智能截流井在惠州市城區(qū)截污治污工程中的應(yīng)用

譚建國,蔡桂安,余路路

(中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041)

1 概述

惠州市惠城區(qū)金山湖水位約為11.6 m，20年一遇洪水位約為13.8 m，根據(jù)管網(wǎng)布置，演達(dá)大道片區(qū)W-1.2截流井出水口標(biāo)高約為8.1 m。截流井排水為淹沒出流，與常水位高差約3.5 m，與20年一遇的洪水位高差約5.7 m。傳統(tǒng)截流井出水管道與外河水位高差較大，外河水出現(xiàn)波動時(shí)，大概率將出現(xiàn)外水倒灌的現(xiàn)象。老舊城區(qū)征地困難，調(diào)蓄池需要集中布置，部分截流井需要服務(wù)范圍較大。鑒于老舊城區(qū)用地問題及汛期降雨量較多，截流井選型至關(guān)重要。

2 傳統(tǒng)截流井形式

傳統(tǒng)截流井有槽式截流井、堰式截流井、堰槽結(jié)合式截流井，工程中需根據(jù)不同的情況設(shè)置不同形式的截流井。

2.1 槽式截流井

形式簡單，截流效果好，對上游影響小，也不影響下游溢流管排水能力，但是須降低溢流管的設(shè)計(jì)標(biāo)高，在設(shè)計(jì)管道高程受限制的情況下不適用。槽式截流井樣式見圖1所示。

2.2 堰式截流井

堰式截流井應(yīng)用廣泛，一般設(shè)于現(xiàn)狀合流污水管道上，不需要改變現(xiàn)狀管道的標(biāo)高，也不用降低截流管的高程。其優(yōu)點(diǎn)是能設(shè)置一定的溢流堰高控制截流量在一定的范圍內(nèi)。但工程實(shí)施的前提是截流管管底高程比實(shí)際合流管的現(xiàn)狀管底高程低，而且在現(xiàn)狀合流管道斷面較大時(shí)，槽式截流會導(dǎo)致現(xiàn)有結(jié)構(gòu)破壞，施工難度變大[1]。實(shí)際應(yīng)用中，溢流堰口上經(jīng)常被雜物堵塞，影響溢流排水。堰式截流井樣式見圖2所示。

圖1 槽式截流井示意

圖2 堰式截流井示意

2.3 堰槽式截流井

堰槽式截流井是一種主要的截流井形式，其井內(nèi)的溢流堰頂高程可以在其余結(jié)構(gòu)施工完畢后結(jié)合進(jìn)水量進(jìn)行確定[2]。堰槽式截流井樣式見圖3所示。

圖3 堰槽式截流井示意

3 智能截流井

智能截流井在傳統(tǒng)截流井的模式上增加閘門、雨量計(jì)、超聲波液位計(jì)裝置，安裝在露天的雨量計(jì)可以監(jiān)測降雨量，通過判斷雨流量大小，自動控制閘門的啟閉[3]。

晴天，液動限流閘門自動開啟，液動下開式堰門自動關(guān)閉，污水全部被攔截到截污管并流至污水處理廠[4]。

降雨開始后，初期雨水污染物含量依然較高，當(dāng)井內(nèi)的懸浮質(zhì)濃度SS超過設(shè)定的懸浮質(zhì)濃度時(shí)，液動下開式堰門自動調(diào)整到警戒水位(上游管道最高允許水位)相應(yīng)的開度。液動限流閘門的開度取決于水流的流量值，確保流入截污管的流量不會超過設(shè)定的流量值。

當(dāng)智能截流井內(nèi)水位超過警戒水位。井內(nèi)的懸浮質(zhì)濃度SS小于設(shè)定的懸浮質(zhì)濃度，液動限流閘門將自動關(guān)閉，液動下開式堰門開啟行洪，后期雨水可以排放到江河里。

智能截流井運(yùn)行原理示意見圖4～6。

圖4 智能截流井晴天運(yùn)行原理示意

圖5 智能截流井在初雨期運(yùn)行原理示意

圖6 智能截流井在雨水中后期運(yùn)行原理示意

智能截流井適用于出水管與常水位高差較大且截流井服務(wù)范圍大、服務(wù)范圍內(nèi)面源污染及下墊面較差的情況。

4 智能截流井與傳統(tǒng)截流井對比分析

智能截流井功能與其他傳統(tǒng)的截流井相比優(yōu)勢巨大(見表1)。

智能截流井的優(yōu)勢分析：

1) 智能截流井在截污管前安裝液動控制閘門，對流向污水處理廠的最大量能夠進(jìn)行控制，可以防止污水回流。傳統(tǒng)截流井不能控制截污管流量，且無法防止污水回流[5]。

2) 智能截流井的液動下開式閘門，可根據(jù)進(jìn)水量進(jìn)行調(diào)節(jié)截流高度，防止江河水倒灌。但傳統(tǒng)截流井只是固定堰，無法調(diào)節(jié)截流高度和防止污水回流。

3) 智能截流井采用水質(zhì)法、雨量法、時(shí)間法和水位法進(jìn)行控制，傳統(tǒng)截流井只是水位控制。

4) 智能截流井通過SCADA系統(tǒng)進(jìn)行智能化控制，傳統(tǒng)截流井只能控制單一設(shè)備，智能截流井可遠(yuǎn)程查看運(yùn)行狀態(tài)并控制[6]，更契合智慧水務(wù)的相關(guān)要求，可結(jié)合智慧水務(wù)技術(shù)，建成集動態(tài)信息采集、遠(yuǎn)程閘門監(jiān)視監(jiān)控、設(shè)施設(shè)備基礎(chǔ)信息管理、調(diào)度決策支持等功能于一體的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)排水系統(tǒng)的智能調(diào)度，為提升排水能力及應(yīng)急決策提供科學(xué)依據(jù)。

表1 截流井對比分析

5 運(yùn)行效果

惠州金山新城水環(huán)境項(xiàng)目，環(huán)湖城中村片區(qū)冰糖村A線全長為2 326.6 m，設(shè)有槽式截流井3座。受雨水影響，金山湖水位抬高，截流井出現(xiàn)湖水倒灌現(xiàn)象，沖擊現(xiàn)狀污水管線且截流井淤積現(xiàn)象嚴(yán)重。

演達(dá)大道片區(qū)截污管網(wǎng)全長為24 907.5 m，設(shè)有截流井25座，其中W-1.2設(shè)為智能截流井。W-1.2(智能截流井)運(yùn)行數(shù)據(jù)反饋顯示，智能截流井運(yùn)行情況良好，液動限流閘門及液動下開式堰門能按預(yù)期目標(biāo)自動開啟關(guān)閉，出水管COD值滿足設(shè)計(jì)要求，未出現(xiàn)洪水倒灌現(xiàn)象，減輕了雨水量過大沖擊污水管的現(xiàn)象。截流井運(yùn)行數(shù)據(jù)見表2。

表2 W-1.2(智能截流井)運(yùn)行數(shù)據(jù)

通過智能截流井的應(yīng)用,金山湖水質(zhì)得到了明顯改善。根據(jù)對金山湖周邊雨水排口的檢測,懸浮質(zhì)濃度SS值為123 mg/L，濃度滿足設(shè)計(jì)要求。降雨時(shí)通過智能截流井進(jìn)入污水截流干管的雨水量保持穩(wěn)定，減輕了雨水對截流干管的沖擊，證明智能截流井的使用對城市污染水體治理有顯著作用。

6 結(jié)語

智能截流井處于起步階段，但其在截污治污工程中承擔(dān)著重要作用，智能截流井在截污限流、防自然水體倒灌、防止截污管前淤泥堆積等功能上比一般截流井有著巨大的優(yōu)勢。其動態(tài)信息采集、遠(yuǎn)程閘門監(jiān)視監(jiān)控等功能極大便利了截流井的運(yùn)行及監(jiān)控，有效地解決了老舊城區(qū)征地困難、服務(wù)范圍廣的問題。