智慧截流井在黑臭河道治理中的應(yīng)用

程明濤，景 帥，張萬里

（無錫市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 無錫214072）

0 引 言

目前我國正在大力推進(jìn)城市黑臭水體治理工作。《城市黑臭水體整治工作指南》提出了“控源截污、內(nèi)源治理；活水循環(huán)、清水補(bǔ)給；水質(zhì)凈化、生態(tài)修復(fù)”的基本技術(shù)路線，其中“控源截污”是黑臭水體治理的基礎(chǔ)與前提。源頭控制是黑臭水體治理中最有效的工程措施，截污納管設(shè)置的合理與否將直接關(guān)系到后續(xù)技術(shù)措施的選擇與成效[1-2]?；谖覈鞘信潘F(xiàn)狀，合流制在一定時(shí)期內(nèi)還會(huì)存在，在目前合流制和分流制并存的狀態(tài)下，對(duì)合流制排水進(jìn)行截污納管是黑臭水體治理中廣泛采用的一種方法。截流井是整個(gè)截留系統(tǒng)的核心構(gòu)筑物，目前存在的截流井根據(jù)其形式分為堰式截流井、槽式截流井、堰槽結(jié)合式截流井，但都存在一定缺陷，很難把截流量控制在恒定的數(shù)值，導(dǎo)致水廠進(jìn)水水質(zhì)偏低，影響到污水處理廠的正常運(yùn)行及處理效果。本文通過工程實(shí)例介紹了智慧截流井在污水截污納管中獨(dú)特的作用，其獨(dú)特的構(gòu)造實(shí)現(xiàn)了截流井截流量的恒定，也減輕了下游城市污水處理廠的沖擊負(fù)荷。

1 截流井的主要形式

截流井是截留系統(tǒng)中的關(guān)鍵構(gòu)筑物，系統(tǒng)通過截留旱季污水和一部分初期雨水，同時(shí)把超出截留量的合流污水排入水體。截流井是截流干管上最重要的構(gòu)筑物。目前廣泛應(yīng)用的截流井根據(jù)結(jié)構(gòu)形式主要有堰式截流井、槽式截流井、堰槽結(jié)合式截流井[3-5]。

1.1 堰式截流井

井內(nèi)設(shè)有堰的截流井，堰有正堰、斜堰、曲線堰、側(cè)堰之分。堰式截流井構(gòu)造如圖1 所示。旱季污水或初期雨水被截流堰截流，通過側(cè)邊截流管進(jìn)入污水系統(tǒng)。截流堰高度根據(jù)截流量和下游河水標(biāo)高綜合確定。堰式截流井能夠有效防止河水倒灌，但是會(huì)影響行洪，因此適用于截流初期雨水量較小、排放口相對(duì)位置較低需要防止下游倒灌、下游河水位較高需要防倒灌、污水管道埋深較淺等情況。

圖1 堰式截流井

1.2 槽式截流井

槽式截流井構(gòu)造如圖2 所示。截污管設(shè)計(jì)水面或管頂?shù)陀诤狭鞴芄艿?，污水或者初期雨水通過底部流槽進(jìn)入截污管道。因未設(shè)置截流堰，雨天時(shí)槽式截流井完全不影響行洪，但也不能防止河水倒灌。因此槽式截流井適用于截流雨水、洪水流量較大、排放口相對(duì)位置較高而河水位較低等情況。

圖2 槽式截流井

1.3 堰槽結(jié)合式截流井

井內(nèi)同時(shí)設(shè)有堰槽的截流井，堰槽結(jié)合式截流井兼有槽式井和堰式井的優(yōu)點(diǎn)，既考慮合流管道的行洪，又兼顧下游反倒灌。堰槽結(jié)合式截流井常見形式有以下兩種：普通堰槽式截流井和跳躍式截流井。其中跳躍式截流井適用于下游河（海）水位較低的場合，而普通堰槽式截流井適合現(xiàn)狀合流管道的截流改造（見圖3）。

圖3 堰槽結(jié)合式截流井

2 智慧截流井簡介

按照截流管理原則，排放雨水、污水或雨污混合水時(shí)，截流井的截流水量應(yīng)該是恒定的，與調(diào)蓄池、水流通道、附屬設(shè)施、水處理設(shè)備中的攔蓄水位無關(guān)。從以上三種主流截流井的描述中可以看出，普通截流井在截流過程中，截流量隨著截流井內(nèi)水位的升高而增加，變化趨勢(shì)幾乎呈線性增長[6]，容易對(duì)下游污水處理廠造成沖擊，對(duì)污水廠的運(yùn)行管理帶來困難。

智慧截流井即是在截流井中用浮控調(diào)流閥來實(shí)現(xiàn)截流污水的功能，同時(shí)保持截流量恒定。浮球控制調(diào)流閥依靠閥門上安裝的浮球位置變化（浮球能夠左右或前后擺動(dòng)）來感知水位變化，由于閥體特殊的水力曲線切割形狀，可以在不同水位條件下通過具有特殊水力曲線切割的閥體開啟度變化得到一個(gè)恒定的設(shè)計(jì)流量，控制精度在3%～6%。該閥門不依靠電力，自動(dòng)運(yùn)行、安全可靠。

進(jìn)水流量不同時(shí)，智慧截流井也會(huì)有不同的工作模式。當(dāng)進(jìn)水管道流量較小時(shí)，水位較低，水流從污水管道排出，限流閥處于開啟狀態(tài)（見圖4）。當(dāng)進(jìn)水流量較大時(shí)，水位升高，限流閥浮力作用逐漸上升，閥門自動(dòng)管道到一定狀態(tài)，少量污水從污水管道流出，隨著水位繼續(xù)上升，大量水流通過溢流堰從出水管道排出（見圖5）。

圖4 小流量狀態(tài)時(shí)智慧截流井的運(yùn)行工況

3 工程應(yīng)用

位于靖江市靖城街道某條河道長約400 m，寬6 m，周邊住宅小區(qū)密集、人口眾多。河道附近部分住戶為實(shí)施雨污分流，調(diào)查發(fā)現(xiàn)，老橫港沿途有排污口20 多個(gè)，部分居民未經(jīng)處理的生活污水直接排入河道，造成河道水質(zhì)常年處于富營養(yǎng)狀態(tài)，河水發(fā)黑，有臭味，河道淤積嚴(yán)重，淤積最深處達(dá)2.2 m，嚴(yán)重影響了周邊居民的生活。經(jīng)過多年發(fā)展，河道起端已經(jīng)嚴(yán)重淤塞，且有一根DN1500 的合流管道，周邊居民生活污水未經(jīng)處理直排河道，造成嚴(yán)重污染。為響應(yīng)相關(guān)政策要求，當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門啟動(dòng)了黑臭河道整治計(jì)劃。作為治理計(jì)劃中的第一步，控源截污被提上了日程。

圖5 大流量狀態(tài)時(shí)智慧截流井的運(yùn)行工況

和大部分老城區(qū)合流制排水改造一樣，該區(qū)域改造面臨著諸如土地開發(fā)強(qiáng)度大、地表硬化率高、建筑密度較大、周邊環(huán)境復(fù)雜、改造施工難度大、鄰近污水主干管與合流管標(biāo)高不協(xié)調(diào)、截留污水無法自流接入等一系列問題。因此該工程因地制宜、另辟蹊徑，直接在合流制管道出水口截污，采用智慧截流井+一體化泵站模式（見圖6）。在合流起端采用浮控閥控制截流量，然后通過一體化泵站將污水提升至周邊污水干管。整個(gè)工程將截流井與一體化泵站合建，浮控閥控制污水管道進(jìn)水量，一體化泵站沉井中預(yù)留溢流雨水通道，末端安裝拍門，防止河水倒灌。整個(gè)工程將智慧截流井、一體化泵站、出水拍門有機(jī)結(jié)合在一起，結(jié)構(gòu)緊湊，通過沉井一體成型，減少了占地，整體尺寸僅為5.0 m×3.0 m，也加快了施工進(jìn)度，整個(gè)施工過程僅用時(shí)一個(gè)半月。為整條河流的控源截污起到了良好的示范作用，為該河流黑臭水體治理的下一步工作奠定了良好的基礎(chǔ)。同時(shí)由于智慧截流井獨(dú)特的結(jié)構(gòu)形式，使得雨季時(shí)通過截流井進(jìn)入污水截流干管的雨水量也能保持恒定，避免了沖擊負(fù)荷，保證了下游污水泵站和污水處理廠的正常運(yùn)行。

圖6 智慧截流井和一體化泵站的組合

4 結(jié) 語

黑臭水體的治理是一項(xiàng)長期而艱巨的任務(wù)。在源頭上對(duì)污染進(jìn)行有效控制，對(duì)黑臭水體進(jìn)行外部污染源攔截，是治理黑臭水體中的基礎(chǔ)工作。智慧截流井充分利用了原有合流管，避免了大量復(fù)雜、艱難的政策處理工作，既減少了在城市道路上敷設(shè)污水管對(duì)道路交通及周圍居民生活的影響，同時(shí)保持了截流量的恒定，為下游城市污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行創(chuàng)造了良好條件，又節(jié)約了大量投資，解決了黑臭水體治理工作的第一步。通過和一體化泵站組合系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，使控源截污工作因地制宜，為黑臭水體的治理奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。