編者按：合流制排水系統溢流調蓄技術是控制面源污染、削減污染負荷的一項關鍵工程技術，通過建設調蓄池可以明顯減少排放污染負荷。在德國，根據池內是否配置排水溢流堰，可將這些調蓄池分成以下三種類型：截流型調蓄池 (Fangbecken, FB) 、穿流型調蓄池 (Durchlaufbecken, DB) 和聯合型調蓄池 (Verbundbecken, VB) 。在各種雨水調蓄池中，堵儲水渠(Stauraumkanal, SK) 是一種特殊類型的調蓄池。這里介紹了這些常用的調蓄池的類型和工作原理，可為合流制排水系統面源污染控制的設計工作提供技術支持。
隨著城市規模增大，大氣污染及地面污染加劇，雨水徑流污染愈加嚴重，尤其是污染物較多的初期雨水。
（1）雨水徑流污染屬于非點源污染，具有突發性和非連續性。這些雨水(包括雪融水)從以下構筑物流出:房頂和大院、弄堂小路和交通馬路（2）初期雨水中的污染物含量高，隨著徑流的持續，雨水徑流的表面被不斷沖洗，污染物含量逐漸減小到相對穩定的濃度（3）初期雨水的污染物指標最高值已遠遠高于典型城市生活污水，但組成成分和生活污水完全不一樣。例如，含有來自交通道路的有害物質 (輪胎摩擦、剎車片摩擦、機油、洗滌劑)。
隨著人們對初期雨水認識的不斷深入，在上海、北京等地已經開始考慮在沿河區域對初期雨水進行截流、收集和調蓄處理，在降雨事件過后重新返送回到污水管網，進入集中污水處理廠處理。
通過初期雨水的截流、收集和調蓄處理，可將其中顆粒性污染物質去除，降低進入接納水體的污染。件過后重新返送回到污水管網，進入集中污水處理廠處理。
（1）通過在截流干渠附近建造雨水調蓄池，可將污水中的細砂沉積物質分離去除（2）通過在雨水調蓄池配置水下隔墻或安裝擋水板，可將漂浮物質分離去除（3）通過在截流干渠的溢流井和雨水調蓄池的溢流口處安裝水平過濾裝置，可以安全去除水中的漂浮物質和懸浮物質。
通過這些機械性處理措施，可以快速有效地降低溢流進入河流水系的污染，使得雨污混合污水中的廁所草紙、衛生用品、糞便物質不會沉積在河岸線上，明顯改善環境衛生狀況。
另一方面，通過截留調蓄初期雨水，過濾取出溢流污水中的固體物質，可以明顯減輕集中污水處理廠的沖擊負荷，保證排水管網的安全運轉。
在合流制或截流制排水系統內，污水和雨水合用下水道系統，最后流入污水處理廠。但在下雨時，排水流量有時甚至是旱季流量的100倍以上。因為污水處理費用和投資成本等原因, 按中國的污水廠設計規范，一般污水廠只能處理1.3倍的旱季污水流量，剩下的混合污水只能通過溢流構筑物流向受納水體。此時，不能被接受處理的合流制混合污水必須先經過機械性過濾處理之后，才能排入受納水體或河流。根據溢流構筑物內是否配置蓄水池，可以進行以下分類(見圖1)。
雨水調蓄池的主要任務一方面是減低進入河流污染物質的濃度和總量, 另一方面是減輕排水管網和污水處理廠的水力負荷。
（1）在旱季流量和降雨量很小時，從居民區收集的污水通過排水管道直接運輸至管網末端的污水處理廠。在暴雨期間，超過污水廠處理能力的混合污水首先灌滿雨水調蓄池
（2）截流型調蓄池(Fangbecken) 能夠儲存初期雨量所產生的污染負荷和流量沖擊。不能接納的流量則在調蓄池之前溢流進入河流水系
（3）穿流型調蓄池(Durchlaufbecken) 能在調蓄池灌滿之后仍然進水，并穿流水池。通過在池尾安裝溢流堰，調蓄池具有沉淀池的功能。在超過設計負荷的情況下，大量含有較低濃度混合物的水在進入調蓄池之前便已溢流進入河流水系
（4）在降雨事件之后，調蓄池內的污水被運輸至污水處理廠。
為了加深理解，以下分別介紹在混合污水排水管網內最常見的幾種溢流截污調蓄方式。
2.1 沿河截流干渠上的溢流構筑物(Entlastungsbauwerke)
這是一種不配置蓄水池時的溢流構筑物，一般稱之為雨水溢流堰(Überlaufbauwerke)。（1） 削減混合污水的最高流量，限制降低通過集中污水處理廠的水力負荷（2） 在混合污水的污染程度相對較低的地方才能建造此溢流構筑物，否則大量污染物質直接進入受納水體（3）下雨時在溢流堰上部形成溢流。此時，必須在溢流堰上安裝配置水平過濾裝置。
在歐洲一些國家對于安裝在這些溢流構筑物的過濾裝置都有明確的規定。在德國多數情況下，只能在溢流堰上安裝采用以下兩類過濾裝置：
（1）6mm的網孔水平過濾裝置
（2）采用4mm柵距的水平格柵
在英國的溢流構筑物內，法律甚至規定只允許安裝6mm的網孔水平過濾裝置。只有通過二維過濾，才能保證在溢流過程中盡可能多截留懸浮物質和漂浮物質。但是，通過這些機械性處理，不能去除直徑＜6mm的顆粒性物質和溶解性污染物質。在溢流構筑物體積很大的情況下，構筑物底部容易沉積物質。此時，構筑物內必須安裝配置水力翻斗沖洗裝置。降雨事件過后，對沉積物質進行沖洗處理，保證管網正常運轉功能。隨著對溢流水處理要求的不斷提高，不僅要求去除直徑>6mm以上的顆粒性物質，還要求沿雨水截流干渠旁建造各種雨水調蓄池。通過這一措施來截留初期雨水中的溶解性污染物質，同時通過沉淀來截留混合污水中的糞漿污泥物質，降低溢流水對受納水體所造成的污染。這是一種封閉型的調蓄池，調蓄池本身沒有溢流裝置，只含有進水口和截流之后的排水口。可以接受污染高峰時期的混合污水流量(即能夠接受初期雨水), 并調節污水以恒定流量進入后續污水處理廠。在污染嚴重的初期雨水被截留后，而此時混合污水的污染也被中期或后期雨水相對稀釋，經過水平格柵的過濾處理之后便可排入受納水體。通過截留型雨水調蓄池和機械性過濾處理，可以去除直徑6mm以上的顆粒性污染性物質、糞漿污泥和一部分溶解性污染物質。
圖3 截留型雨水調蓄池的總體概圖(溢流口在調蓄池之前)溢流構筑物內的溢流堰上一般都必須安裝4mm水平過濾格柵或6mm二維過濾裝置。在降雨事件過后，一般采用水力翻斗對雨水截留池的池底進行沖洗清理。這種雨水調蓄池自己本身擁有溢流裝置。用于污染高峰較小的區域，即初期雨水的污染程度與中后期雨水差異不大，同時溢流持續時間很長的地方，可以采用這種類型的調蓄池。與截留型調蓄池不同，穿流形調蓄池內配置排水口和清水溢流堰，主要目的是截留懸浮物質、漂浮物質和可沉淀物質。因此，穿流的混合污水一般必須經過機械性過濾處理。通過穿流型雨水調蓄池和機械性過濾處理，可以去除6mm以上的顆粒性污染性物質、細砂石塊和部分糞漿污泥，但不能去除溶解性污染物質。圖6 穿流型雨水調蓄池的總體概圖(溢流口在調蓄池之前和之后)圖7 地上/地下型穿流雨水調蓄池內安裝配置的水平過濾裝置將截留型調蓄池和穿流型調蓄池結合在一起，既可用于攔蓄污染高峰，也可用于處理中后期污染較平均的混合污水。混合污水首先將接受池(截留型調蓄池)灌滿，然后流入澄清池(穿流型調蓄池)。在一些沖擊性污染高峰顯著，同時溢流水量連續持續時間較長的地方，一般建議安裝聯合型調蓄池。雨水調蓄池的形狀一般為矩形，但也有圓形調蓄池和旋流調蓄池等其他構造方式。 以上是根據雨水調蓄池的物理形狀和功能進行分類。如果根據雨水調蓄池在截流干渠上的安裝方式和地點，又可以分成以下兩種類型。雨水溢流池建造在主流渠道內，一般用于渠底傾斜度較大的合流制污水渠段(圖8)。在渠底傾斜度很大時，即在進水端和出水端之間液位差較大時，可以采用這種建造方式。這種建造方式只需要在原污水渠管線內進行擴建，投資相對較少。降雨事件過后，因為排水量較大有時池底可被自清理，將池底泥漿攜帶往污水處理廠。此外，因為不需要額外配置水泵，操作費用明顯低于支流安裝方式。雨水溢流池建造在支流渠內，一般用于渠底傾斜度較小的合流制污水渠段(圖8)。在進水渠內的液位較高情況下，混合污水首先灌滿單獨建造的調蓄池構筑物。該安裝方式的優點是調蓄池池底高度可以低于后續的截流排水渠底，在占地面積很小的情況下可以建造很大體積的調蓄池。但在降雨事件過后，必須采用水泵排空調蓄池，并且需要采用自動清洗裝置對池底進行清理，因此操作費用較高。在一般情況下，地下排水管網是針對承受最大水力負荷而設計的，所以它就具有巨大的、未利用的蓄水能力。當發生降雨時，如果能夠充分合理地利用管道內的潛在容積，可以避免大量減低向接受水域直接進行排放的污水體積。排水管網中還會經常在渠底形成大量沉積物質。 出現這種沉積問題的原因在于：（1）在旱天的水流量較小，而管道直徑卻較大(由于節約用水而使這一現象更加突出)；（2）管道落差較平緩，以及由于地質影響而造成的管道下沉等。（1）增加了當雨水溢出時攜帶的污染物，導致河流污染；（2）對污水處理廠內的生化處理系統產生了沖擊性負荷，影響正常處理功能；（3）厭氧發酵產生氣味，產生的硫化氫會對管道造成腐蝕損壞；為了保護水域免受混合污水的污染，當然可將溢流水儲存在專門建造的雨水調蓄池或污水調蓄池內。但建造這些調蓄池費用昂貴、占地大，故應該首先采用先進的氣壓閥門技術，在現有的下水道管網內尋找帶有較大截面積的水渠段，并充分利用這些剩余容積進行增容截流。有些德國公司為此特殊開發設計的翻板閥門，能夠截流水渠，使大截面水渠擁有蓄水能力，減輕后續污水處理廠的水力負荷。由于截流翻板型裝置具有較小的尺寸，并且采用現存管道作為沖洗水的存儲室，因此可在現有的水渠管道內補充安裝截流翻板型裝置。相對蓄水池的建造價格，翻板閥門不僅便宜，而且安裝保養十分簡單。圖9 在污水渠內安裝氣壓/液壓型翻板閥門，專門用于水渠的增容截流（2）水渠上方則因水位突然下降而產生的能量，在水渠內產生沖洗水浪使用截流翻板裝置可以對下水道管網進行靈活多樣的管理：
（1）使用截流翻板裝置可以利用管道網現有的保留容積，將部分混合污水攔截和蓄積在污水管渠內，即被暫時保留起來。隨后陸續進行一定數量的排放，這一數量的排放水可以在后續的污水處理廠內被凈化處理。
充分利用靜態管道容積算作所需的總容積，可減小雨水調蓄池的體積，在很多情況下甚至可以避免新建雨水調蓄池或混合污水截流池。（2）截流翻板型裝置是一種對水渠管道進行自動沖洗的裝置，防止管道產生沉積現象。下水道使用截流翻板型裝置時，將減少污染物向受納水體的排放，污水處理廠的沖擊污染負荷將得到緩和，水渠管道的使用壽命將獲得延長，防止臭味產生，降低或取消下水道清潔費用。（3） 污水管網的增容蓄積。流入的水被蓄積在下水道管網內，蓄水高度可在合理范圍內任意調節。通過所提供的測量參數，調節技術裝置和現場PLC 控制裝置，可以對管網進行靈活管理，這種管理隨時都可以對工作條件進行響應。所存放的工作程序與具體項目性質有關，由操作單位具體確定。控制裝置可以通過通訊總線連接到一個遠程控制系統中，以便向中控室提供現場數據(例如水位、位置信號等)，或者由上一級的中央控制裝置來進行閥門控制。（4）下水道的截流沖洗過程和降雨事件無關。但當發生降雨時，將通過Power Flush®排流閘的作用，有針對性地利用管道容積來進行蓄水。這時，排流污染得到了減緩。（3）可在任意的水渠截面安裝閥門，量身定做，最大直徑可達 DN 4000
（4）在水渠運轉情況下也能進行閥門后安裝
（5）利用現存排水井進行安裝，毋需其他安裝開孔
它們被設計來安裝到現有的污水井中。通過底部的開孔來對下一個位置進行一定量的排流。隨著降雨量的增加，在這些排流閘的前面就形成了蓄水。水中所含的物質開始沉淀，并輸送到后續污水處理廠。當出現強降雨時，混合水將漫過排流閘的溢流邊。這樣一來，管道就再次完全發揮了它的功能。這時排放水中夾帶著很少的污染物，排流線路中具有很少的峰值。
為了設計翻板排流閘，必須進行工程方面的規劃和管道網絡計算。在此基礎之上，可以選擇各種特定的排流閘。
在下水道特定的位段, 比如說在臨近污水處理廠處, 可以用擴大下水道直徑的方式進行增容, 增加的體積可以起到類似截留緩沖池的作用。按照其結構, 可以分為上部溢流式和下部溢流式(見下圖)。 從功能上來看，上部溢流式類似于截留型調蓄池，而下部溢流式類則與穿流型調蓄池相像。考慮到溢流污水中會含有大量固體臟物，在溢流口亦應裝設3~6mm的細格柵。為避免臟物在下水道增容位段的堆積，在合適的位置上應安裝水力翻斗以便沖洗。 下水道設計成蛋狀截面或底部帶有旱季污水渠，可以在很大程度上避免臟物的堆積。
圖10 下水道增容截留(左: 上部溢流式; 右: 下部溢流式)在采用下水道增容截留時, 下水道的設計應當在旱季時滿足以下參數： 流速>0.8 m/s, 水深>5cm, 最小水力拖拉剪應力為2~3 N/m。以前傳統方法是在暴雨其間將溢流混合污水直接排放河流。目前歐洲愈來愈多的地區是對雨水進行分流之后排放，或對混合污水通過沉淀之后才排河。因此，有時在技術文獻中會提及以下類型的雨水調蓄池:（1）雨水澄清池(Regenklärbecken)是針對分流制的排河雨水而言，其結構形狀類似污水廠的二沉池。雨水經過沉淀之后，溢流直接進入河流。池底沉積物質被清理之后泵送排水管網。（2）雨水抗洪截留池(Regenruckhaltbecken)用于雨水或污染物濃度很低的混合物水，其結構形狀類似前面描述的雨水調蓄池，但體積很大，具有抗洪蓄水能力。主要功能是暴雨期間截流大量雨水或混合污水，然后緩慢限量地排入受納水體，從而調節河流的洪峰流量，并保證河流水質。在一些人口居住密度較低的地方，還可以采用非集中型雨水滲透處理作為附加措施進行處理，主要采用的地下滲漏處理方法(圖11):通過現場滲漏地下，可以減少雨水徑流量，提高地下水液位。如何將初期雨水截流到生活污水管網，并控制對排水管網的溢流污染是改善河流水質的主要措施。在城市雨水排水系統設計中，適當配置應用雨水調蓄池，可極大地降低雨水管道尺寸，降低工程造價，同時還有利于雨水資源的收集利用。通過雨水截污措施, 可將道路雨水通過下水道排入沿途大型蓄水池，并對其進行截流、收集和調蓄處理之后再排放河流。同時，通過采用合適的機械性處理方法，例如調蓄沉淀池，并在溢流口處安裝水下隔墻和機械性過濾裝置，可以快速有效地降低排入河流的顆粒性固體污染物質，減輕集中污水處理廠的沖擊負荷，保證排水管網的安全運轉。根據池內是否配置排水溢流堰，可將這些調蓄池分成以下三種類型:穿流型調蓄池 (Durchlaufbecken, DB)聯合型調蓄池 (Verbundbecken, VB) 在各種雨水調蓄池中，堵儲水渠(Stauraumkanal, SK) 是一種特殊類型的調蓄池。此時，如果溢流構筑物位于堵儲水渠的上游，則堵儲水渠的功能類似截流型調蓄池；如果溢流構筑物位于堵儲水渠的下游，則堵儲水渠的功能類似穿流型調蓄池。當初期雨水中含有的溶解性污染物濃度遠高于中期/后期雨水時，則推薦建造截流型調蓄池，盡可能將溶解性COD截流在截流型雨水調蓄池內，然后以一定流量送往污水處理廠處理。當初期雨水中含有的溶解性污污染物濃度與中期/后期雨水相差不大時，則推薦建造穿流型調蓄池，降低水渠和調蓄池內流速，盡可能多沉降混合污水中的糞漿污泥。同時，在調蓄池的溢流口處安裝水下隔墻和過濾裝置，截留懸浮物質和漂浮物質。作為補充措施，可在城市內有條件的地方采用非集中型雨水地下滲漏處理，減少雨水徑流，或者采用計算機排水管網的調節控制，對下水道管網的增容蓄水進行整體優化處理，減少溢流排污總量。
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