雨水口截污掛籃和球形垃圾攔截器削減泵站放江污染物研究

李 臻，陳 忱

（上海市排水管理處，上海市200001）

0 引 言

近年來，城鎮(zhèn)污水集中處理迅速推廣，城市水環(huán)境得到明顯改善。但是，城市部分中小河道的黑臭現(xiàn)象仍然存在，排水泵站雨天放江后，河道黑臭現(xiàn)象反復發(fā)生，且難以根治，影響了河道附近居民的生活質量，雨天后，關于河道黑臭的投訴有明顯增多。2015 年4 月，中共中央國務院提出《關于加快推進生態(tài)文明建設的意見》，2016 年12 月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)《關于全面推行河長制的意見》。為貫徹落實國務院《水污染防治行動計劃》，切實推進《上海市水污染防治行動計劃實施方案》，進一步改善全市水環(huán)境質量，上海市制定了《關于加快本市城鄉(xiāng)中小河道綜合整治的工作方案》，用于指導中小河道黑臭整治工作。方案指出：混接污水和初期雨水通過雨水泵站放江是影響中心城區(qū)河道污染的重要因素之一。

1 垃圾攔截器設置的必要性

根據(jù)《2017 年上海市環(huán)境狀況公報》，上海市水環(huán)境質量總體有所改善，氨氮和總磷污染問題有所緩解，但仍為主要污染指標。2017 年，全市地表水環(huán)境質量較2016 年有總體所改善。與2016 年相比，全市主要河流劣Ⅴ類斷面比例下降了15.9 個百分點，其中水質達到Ⅱ至Ⅲ類的占23.2%，達到Ⅳ至Ⅴ類的占58.7%，劣Ⅴ類占18.1%。主要污染指標為氨氮和總磷，氨氮、總磷平均濃度分別下降了28.0%和22.0%。上海市近年來不斷加大截污、治污力度，地表水環(huán)境質量持續(xù)改善，但離“水清、岸綠、河暢、景美、怡人”的最終目標仍有很大距離。河道水質持續(xù)改善遭遇瓶頸，主要水質指標不能穩(wěn)定達到水功能區(qū)標準，尤其降雨后，河道沿線雨水泵站放江后，附近河段仍時常出現(xiàn)黑臭現(xiàn)象，究其原因，主要是城區(qū)以泵站放江為主要形式的雨天面源污染。

隨著上海市對雨污混接的大力整治，排水泵站雨天放江造成河道黑臭的問題得到了一定程度上的緩解。但是，雨污混接現(xiàn)象不僅存在于排水管網(wǎng)中，通過雨水口進入雨水管網(wǎng)的污染物也不在少數(shù)，諸如菜市場、洗車店、灑水車等都會將污染物帶入雨水管網(wǎng)中。污染物旱天積聚在雨水管網(wǎng)中，只要一下雨，就會隨著初期雨水通過雨水泵站一同進入到河道中?？萑~、塑料袋、舊衣物、蔬菜葉等垃圾漂浮于水面，散發(fā)著臭氣。

為了防止污染物進入河道產(chǎn)生二次污染，有必要在源頭對污染物進行攔截削減，在一定程度上改善河道水質。2018 年初，相關單位以部分區(qū)域為試點，研究安裝了雨水口截污掛籃和球形垃圾攔截裝置。研究結果表明，安裝雨水口截污掛籃和球形垃圾攔截器能夠有效削減進入泵站的垃圾量，降低了泵站放江造成的河面污染。

2 垃圾攔截器介紹

2.1 雨水口截污掛籃

雨水口截污掛籃分平式和立式兩種，平式雨水口截污掛籃由托架和截污掛籃組成；立式雨水口截污掛籃由不銹鋼托架、懸掛繩、導流板和截污掛籃等組成[1]。截污掛籃安裝如圖1 所示。

圖1 截污掛籃安裝示意圖

雨水口截污掛籃通過托架安裝于雨水口內(nèi)，掛籃會將隨雨水流入或掉入的固體垃圾有效攔截。通過研究表明，截污掛籃表面過水孔開孔率宜為50%～70%，孔徑宜為5～40 mm，截污掛籃壁厚宜為4～6 mm，凈重宜小于3 kg，截污掛籃最小載重量應不小于5 kg。若安裝于新式雨水口中（內(nèi)尺寸為750 mm×450 mm），截污掛籃尺寸宜為645 mm×360 mm，高度宜為300～350 mm；若安裝于老式雨水口中（內(nèi)尺寸為550 mm×400 mm），截污掛籃尺寸宜為415 mm×270 mm，高度宜為250～300 mm[1]。截污掛籃結構如圖2 所示。

2.2 球形垃圾攔截器

球形垃圾攔截器宜安裝在排水出門井內(nèi)，用于攔截混接污水或初期雨水中的漂浮垃圾，降低進入市政排水管道的垃圾量。安裝球形垃圾攔截器應不影響雨水口過流能力。球形垃圾攔截器通過抗拔螺栓、不銹鋼鏈條和自鎖鉤，安裝在小區(qū)雨水管道出門井內(nèi)。球形垃圾攔截器與不銹鋼鏈條宜通過自鎖鉤連接，不銹鋼鏈條、自鎖鉤、抗拔螺栓等應進行防腐處理[1]。球形垃圾攔截器安裝如圖3 所示。

圖2 截污掛籃結構圖

圖3 球形垃圾攔截器安裝示意圖

研究表明，球形垃圾攔截器的半徑宜大于管道內(nèi)徑50 mm 左右，表面過水孔開孔率宜為50%～70%，孔徑宜為5～40 mm，壁厚宜大于2 mm，以保證其結構強度，自重應保證其在水中不浮起，最大重量宜小于10 kg?？拱温菟ǔ叽玳L度應大于110 mm，末端應加環(huán)狀鋸齒?？拱温菟ǖ膬?nèi)嵌圓鋼長度應大于105 mm，直徑應大于8 mm[1]。

球形垃圾攔截器一般由五邊形板、固定片、不銹鋼螺絲等組成，應開孔均勻，無縮痕和缺料等問題，材質可選擇高強度塑料、不銹鋼、鋁合金等，不同材質應符合相關材料標準要求[1]。球形垃圾攔截器結構如圖4 所示。

3 垃圾攔截器的實際應用與效益分析

3.1 實際應用

相關單位在普陀曹楊地區(qū)18 條道路試點安裝了486 套雨水口垃圾攔截器、80 套球形垃圾攔截器。每月對垃圾攔截點進行清洗維護，保證攔截點的正常運行管理。根據(jù)近兩個多月的數(shù)據(jù)收集及測量，80套球形垃圾攔截器共清撈垃圾3 238.5 kg，486 套雨水口垃圾攔截器共清撈垃圾2 357.6 kg，垃圾總量約5 596.75 kg，垃圾攔截成效顯著。雨水口垃圾攔截器攔截的垃圾種類包括：塑料包裝袋、樹葉、餐廚垃圾、油垢、淤泥、煙頭等。雨水口垃圾量最多的是餐廚垃圾（50%），其他有樹葉（30%）、生活垃圾（15%，如煙頭、包裝袋等）、泥沙（15%）。

在實驗階段，雨水口垃圾攔截器均正常使用，無損壞等異常情況，降雨期間也未出現(xiàn)因垃圾堵塞導致冒溢等情況。雨水口的進水能力主要取決于進水箅的過水能力，如在打開進水箅后，主要的進水能力則由連管的管徑?jīng)Q定。因此，設置在雨水口內(nèi)的垃圾攔截裝置，在不需要打開進水箅的條件下，其本身的有效過水面積，只要大于進水箅過水面積，就不會影響雨水口的排水功能。如需打開進水箅排水，垃圾攔截裝置本身的過水面積與其外邊緣和雨水口井壁間的過水面積之和，只要不小于連管的過水面積，也不影響雨水口的排水能力。在保障雨水口的過水能力的前提下，應盡可能提高雨水口垃圾的截留量，以減輕管道污泥淤積，防止河道污染[1]。

圖4 球形垃圾攔截器結構圖

3.2 效益分析

在安裝垃圾攔截設備后，排水管道養(yǎng)護單位在管網(wǎng)養(yǎng)護清淤過程中，可通過觀察垃圾量的增減以及進入下游排水泵站垃圾量的變化來判斷垃圾攔截器的實施成效。經(jīng)觀察，在安裝了垃圾攔截設備后的兩個多月里，球形垃圾攔截器共清撈垃圾約3 200 kg，雨水口截污掛籃共清撈垃圾約2 300 kg，垃圾總量約5 500 kg，垃圾攔截成效顯著。雨水系統(tǒng)下游，相關聯(lián)的雨水泵站垃圾、淤泥清撈量有一定程度的減少，雨天泵站放江后，對桃浦河- 木瀆港水質的影響也有一定程度的改善。

在每月清洗維護雨水口垃圾攔截裝置的過程中，可通過檢查雨水口垃圾攔截器的狀況，判斷附近是否存在傾倒泔水以及偷排等情況，作為后期是否加強區(qū)域監(jiān)管的依據(jù)。為保證垃圾攔截裝置能長期發(fā)揮攔截效能，建議汛期每月適當增加對攔截點的檢查及清理頻次，保障汛期排水通暢?？紤]到攔截裝置材質損耗等因素，建議每3 個月對垃圾攔截裝置進行一次檢查，對損壞的進行更換。

4 垃圾攔截器現(xiàn)存問題

在試點過程中，發(fā)現(xiàn)球形垃圾攔截器在一些市政主管中的攔截效果一般。由于市政主管道一般口徑大于DN600（大于球形攔截器的直徑），因此無法很好地起到攔截作用，且可能會在一定程度上影響主管的排水功能。在安裝雨水口垃圾攔截器過程中，發(fā)現(xiàn)部分雨水口與垃圾攔截器的設計尺寸不符，安裝困難，因此應增加產(chǎn)品的規(guī)格，同時也應進一步增加產(chǎn)品的種類，以便削減不同污染物種類，如泥沙、油污等污染物。

5 結 語

雨水口截污掛籃和球形垃圾攔截器能夠有效攔截排水管網(wǎng)內(nèi)的污染物，進一步削減排水泵站放江時進入水體的污染物，緩解泵站放江造成的面源污染問題，可在一定程度上改善河道水環(huán)境。在安裝設置雨水口截污掛籃和球形垃圾攔截器后，應同步加強日常養(yǎng)護工作，保障設施設備的正常運行。針對現(xiàn)存的問題，應進行進一步研究，以便更好地為城市服務。