合流制排水系统雨天溢流污染CMB法源解析

对上海市某合流制排水系统服务范围内的地表径流、旱流污水和管道沉积物的污染物特性进行检测分析,通过对比不同污染源的污染特征,确定Zn、NH+4-N、P的含量分别在地表径流、旱流污水和管道沉积物中具有特异性且相对稳定,提出以Zn/P、NH+4-N/Zn、P/K这3个无量纲比值作为上述3个排放源各自的特征参数,据此探讨了CMB法在合流制雨天溢流污染源解析中的应用,结果表明,地表径流、旱流污水和管道沉积物对溢流污染的平均贡献率分别为42.8%、12.2%、23.8%,解析结果可基本反映CSO污染的构成情况.研究方法与结果为合流制系统雨天溢流污染源解析提供了参考.     

分流制系统雨水管网混接旱天排放污染特征研究

分流制排水系统中,雨水管网混接污水在旱天直排河道,造成河道水质恶化.本文以上海市某混接分流制排水系统(3.74 km~2)为研究对象,通过开展雨水管网旱天排放水质监测(SS、COD、BOD_5、NH_3-N、TN等),以及雨水管网旱天污染输移质量平衡分析,研究了混接雨水管网旱天排放污染特征.结果表明:①雨水管网旱天排放分为重力流排放和雨水泵开启排放两种情况,重力流排放水质与混接水量水质和河水倒灌相关,雨水泵开启排放水质与混接水量水质、管道淤泥冲刷和河水倒灌相关.②当旱天前期雨水泵不开泵时间小于2 d时,河水倒灌会对重力流排放和雨水泵站排放水质造成明显影响.③随着前期不开泵时间增加,管道淤积程度越发严重;雨水泵排放COD、BOD_5、SS浓度与前期不开泵时间满足指数关系.④旱天重力流排放期间的管道底泥淤积量大于泵站排放期间的淤泥冲刷量,年度尺度上57%的淤积底泥通过旱天雨水泵开启排出,其余43%的淤积底泥在雨天随雨水泵排出,从而进一步加重了河道雨天污染.     

城市污水管网中污染物冲刷与沉积规律

为探明城市污水管网中污染物的冲刷与沉积规律,对西安市污水管网进行实际调研,结果表明,污水支管和干管的沉积物厚度时变化较大,变化量分别为0~24 mm和0~12 mm,管道污水中颗粒态污染物发生沉积和冲刷的概率高;而污水主干管的沉积物厚度时变化较小,管道内颗粒物沉积与沉积物冲刷水平维持相对平衡.为进一步明确污水中污染物浓度变化与水流流速的关系,建立了污水管道冲刷与沉积模拟中试装置,研究了不同流速下管道中碳(有机)、氮、磷三类污染物含量和粒径分布的变化规律.结果表明,随着污水流速的增加,冲刷强度增大,管道中污染物浓度急剧升高,通过粒径分布监测结果可知,管道中有机污染物易存在于粒径较大的颗粒物上,氮、磷类污染物易吸附在粒径较小的颗粒物上;当流速小于0.6 m·s~(-1)时,污水中颗粒态污染物的沉积作用大于冲刷作用,发生物理沉积,造成污水中碳源不足,当流速大于0.6 m·s~(-1)时,水流冲刷强度增大,沉积物被水流大量携带,但污水中碳类有机污染物的增加比重大于氮和磷类污染物,使现有污水碳源不足得到改观,利于生物脱氮除磷工艺的碳源需求.     

北京市雨水径流中颗粒物沉降特性

选择北京市中心城区某合流制和分流制系统排出口雨水径流为研究对象,采用虹吸式沉降柱静态沉淀试验,分析了典型降雨场次雨水径流中颗粒物的沉淀特征。结果表明:合流制溢流及分流制雨水径流中颗粒物沉速区间均主要集中于0.1～1 mm/s,该沉速区间的颗粒物对于污染物去除效果影响较大。分流制排水系统颗粒物的沉速随产流时间的增加而降低,沉速越大颗粒物去除效率越高,而合流制系统颗粒物沉速随时间波动较大,各沉速区间颗粒物去除率分布较均匀,当控制沉降速率>0.05 mm/s时,合流制颗粒物控制效果优于分流制。     

雨、污合流制城区降雨径流污染的迁移转化过程与来源研究

2003～2006年通过对武汉市汉阳城区不同尺度降雨径流、市政污水的监测,结合环境地球化学方法,研究雨、污合流制城区降雨径流污染的形成、迁移转化过程及污染来源.结果表明,雨、污合流制城区地表径流汇入排水系统,经排水系统传输,污染程度显著增加.屋面径流中TSS和COD浓度（EMC）的平均值分别为18.7 mg/L和37.0 mg/L,路面径流中TSS、COD浓度（EMC）的平均值分别为225.3 mg/L和176.5 mg/L,而在集水区出口处径流中TSS、COD浓度（EMC）的平均值分别为449.7 mg/L和359.9 mg/L;污染物的组成也发生了明显的改变,颗粒态COD增加了18%,有机污染增强.研究还发现,城市地表、雨水口、生活污水管和合流管道沉积物中P、Fe含量具有明显分异特征,可以利用沉积物中P/Fe识别集水区尺度降雨径流污染成因与来源.据此对集水区出口2次径流污染来源计算,56%±26%的悬浮物来自城市地表与雨水口,44%±26%的悬浮物源于生活污水的沉积物.生活污水中污染物对降雨径流污染的贡献是通过在合流管道中形成沉积发生的.雨、污合流管道在降雨径流污染形成过程中发挥了转化器和加重径流污染的作用.减少合流管道中沉积物的形成是削减径流污染负荷的途径之一.     

合流制排水系统的集成优化处理

镇江地区的合流制排水系统改造及雨天溢流污染控制已经步入实施阶段,但针对排水系统的雨天雨水径流水质、水量及降雨特征还缺乏系统的研究,对雨天排水系统溢流水质水量与旱流污水及雨水径流水质水量的相关性也缺乏必要的了解。主要对镇江地区旱流污水水质、雨水径流水质和溢流水质特性进行了监测和分析,提出采用溢流污水调蓄与强化快速处理工艺对溢流污水进行末端处理,并进行了中试试验,结果表明,出水基本达到城镇二级污水处理厂排放标准,可有效控制溢流污染负荷。该工艺可为镇江地区的合流制排水系统溢流污水的末端处理提供示范。     

上海市合流制管道雨污混合水和典型生活污水水质调查与分析

对上海市合流制管道雨污混合水及典型生活污水水质的调查结果进行了分析.结果表明,合流制管道的雨污混合水尤其是初期雨污水的水质波动大,污染负荷高.随着降雨的持续,雨污混合水的浓度逐渐降低.根据调查,上海市典型居民生活污水设计参考浓度为cODCr300mg/L,BOD51 50mg/L,NH3-N30mg/L;餐饮业污水设计参考浓度为cODCr700mg/L,BOD5200m9/L,NH3-N17mg/L;一般企事业单位生活污染源污水设计参考浓度为c0DCr400mg/L,BOD51 80mg/L,NH3-N30mg/L.     

北京城区雨水管道沉积物污染负荷研究

在北京市城区部分排水管道调研的基础上,通过监测西城区上游、下游雨水管道检查井断面径流中的污染物,研究管道沉积物在次降雨条件下的冲刷释放污染负荷.结果表明,在城市降雨径流污染控制中,雨水管道沉积物的冲刷释放作用对管道出流的污染贡献不可忽视.对于本研究所选取的雨水管道,其中84 m管道中沉积物次降雨(2010年7月9日)过程中对径流出流的污染负荷贡献率分别为:TN(总氮)8.5%、TP(总磷)8.2%、COD 18.3%、SS(悬浮颗粒物)7.7%;295 m管道中沉积物次降雨过程中(2010年8月4日)的污染负荷贡献率为:TN(总氮)23.12%、TP(总磷)30.01%、COD 33.78%、SS(悬浮颗粒物)31.89%.因此,为保证城市水环境得到根本的改善,明确雨水管道沉积物冲刷释放的量对径流总量的控制有一定的借鉴意义.     

雨水管道沉积物对径流初期冲刷的影响

为了避免汇水面源头以及分流制雨水管道系统中沉积的大量污染物在降雨时随雨水径流被冲刷进入水体,从而控制径流对水环境构成的冲击性污染,从理论和试验2方面分析了管道径流污染物(汇水面和管道沉积物2个来源)的流失规律.结果表明,汇水面源头污染物流失较符合源头冲刷的指数衰减模型,管道内沉积物流失可用流量曲线模型计算;管道内沉积物占管道径流污染物的比例越大,管道径流的初期冲刷现象越不明显.为了提高径流污染控制设施的效率,宜在源头进行分散控制,并加强雨水管网系统清洁维护,避免污染物的积累.     

污水管网在线流量监测技术在无锡市的应用

对无锡市XZ片区污水系统实施了在线流量监测,详细介绍了监测数据核查修正的过程,分析了污水泵站、系统干管以及典型小区的污水排放规律,以期加深对系统污水管网排水特性的认识,掌握系统的旱天、雨天运行规律。结果表明:XZ片区污水系统存在显著的雨水混接现象;下游基本都处于过载状态,管网负荷偏大且坡度平缓,管网水力状态主要受泵站启闭状态影响,表现出相似的水深-流速变化规律;干管流速不超过0.3 m/s,易发生淤积。监测结果为污水系统的管理和建模提供可靠的数据支撑。     

合流制面源污染传输过程与污染源解析

科学认识和全面理解合流制面源污染发生路径和污染贡献源对于治理和改善城市水环境至关重要.本研究以珠海市典型老城区的合流制小排水区为例,分析了污染物在地表与管道中的累积-冲刷过程,并运用质量守恒法解析了污染物的贡献源.结果表明,地表街尘累积量为(28. 81±10. 69) g·m~(-2),多场降雨事件中地表街尘冲刷量为(19. 27±10. 90) g·m~(-2),冲刷率为(52. 69±13. 3)%,其冲刷形成的地表径流中SS场降雨浓度为52～109 mg·L~(-1),管道径流中SS的浓度为68～158mg·L~(-1);地表径流对SS的贡献率为39%～72%,旱流污水对SS的贡献率20%,管道沉积物再悬浮对SS的贡献率为13%～56%;管道沉积物的厚度在小雨和中雨时增加1～14 cm,大雨和暴雨时,减少7～17 cm;降雨特征影响了污染源贡献比率,其中地表径流对各污染物的贡献范围为2%～52%,旱流污水对各污染物的贡献率范围为9%～65%,管道沉积物对各污染物的贡献范围为8%～81%.基于上述研究结果,为合流制面源污染提出控制措施,以期为我国城市受纳水体污染的解决提供参考.     

镇江城市径流颗粒粒径分布及其与污染物的关系

为了解城市中不同粒径颗粒物对于径流中污染物的影响,2006年3月在镇江城市不同功能区地表采集了沉积物样品和径流样品,分析了颗粒物的粒径分布和污染物浓度.结果表明,晴天条件下道路沉积物主要由粒径＜250μm的颗粒组成;降雨初期主要为＜5μm的颗粒物随径流迁移,随降雨历时的延长较大颗粒开始随径流迁移,降雨期间随地表径流迁移主要为小于150μm的颗粒物,特别是5～40μm粒径段的颗粒要特别予以关注;同时污染物浓度也由降雨初期的高浓度逐渐下降并趋于稳定.明确了径流中污染物的主要输出形态,并通过分析不同降雨历时污染物与固体悬浮物和颗粒粒径的相关性探明了径流污染物形态输出的原因,从而为城市非点源污染的管理以及控制方法的选择提供科学依据.     

基于人工神经网络的分流制系统雨水泵站雨天排放污染成因研究

分流制系统雨水泵站排放造成雨天河道水质恶化,阐明其排放污染成因是削减雨天污染和改善河道水质的基础。针对上海市中心城区两个分流制系统,分别采用反向传播神经网络和径向基神经网络建立降雨、管网运行等11个参数和雨水泵站雨天排放水质的非线性响应关系,探究雨天排放污染的主要影响因素。结果表明：与反向传播神经网络相比,径向基神经网络具有较高模拟效果,COD、NH₃-N和SS的平均绝对误差、均方根误差、平均百分比误差分别下降了15.6%～31.9%、12.3%～18.3%和12.6%～53.9%,决定系数提高了3.1%～5.4%。基于径向基神经网络对输入参数进行重要性分析,确定了5个优先参数,分别为距离上次开泵时间、开泵水位、峰值降雨量、前期不降雨天数、停泵水位。应开展雨污混接调查和实施雨污分流改造,从根本上减少旱天污水在管道沉积造成的雨天污染“零存整取”和污染效应放大。此外,通过优化雨水泵停泵水位,也可以削减雨天排放浓度。     

化工厂区雨水管理

对雨污分流化工厂区的雨水管网进行管理,采取措施防止污水外排,避免违法事故发生。     

城市污水处理厂进水浓度偏低原因分析及对策研究

城市污水处理厂进水浓度偏低是南方地区许多城市面临的共同问题,既影响废水主要污染物COD的减排成效,制约水环境质量的改善,也在一定程度上造成城市污水处理工程的投资浪费.以张家界市中心城区污水处理厂为例,通过现场勘测与监测分析,考察了管网渗漏、雨污合流、地表水渗入、管网反坡和管网颗粒物沉积等因素,探究造成该市城市污水处理厂进水浓度偏低的主要原因,并在此基础上提出有针对性的对策建议,供管理部门参考.     

污水管网典型混流制区域水量水质波动特征解析

混流制管网区域的入流入渗等问题致使污水水量水质波动较大,这给城市污水系统运行管理带来极大挑战.以某市典型混流制区域为对象,建立基于物联网的多点同步监测平台,重点研究了混流制污水管网的运行特点,识别关键的特征指标和不同情景下的指标变化特征.结果表明,旱流正常液位情景下水量水质日变化规律明显、多点同步性规律较一致;旱流高液位情景下水量水质日变化规律依然存在,但水质多点同步性差异较大;旱流液位、电导率波动特征受季节降雨量变化影响显著,且其主分布区间与季节降雨显著相关.降雨过程对液位变化速率及特征时段内的电导率变化速率分布特征影响较大,高低液位两种情景下液位、电导率对雨量雨型的响应特征差异显著,低液位时电导率响应更灵敏,高液位时液位响应更灵敏.基于旱季雨季分布规律以及降雨过程水量水质变化特征,建立了基于多点同步监测的管网运行参数特征库,为雨污混流管网优化运行管理提供支持.     

广州市城区降雨径流水质特征分析

通过对广州市城区2008年-2009年大量的降雨径流水质监洲,研究了广州市城区降雨径流水质的特征。结果表明,广州城区地表径流水质的未达到污水排放的二级标准,若直接排入城市地表水体可能对其造成污染,因此,对待城市地表径流水应该如对待污水一样处理。对于CODcr、BOD5、TN、TP浓度,路面径流要高于屋顶径漉;而对于SS浓度,屋顶径流高于路面径流。总磷TP的颗粒吸附态的污粢物对总污染物的贡献最大,对于珞面径流高达80．1％,对于屋顶径流为68．6％;其次是CODcr和BOD5,TN颗粒吸附态比重最低,通过沉积或过滤去除城市地表径流中的悬浮颗粒物,可以大大减少污粢物的含量。降雨径流中的污染物浓度远高于同期河涌水体中的污染物浓度（除TN外）,降雨径漉对河涌水中污染物输入的贡献占有相当的份额。     

雨强和坡度对裸地径流颗粒物及磷素流失的影响

采用人工模拟降雨的方法,研究了不同雨强（0~100mm/h）和坡度（0°~10°）条件下,北方砂壤土裸地降雨径流中颗粒物（SS）、总磷（TP）、颗粒态磷（PP）的流失量及径流污染物之间的相关关系,并分析了雨强和坡度对污染物流失量的影响.研究结果表明,雨强和坡度越大,SS和TP流失量越大;径流中SS与TP、TP与PP的单位面积流失量呈显著线性相关关系（R²>0.946）;在实验条件范围内,雨强对颗粒物及磷素流失量的影响比坡度更显著;径流中颗粒物及磷素单位面积流失量与雨强、坡度及场降雨径流总量之间均有明显的线性关系,相关系数大于0.911,由于0°裸地和有坡度裸地的下渗及产流情况差异较大,在模拟雨强和坡度对颗粒物及磷素流失量影响时需分别考虑.结果可为我国北方砂壤土裸地径流中颗粒物及磷素单位面积流失量的估算提供计算方法和科学依据.     

北方沿海城市屋面雨水径流水质及影响因素

选取天津市某小区3种材质的屋顶(瓦面、油毡屋面、沥青面)径流为研究对象,通过7场连续降雨监测,分析探讨了径流污染物平均浓度(EMC),屋面雨水径流水质特点,污染物出流规律以及径流水质影响因素。结果表明,天津市天然雨水中含氮量较高;通过计算3种屋面径流及路面径流EMC值,得出屋面径流中SS和COD严重超标,油毡面径流污染最重,天津市屋面径流污染水平比上海市高,也比美国、德国和法国等国家高;屋面雨水径流前期污染较高,存在一定的初使冲刷效应;晴天积累天数是影响屋面径流水质的重要因素,屋面初期径流污染物浓度与晴天累积天数成正相关;降雨强度对径流污染物具有分段影响,降雨强度6 mm/h时,径流污染物浓度随降雨强度的增大而增加,降雨强度6 mm/h时,径流污染物浓度随雨强的增大而降低。     

关于黑臭水体治理中排水系统优化的思考

近十年来,我国排水系统建设发展迅速,城市污水收集和处理水平大幅提升,区域水环境质量总体不断改善,但城市水体黑臭的问题依然很严峻。排水管网雨污混接、初期雨水未收集处理、排水管网日常维护不足等是城市水体污染的主要原因。为此,本研究提出优化排水系统,以提高排水系统控源截污水平,削减污染物排放,为黑臭水体治理提供支撑。