市政雨水泵站放江特征淺析及治理策略

丁 潔 李 松 袁文麒 陳 峰

(1.上海宏波工程咨詢管理有限公司，上海 201700； 2.上海韻水工程設計有限公司，上海 201700)

隨著上海市中心城區(qū)污水處理率的提高，上海市河道雖然經(jīng)過多年的水環(huán)境治理工作，水質有所好轉，但中心城區(qū)受納河道水質進一步改善受到限制，水體功能不能穩(wěn)定達到區(qū)劃標準，尤其是在泵站降雨放江前后，河道沿岸泵站附近河段因泵站短歷時高負荷的放江，時常產(chǎn)生間歇性黑臭現(xiàn)象[1]。據(jù)統(tǒng)計，上海市中心城區(qū)雨水泵站年放江量均較高，而2015年《上海市水污染防治行動計劃實施方案》明確提出2017年底前基本消除黑臭水體，2020年前基本消除喪失功能水體，作為污染源的泵站放江污染治理迫在眉睫。

泵站放江污染問題普遍存在，現(xiàn)階段國內主要通過旱流截污和構建調蓄池減少污染排放，但由于受資金和實施條件等的限制，同時缺少從源頭減量至排河終端處理的系統(tǒng)性研究，市政雨水泵站放江，特別是雨天放江污染問題仍然十分嚴重。國外目前主要通過雨洪控制和管理解決雨天放江，而對于泵站放江污染物控制研究較少。

本文根據(jù)相關運行記錄數(shù)據(jù)，對泵站放江水量及分布規(guī)律、放江污染物變化規(guī)律等進行簡要分析，以便為有效控制雨水泵站污染物放江提供依據(jù)和支撐。

1 排水系統(tǒng)特征

目前上海市排水模式按所屬區(qū)域包括了兩類，外環(huán)線以內區(qū)域以強排模式為主，其他區(qū)域則以自排模式為主；排水系統(tǒng)以分流制和合流制共存，截至2017年年底，全市已建合流泵站和雨水泵站規(guī)模約3 991 m3/s[2]。對于合流制排水系統(tǒng)，由于截流倍數(shù)低、現(xiàn)狀污水處理廠無處理雨天合流污水的能力，使截流的合流污水溢流排放，同時合流制雨天本身溢流也會對受納水體造成嚴重的污染；分流制系統(tǒng)由于存在雨污混接，導致旱流放江現(xiàn)象，目前主要通過設置截流設施來控制旱流放江，但造成雨天時溢流的雨污混合水進入水體污染河道?？傮w來說，因雨天放江對受納水體產(chǎn)生的污染不容忽視。

2 放江類型、放江量及月放江規(guī)律

根據(jù)調查目前泵站放江的類型主要包括：旱流放江、試車放江、檢修放江、施工配合放江及降雨放江，降雨放江為主要的放江類型，其余放江類型放江量占比較低。

根據(jù)市政雨水泵站的運行記錄，雨水對受納水體的污染負荷較大。對于合流泵站，服務面積越大，降雨放江量越高；對于分流泵站，由于系統(tǒng)之間聯(lián)通、系統(tǒng)內存在雨污混接、泵站運行水位不同等，降雨放江量無明顯的規(guī)律。

根據(jù)對泵站月放江量規(guī)律的分析，表現(xiàn)為與降雨量分布規(guī)律相似：2017年泵站月放江總量較高的月份主要分布在7月～12月，SS，COD，氨氮，TP放江總量跟放江水量有同樣的規(guī)律；2016年泵站放江總量較高的月份主要分布在4月～7月，9月，10月，基本與2016年月降雨量分布規(guī)律相似；2015年泵站放江總量較高的月份主要分布在2月～5月，7月，8月，基本與2015年月降雨量分布規(guī)律相似。

可以看出放江量較大的月份主要在汛期的多雨季節(jié)，同時也說明泵站放江主要由降雨引起，降雨量大時，放江量也相對較高。

3 雨天放江水質特征

3.1 泵站雨天放江水質范圍

1)合流泵站。對合流泵站多次放江COD均值統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)大部分合流泵站COD均較高，COD平均濃度為250 mg/L左右。同時對合流泵站放江次數(shù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，放江水量較大泵站的放江次數(shù)較多；無回籠水設施泵站的放江次數(shù)多。

可以看出，泵站放江污染負荷超出地表水環(huán)境質量標準中的Ⅴ類標準，直接排放會對受納水體造成污染，需采取相應的治理措施。

2)分流泵站。統(tǒng)計分流泵站多次放江COD均值，COD平均濃度在200 mg/L左右，雖稍低于合流泵站，也低于生活污水水質，但放江水質仍不容樂觀，同樣會對受納水體產(chǎn)生較大的污染。

同時對分流泵站放江次數(shù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)，同樣是放江水量較大的泵站放江次數(shù)較多，無截流設施的泵站放江次數(shù)較多，故需要通過相應的措施以削減放江次數(shù)及放江量。

3.2 放江污染物的變化規(guī)律

1)分流泵站。上海分流制系統(tǒng)地區(qū)因歷史原因大部分存在雨污水管道混接的情況，分流制系統(tǒng)在低降雨強度時，通過截流泵截流混合污水，不放江，從而使徑流攜帶的污染物更容易在管道中沉積。

分流泵站雨天放江水質在不同降雨類型時，放江污染物濃度相差較大，初步推斷與降雨強度、降雨歷時及降雨引起的對管道沉積物的沖擊、地表徑流、混接混排污水性質等有關；污染物放江規(guī)律主要表現(xiàn)為：放江污染物SS，COD，TP隨放江時間的變化規(guī)律相似；長歷時大雨時放江污染物COD，SS，TP，氨氮的濃度因稀釋作用較小；短歷時強降雨、大暴雨時，放江污染物COD，SS，TP，氨氮的濃度顯著升高，污染較嚴重；中雨時放江污染物COD，SS，TP，氨氮的濃度因沖刷作用相對較高；小雨時因沖刷作用有限，污染物COD，SS，TP，氨氮濃度較低；連續(xù)降雨，污染物濃度有降低趨勢；大多數(shù)降雨類型下，雨天放江末期污染物濃度仍無明顯改善，推測主要是因為在放江過程中對管道沉積物的不斷沖刷。

2)合流泵站。合流泵站溢流頻率受降雨類型的影響，一般在長歷時小雨、中雨、短歷時強降雨及暴雨時開泵放江。不同降雨類型時，溢流污染物放江規(guī)律相差較大，初步推斷與降雨強度及降雨歷時引起的對管道沉積物的沖擊及地表徑流、污水來水性質等有關。

合流泵站雨天放江時，溢流污染物濃度受降雨量的影響沒有分流泵站顯著；不同泵站在同一雨天的溢流污染物濃度相差較大；非汛期由于降雨量小，污染物更容易在地表和管道中沉積，使得放江污染濃度相對高于汛期[3]；在放江過程中，隨雨天放江時間的增長，溢流污染物濃度一般無明顯的降雨峰值，且放江末期污染物濃度無明顯的改善，仍高于地表Ⅴ類水的標準。

3.3 不同排水系統(tǒng)旱天截流水質與雨天放江水質比較

根據(jù)相關運行記錄數(shù)據(jù)，合流泵站雨天放江SS，COD，TP，氨氮均值稍高于分流泵站雨天放江SS，COD，TP，氨氮均值或相近，這主要是因為雨水泵站均存在大量混接混排污水以及旱天污水、地表徑流造成的管道沉積物污染。

對合流泵站，雨天放江污染物濃度略高于旱天截流污染物濃度或相近，這與雨水對管道內沉積物的沖刷作用、地表徑流污染及污水來水性質等有關；分流泵站放江污染物濃度則高于旱天截流水質，這是因為分流制系統(tǒng)在截流運行模式下攜帶的污染物更容易在管道中沉積，當降雨量增大時，雨水泵啟動，管道中沉積物或泵站前池的沖刷作用也增強。

4 市政雨水泵站放江治理措施

1)完善泵站相關設施。部分泵站無回籠設施，存在泵站試車放江情況；部分泵站無截污設施，存在旱天放江的現(xiàn)象；某些泵站由于建設年代較早，設施老化嚴重，設施未完全發(fā)揮作用；為了避免因泵站設施不足所產(chǎn)生的放江，需完善相關的設施，并對設施老化嚴重的泵站進行相應的改造，保證設施的正常運行。

由于存在雨污混接、污水系統(tǒng)不完善等問題，部分泵站現(xiàn)狀截污能力不足，故需提高截流能力，必要時對截流雨污水進行就地處理，以改善系統(tǒng)污染負荷較重的情況。

2)整治雨污混接。目前上海市普遍存在不同類型的雨污混接現(xiàn)象，自2015年開展雨污混接改造工作以來，雖有進展，但因工程量大、實施難度大目前未能全部改造完成，故仍需對管網(wǎng)進行雨污混接改造，如：對于沿街商鋪混接，應進行管理取締或納管；對企事業(yè)單位混接進行執(zhí)法；對市政及居住小區(qū)混接進行管網(wǎng)改造；以減少混接污水量，避免混接污水等放江。

3)改善排水系統(tǒng)相互連通情況。排水系統(tǒng)由于種種原因普遍相互連通，致使泵站的溢流頻率及放江負荷相互產(chǎn)生較大影響。系統(tǒng)C因與附近排水系統(tǒng)相互連通，使其實際服務面積遠大于設計服務面積，旱天高水位運行，在其降雨放江結束后，泵站內水位在短時間內再次上升至高水位，同時相連通排水系統(tǒng)則因系統(tǒng)C水位升高，可能會產(chǎn)生放江現(xiàn)象。故應對相互連通的管網(wǎng)進行改造，如通過建立管網(wǎng)模型，優(yōu)化泵站之間運行水位，使其發(fā)揮正常的防汛功能。

4)控制泵站放江量。因泵站所處區(qū)域、服務面積、截污能力等的不同，不同的泵站放江量相差較大，對放江量較大的泵站，在完善泵站相關設施的基礎上，通過控制泵站運行水位等控制放江量；或通過采用末端輔助設施如調蓄池等，以進一步降低放江污染負荷。

5)優(yōu)化泵站運行水位。由于大部分泵站采取高水位運行方式，使排水系統(tǒng)管道實際調蓄能力顯著降低，同時在汛期降雨前因水位較高還需預抽空放江為降雨防汛做準備，因此可通過低水位運行，提高系統(tǒng)管道調蓄能力，減少預抽空水量，以降低放江污染負荷。

6)加強系統(tǒng)管道清淤。提高機械化養(yǎng)護程度，加大排水口、管道、檢查井、截流井淤積物的清通，減少淤積物進入泵站的量，以減低放江污染負荷；有研究表明也可通過截流回籠耦合來清除泵站前池沉積物[4]；同時應對清洗尾水采取相應的處理設施。

除上述措施外，還可以從以下幾點做參考：1)改善區(qū)域綜合環(huán)境質量，及時清撈雨水口、改進街道清掃方法，禁止垃圾進入雨水管道；加強檢查井、雨水口防臭及垃圾截污裝置的運用；2)倡導建立生態(tài)型城市，提高綠化率；3)加強排水系統(tǒng)設施的運維管理，如：提高管道疏通頻率、加強排水戶的監(jiān)管等；4)提高排水管網(wǎng)養(yǎng)護標準；5)借鑒國內外成熟的末端處理技術等均是可行的治理措施。

5 結語

泵站放江污染已成為制約水環(huán)境污染改善的重要原因之一，本文在簡要分析泵站放江水量及水質特征的基礎上，提出泵站放江污染的控制對策，為相關技術研究的發(fā)展提供參考。

泵站放江原因復雜多樣，僅通過單一的治理措施難以解決該問題，不僅對泵站放江進行監(jiān)管，更需要從源頭加強排水系統(tǒng)的管理建設，控制水體污染。