葉燁
摘要:新型陽(yáng)臺(tái)廢水雨污分流方式對(duì)于城市排水系統(tǒng)健全完善、提升城市水體水質(zhì)具有顯著意義。通過(guò)應(yīng)用機(jī)械物理設(shè)計(jì),對(duì)克服陽(yáng)臺(tái)水污染和初期雨水徑流污染具有顯著價(jià)值,是治理由于陽(yáng)臺(tái)廢水等生活污水流入城市雨水管道造成河流污染的過(guò)程中的重要的技術(shù)手段。
關(guān)鍵詞:廢水分流;機(jī)械設(shè)計(jì);陽(yáng)臺(tái)廢水污染
引言
社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和生活水平質(zhì)量的提高,使得人類對(duì)環(huán)境的要求也越來(lái)越高,各地方小區(qū)普及洗衣機(jī),放在陽(yáng)臺(tái)上,還有些特殊的地方管理不到位的甚至將陽(yáng)臺(tái)改為廚房和廁所等,導(dǎo)致各類生活污水隨陽(yáng)臺(tái)雨水管一同排出。這樣,未經(jīng)過(guò)處理的污水就沿著雨水系統(tǒng)排到河流中去,從而污染了我們的生活環(huán)境。隨著時(shí)間的推移,黑臭河流越來(lái)越多,污染越來(lái)越嚴(yán)重,那陽(yáng)臺(tái)廢水雨污分流治理也成為發(fā)展的趨勢(shì)。
一、陽(yáng)臺(tái)雨污分流現(xiàn)狀和影響
陽(yáng)臺(tái)水污染是造成河道水體富營(yíng)養(yǎng)化的重要因素。按照相關(guān)統(tǒng)計(jì)顯示,約有70%的居民家庭將洗衣機(jī)放置在陽(yáng)臺(tái),導(dǎo)致洗衣廢水直接進(jìn)入雨水系統(tǒng)。即便是采用了立管改造,小區(qū)建筑物屋面徑流污染也是不容小覷的污染源之一(屋面初期雨水徑流COD700mg/L);
“這么多年,居民的生活習(xí)慣已經(jīng)改變了陽(yáng)臺(tái)本身的功能?!焙贾菔谐枪芪姓O(shè)施監(jiān)管中心副主任王春華介紹說(shuō),大多數(shù)住宅小區(qū)在規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí),都會(huì)把廚房和衛(wèi)生間的下水管納入污水管道。而陽(yáng)臺(tái)一般都只有一個(gè)排水口,連接的是屋頂?shù)挠晁?,流出的水都進(jìn)入市政雨水管網(wǎng)。
現(xiàn)在,很多居民在裝修時(shí)為了合理利用空間,把家里的洗衣機(jī)放在陽(yáng)臺(tái)上,將排水管接入了雨水管。不經(jīng)意間,富含磷氮的洗衣廢水通過(guò)排水管和雨水管,直接排進(jìn)了河道。
洗衣廢水給河道帶來(lái)的污染,影響是多方面的。洗衣廢水中含大量洗衣粉(液)殘留,會(huì)造成水質(zhì)的富營(yíng)養(yǎng)化;其中含有的聚磷酸鹽、非離子的表面活性劑、硬脂酸鈉成分還會(huì)阻斷大氣向水中充氧,導(dǎo)致水中溶解氧降低,破壞或抑制水生態(tài)的自凈功能;同時(shí),還會(huì)導(dǎo)致水產(chǎn)生乳化作用,從而增加其他污染物在水中的溶解。
經(jīng)檢測(cè),洗衣廢水的PH值超過(guò)了9,COD(化學(xué)需氧量)則達(dá)到了573,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)。一個(gè)三口之家,每年產(chǎn)生的洗衣污水約6.5噸,而70%以上的居民都將洗衣機(jī)放置在了陽(yáng)臺(tái)上。
二、傳統(tǒng)解決方法的弊端
城市建設(shè)初期采用合流制,合流制工程量小、節(jié)約投資、可操作性強(qiáng)得到了廣泛應(yīng)用,但是也帶來(lái)了明顯的問(wèn)題。1、造成大量污水進(jìn)入河道,造成水質(zhì)惡化。2、在下雨天大量污水進(jìn)入污水管網(wǎng),造成污水處理廠無(wú)法處理,同時(shí)也大大增加了污水處理成本。3、合流量設(shè)計(jì)則長(zhǎng)期有大量設(shè)備閑置,以及閑置生化池的長(zhǎng)期維持帶來(lái)的大量成本。
為了改變現(xiàn)狀,急需對(duì)合流制的老城區(qū)、古鎮(zhèn)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)進(jìn)行雨污分流改造。如果改造成功能夠防止污水進(jìn)入河道,杜絕地表污染,同時(shí)也便于污水集中處理排放,節(jié)約污水處理成本。
但是因?yàn)闅v史久遠(yuǎn),老城區(qū)的街巷都比較狹窄,同時(shí)有很多居民在里面居住,如果采用傳統(tǒng)重力進(jìn)行雨污分流改造,可能面臨沒(méi)有空間鋪設(shè)污水管網(wǎng),或是大面積開(kāi)挖,截流井建設(shè)等也會(huì)對(duì)周圍居民的生活學(xué)習(xí)產(chǎn)生嚴(yán)重影響,而且截流井的溢流等情況也會(huì)造成河流的污染,無(wú)法從源頭部分解決根深蒂固的污染問(wèn)題。
三、新型雨污分流方式研究
1、設(shè)計(jì)原則
根據(jù)設(shè)定最小流量時(shí)間差(參考因素有:雨水徑流量、徑流時(shí)間、洗衣機(jī)單次排水量、洗衣機(jī)單次排水時(shí)間、多戶洗衣機(jī)時(shí)間差概率等),以確定腔體內(nèi)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)關(guān)閉污水口的時(shí)間值。經(jīng)測(cè)算及實(shí)驗(yàn)得出切換雨污出水口時(shí)間為3.5-10分鐘,能夠滿足最小進(jìn)水流量值為8.5L/min,相當(dāng)于根據(jù)屋頂150平方米的匯水面積,1小時(shí)降雨量等于4.2mm的降雨情況,最大進(jìn)水流量141.3L/min,可滿足對(duì)初期雨水收集的需求:徑流后8-10分鐘、滿足3戶洗衣機(jī)同時(shí)間排水需求。
2、工作原理
設(shè)計(jì)主要構(gòu)造有雨水出口,污水出口,浮球,格柵,進(jìn)水口,溢流平臺(tái),浮球-時(shí)間控制腔等。如圖:
工作原理:如圖所示
(1):當(dāng)洗衣機(jī)或屋頂初期雨水①進(jìn)入裝置內(nèi),隨之通過(guò)格柵②,將雜質(zhì)予以阻隔;
(2):水體③進(jìn)入浮球-時(shí)間控制腔內(nèi),并通過(guò)④出腔體,腔體內(nèi)根據(jù)進(jìn)出水流量的差而使得腔體內(nèi)浮球開(kāi)始浮動(dòng)并帶動(dòng)聯(lián)動(dòng)裝置對(duì)污水口進(jìn)行逐漸閉合;
(3):當(dāng)進(jìn)入箱體內(nèi)的水量逐漸增大,則通過(guò)⑤進(jìn)入溢流平臺(tái)溢流至污水出口⑥進(jìn)入污水管網(wǎng);
(4):當(dāng)降雨量過(guò)大或中后期雨水⑦進(jìn)入裝置內(nèi),則直接通過(guò)⑧進(jìn)入溢流平臺(tái),并通過(guò)雨水排放口⑨進(jìn)入雨水管網(wǎng)。此時(shí)污水出口⑥處于關(guān)閉狀態(tài);
4、不同降雨等級(jí)下的對(duì)應(yīng)條件
按照降雨等級(jí)分類為:
若按照上述3min屋面匯水高程6mm計(jì)算(150㎡匯水量約900L),則需要12h降雨量達(dá)到1440mm,顯然是不合常理的。那么我們需要的是按照暴雨強(qiáng)度進(jìn)行推算,按上述暴雨強(qiáng)度計(jì)算得出的數(shù)據(jù)為3min降雨歷時(shí)達(dá)到降雨量837L(與常規(guī)按6mm計(jì)算降雨高程總量相近),公式計(jì)算由暴雨級(jí)計(jì)算(即:12h30mm-24h100mm),則倒推到3min降雨量為0.12-0.18mm,但是該降雨量基本是不產(chǎn)生徑流,也無(wú)法形成匯水。因此沒(méi)有對(duì)比意義。
樓宇雨污分流器類比滿足何種降雨級(jí):在此,我們按照降雨等級(jí)表中的降雨量,在忽略按表累積時(shí)間情況下,依照12h或24h量實(shí)際降雨時(shí)間只有3min情況下,那么設(shè)備滿足小到中雨級(jí)(即3.0-24.9mm)。
綜合分析,設(shè)備年均棄流初期雨水量占單一立管雨水總量的80%-61%
結(jié)論
城市水質(zhì)污染效果不顯著的根源在于對(duì)陽(yáng)臺(tái)水、徑流污染的收集控制存在明顯的技術(shù)缺失。然而采用新型陽(yáng)臺(tái)廢水分流方式通過(guò)對(duì)陽(yáng)臺(tái)水、徑流污染的控制更好完善了雨污分流體制,平均提升雨污分流效率24.5%,使得雨污分流效果更加顯著。
另外在實(shí)施過(guò)程中,集合智慧截流系統(tǒng),通過(guò)現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)污染節(jié)點(diǎn)的自動(dòng)、遠(yuǎn)程控制,以及實(shí)時(shí)雨量、液位、溢流信息的報(bào)警自動(dòng)推送,進(jìn)一步提升了雨污分流管理的實(shí)效性,將實(shí)現(xiàn)有效削減進(jìn)入河道的各項(xiàng)污染物水平,特別是大大削減氨氮、磷元素的排放,改善城區(qū)河道特別是小區(qū)周邊河道的水質(zhì)。
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