zhì)和水量。海綿城市、低影響開(kāi)發(fā)存在的問(wèn)題：合流制溢流污染管理體制欠缺或落實(shí)不到位。是從管道設(shè)計(jì)的角度來(lái)改善CSOs的污染狀況。存在的問(wèn)題：改建工作量大，耗時(shí)耗力，費(fèi)用高。設(shè)置中間調(diào)蓄設(shè)施能夠有效的削減洪峰流量，降低下游合流制干管以及截流泵站的設(shè)計(jì)容量，相當(dāng)于提高了系統(tǒng)的截流倍數(shù)，從而達(dá)到減輕CSOs污染的目的。存在的問(wèn)題：造價(jià)太高。CSOs污水凈化處理技術(shù)用于減少排入水體的污染物負(fù)荷量，去除的物質(zhì)包括可沉淀固體、漂浮物、細(xì)菌等。存在的問(wèn)題：控制技術(shù)有待豐富，控制效果有待提高。常用控制措施7參考?獻(xiàn)：AGENCY

U

S

E

PA.

Environmental

Protection

Agency.

Low

impact

development(LID),

a

literature

review

.2000.無(wú)論是源頭徑流量削減還是提高管道截流倍數(shù)和增設(shè)調(diào)蓄池等措施，在雨量較大條件下都不能確保避免

CSOs污染。合流制管網(wǎng)溢流污染控制市域綠色空間結(jié)構(gòu)規(guī)劃一屏三環(huán)五河九楔河湖水系綠色生態(tài)走廊逐步改善河湖水質(zhì)，保障生態(tài)基流，提升河流防洪排澇能力，保護(hù)和修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)，加強(qiáng)濱水地區(qū)生態(tài)化治理，營(yíng)造水清、岸綠、安全、宜人的濱水空間。北京城市總體規(guī)劃(2016年-2035年)8水環(huán)境：改善河湖水質(zhì)到2018年年底全面消除全市黑臭水體，到2020年基本實(shí)現(xiàn)重要江河湖泊水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率由現(xiàn)狀約57%提高到77%。到2035年全市重要江河湖泊水功能區(qū)水質(zhì)達(dá)標(biāo)率達(dá)到95%以上，逐步恢復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)功能水資源：保障生態(tài)基流，提升河流防洪排澇能力加強(qiáng)河湖水系及周邊環(huán)境綜合整治，提高水系連通性，恢復(fù)河道生態(tài)功能，構(gòu)建流域相濟(jì)、多線連通、多層循環(huán)、生態(tài)健康的水網(wǎng)體系水生態(tài)：保護(hù)和修復(fù)水生態(tài)系統(tǒng)加強(qiáng)濱水地區(qū)生態(tài)化治理逐步恢復(fù)河濱帶庫(kù)濱帶自然生態(tài)系統(tǒng)，改善河岸生態(tài)微循環(huán)，提高自凈功能一?研究背景北京城市總體規(guī)劃(2016年-2035年)9北運(yùn)河（北京段）水系示意圖北運(yùn)河：北京市五大水系中唯一發(fā)源于北京且干流常年有水的河流，是北京市平原流域面積最大的水系。北運(yùn)河上游流域（北關(guān)閘以上）水系長(zhǎng)度300公里，主河道長(zhǎng)47.5

km，全流域有13條支流，流域面積為2478

km2。北運(yùn)河流域是北京市人口最集中、產(chǎn)業(yè)最聚集、城市化水平最高的流域，流域內(nèi)人口占全市的70％以上GDP占全市80％以上北京中心城區(qū)90%的排水任務(wù)北運(yùn)河流域（北京段）概況2018201310北運(yùn)河各排水口類(lèi)別和數(shù)量對(duì)比（2014年）合流制溢流污染問(wèn)題水質(zhì)指標(biāo)超標(biāo)排水口數(shù)量/個(gè)超標(biāo)排水口比例/%溫度23.8溶解氧1834.0pH11.9氨氮4584.9BOD54075.5COD4686.8北運(yùn)河排水口超標(biāo)情況統(tǒng)計(jì)沙河水庫(kù)

重要關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，排污口33個(gè)，其中25個(gè)排污口排污量大于50m3/d

，溢流污染對(duì)沙河水庫(kù)帶來(lái)的污染不容小覷。初步估計(jì)在下雨時(shí)，污染貢獻(xiàn)可達(dá)20%左右。北運(yùn)河流域（北京段）排水口1112北運(yùn)河(沙河段)的CSOs污染特征？合流制管網(wǎng)廢水溢流入庫(kù)是庫(kù)區(qū)上游南沙河和北沙河突出的瞬時(shí)污染源。溢流入庫(kù)的污染負(fù)荷，

占到汛期的一半以上；水量貢獻(xiàn)約20-35%。COD、氨氮污染主要集中在沙河水庫(kù)南區(qū)和北區(qū)的城鄉(xiāng)結(jié)合部合流制管網(wǎng)溢流，

輸入負(fù)荷量占庫(kù)區(qū)點(diǎn)源入河污染負(fù)荷的19.45%、8.51%。底數(shù)不清，精準(zhǔn)控制缺乏科學(xué)依據(jù)1970-2017年降水量低于多年平均值6.1%，低于建國(guó)以來(lái)平均值8%降水主要集中在6~9月，平均占年降水量的80.9%強(qiáng)降雨好發(fā)于七下八上，10mm/h以上強(qiáng)降雨年均1.7次北京降水演變特征-10 2 4810120100200300400500降雨量月度分布

mm6降水月份0100200300400500月均降雨量

mm13降雨好發(fā)于20:00，時(shí)變異系數(shù)1.68典型雨強(qiáng)<3mm/h，上限<6mm/h北京降水演變特征-214152015-2018年降雨間隔主要分布在0-10天之間，強(qiáng)度較大的降雨分布在這個(gè)區(qū)間255075200150Therainfallvalue

(mm)0-56-1011-1516-20>2005 1015

20Timeinterval

(d)Fig.5Therainfalldistributioninvariousintervalsfor

2015—2018北京沙河水庫(kù)流域降水特征2015-20182018年7月份降雨達(dá)到4mm時(shí)開(kāi)始溢流，累積降雨量12mm，管道總流量的大小主要取決于降雨強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，從降雨開(kāi)始到發(fā)生溢流所用時(shí)間約為2.5h沙河水庫(kù)溢流污染?水量解析16溢流流速高峰的個(gè)數(shù)與降雨強(qiáng)度高峰的個(gè)數(shù)一致，并且一般溢流流速峰值滯后于降雨強(qiáng)度峰值30-40分鐘；CSOs污水水量主要受到降雨類(lèi)型的影響。17沙河水庫(kù)溢流污染?水量解析典型合流制溢流口的SS和濁度平均濃度均高于其他三類(lèi)的濃度其他常規(guī)指標(biāo)跟標(biāo)準(zhǔn)相比較，超標(biāo)嚴(yán)重As超標(biāo)38倍，Cd超標(biāo)13倍，Cr超標(biāo)7倍，F(xiàn)e

超標(biāo)67倍，Mn超標(biāo)70倍，Pb超標(biāo)4.7倍，Se超標(biāo)33倍，Zn超標(biāo)7倍采樣點(diǎn)SS濁度色度NH3-NTNTCOD磷酸鹽TP所有排口均值101.69452811.54315.752941.0252.038典型合流制溢流口均值162.311865517.54720.4321261.4332.68邊溝均值139.810557919.70121.9751341.7672.81排干均值136.710156216.30819.4101341.3032.53再生水廠出流均值138.210357118.00420.6931341.5352.67V類(lèi)地表水標(biāo)準(zhǔn)22400.4沙河水庫(kù)溢流污染?水質(zhì)解析18凱氏氮的主要來(lái)源為生活污水COD主要來(lái)源于管道沉積物 氨氮的主要來(lái)源為徑流雨水TP主要來(lái)源于管道沉積物沙河水庫(kù)溢流污染?水質(zhì)解析19溢流污染高峰持續(xù)約0.5小時(shí)降水量超過(guò)12mm后1小時(shí)開(kāi)始溢流，隨之出現(xiàn)污染高峰沙河水庫(kù)溢流污染?水質(zhì)及水量解析20CSOs污染的污染物溯源