城镇合流制排水系统溢流污染控制综述

降雨期间合流制管道内流量超过其承载能力就会发生雨污水溢流,使城市水体受到污染,因此研究城镇合流制溢流污染对于城市水体污染控制具有重要意义。采用文献计量学方法分析了国内外合流制排水系统溢流污染的有关文献,发现溢流污染特征及控制措施为主要研究热点。在此基础上,解析了合流制排水系统溢流污染的成因、水质水量特征及变化规律,从降低溢流污染发生频率和控制溢流污染2个方面对多种措施进行了论述,最后对我国合流制排水系统溢流污染控制技术发展进行了展望。     

合流制排水系统溢流调蓄技术研究及应用实例分析

排水系统雨天溢流对受纳水体的污染已日益受到关注。合流制排水系统溢流调蓄技术是控制面源污染．削减污染负荷的一项关键技术。建设调蓄池以减少排江污染负荷是重要的工程措施之一。文章介绍了调蓄池的原理和作用。并结合上海的实际情况，分析阐述了调蓄池的计算方法，为合流制排水系统面源污染控制提供技术支持，并可总结推广应用于上海及其他城市合流制排水系统污染物控制工程。     

对我国合流制排水系统及其溢流污染控制的思考

合流制排水系统在我国和世界其他地方都普遍存在,相对分流制排水系统,其主要弊端是雨天的溢流污染问题。控源截污是我国当前黑臭水体治理的核心内容,而控源截污中一个重要的挑战是排水体制的选择。当前,我国不少城市对合流制排水系统的认识存在误区,片面地认为合流制排水系统是落后的排水系统,只有改成分流制才能解决问题。为此,本研究对合流制与分流制之间的差异与优劣进行了分析,对国外部分城市合流制的状况及溢流污染控制对策进行了梳理,最后结合我国正在大力推进的城市黑臭水体治理工作,提出了我国采用合流制排水系统的地区改善水环境状况的建议。     

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。     

环滇池截污干渠系统动力学模型研究

以系统动力学原理为基础,利用系统动力学软件Vensim构建了环滇池截污干渠系统动力学模型(SD模型),模拟了溢流污染的产生—排放—传输全过程。通过模拟6种不同控制方案下的溢流水量及溢流水中COD随时间的变化,对比各方案的优劣性,最终可为滇池流域合流制溢流污染控制提供技术参考。     

北运河上游合流制管网沉积物的月变化与污染物赋存特征

合流制管网沉积物是溢流污染的重要来源,明确其月变化和污染物赋存特征,有助于管网沉积物控制和溢流污染负荷削减.本研究现场调查了北运河上游合流制管网沉积物的月变化和污染物赋存特征,结果表明,管网沉积物的粒径分布为大颗粒(10目)、10～40目颗粒和细颗粒(60目)分别占36％、～50％和15％(质量比).管网沉积物在干季初...     

合流制排水系统的水污染控制方法

本对截流式合流制排水系统的水污染成因进行了分析,指出控制该污染是势在必行的。在众多的控制方法中,只要时机和规划得当,合流制的分流化是完全可能的,而在溢流口设置处理设施是另一可行措施。     

北运河上游合流制管网溢流污染特性研究

以北运河沙河水库周边合流制管网为研究对象,选取浊度为主要指示指标,通过监测典型溢流排口,考察了2019年4次合流制管网溢流污染物的变化过程,研究了降雨事件之间的干旱天数和降雨强度对溢流污染的影响,并分析浊度和典型污染物之间的相关性.结果表明,汛期降雨强度较大、历时较长,是溢流事件发生的主要时期.当单场次累积降雨量达到15 mm和单场次平均降雨强度达到1.4 mm·h^-1时,溢流开始发生.其中,4月24日（第一次溢流）和汛期7月22日（干旱天数为23 d,降雨强度最强）的初期溢流污染最为严重,这两次溢流污水中TN、TP、TCOD都与浊度显著相关（p<0.01）;5月26日（非汛期典型降雨）的溢流污染物与浊度相关性不显著（p>0.05）,污染负荷较低.这说明北运河上游沙河水库周边合流制管网溢流污染主要受降雨强度和干旱天数的影响.因此,以年总溢流污染负荷为控制目标时,应优先控制年度初次溢流和主汛期初次溢流的初期溢流污染.     

合流制排水管道雨季出流污染负荷研究

针对北京城区合流制排水管道雨季溢流及雨后河道水质恶化等问题,研究了3场降雨期间合流制排水系统不同来源的污染物特性及污染贡献.通过对2012年雨季几场降雨的降雨量数据监测与统计发现,护城河沿岸合流制排水系统累积雨量约10 mm时发生溢流.特大暴雨情况下,溢流水质的污染物平均浓度高于排水系统旱流污水的污染物浓度,溢流水质差,污染物浓度范围为:TN 5.11 ～ 16.36 mg·L-1,TP 4.34 ～10.52 mg·L-1,氨氮1.88～12.73 mg·L-1,COD 134～250 mg·L-1,SS 120 ～155 mg·L-1.管道沉积物在降雨期间对出流水质的污染贡献率分别为:TN 20.9％ ～44.6％,TP 35.76％～47.3％,COD 46.2％ ～48.8％,SS 35.7％ ～79.7％.控制合流制排水管道沉积物的沉积和冲刷对排水系统的正常运行及削减雨季出流污染负荷具有重要意义.     

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.     

上海中心城区合流制排水系统调蓄池环境效应研究

于2006~2008年同步监测了上海中心城区成都路合流制排水系统20余次的降雨、径流和径流水质过程,研究了国内首座投入使用的城市大型排水系统调蓄池的环境效应.结果表明,调蓄池有效提高了排水系统排水能力,系统截流倍数可从3.87倍提高到6.90~9.92倍.对暴雨溢流和旱流试车溢流的年际平均削减量分别为9.10×104m3和8.37×104m3,削减率分别达9.00%和100%.对暴雨溢流COD、BOD5、SS、NH4+-N和TP的年际平均削减率分别为13.76%、19.69%、15.29%、18.24%和15.10%,相应削减量分别为41.21、12.37、50.10、2.12和0.29 t.a-1.调蓄池可100%削减旱流试车溢流污染,相应污染物的削减量分别为20.75、4.87、14.90、4.49和0.30 t.a-1.分析显示调蓄池设计标准、运行模式和降雨条件是影响调蓄池环境效应发挥的重要因素.     

合流制溢流控制系统的多目标优化

在城镇合流制溢流（CSO）污染控制系统的规划建设过程中,提高CSO削减率的同时降低建设成本一直受到规划建设决策者的广泛关注。针对CSO控制系统优化问题,利用Matlab、Python和SWMM模型建立了CSO控制系统建设成本与CSO削减率的多目标优化模型,借助非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对实例求解得出一系列Pareto解集,并进一步为决策者提供多套选择方案。分析结果表明:在3年一遇设计降雨条件下,优化结果中源头LID设施、末端合流制调蓄池与中途截流管网改造的建设成本占比依次降低,其中末端合流制调蓄池的CSO削减率贡献最高,源头LID设施次之,中途截流管网改造最低。     

苏州河水系水动力模型建立及应用

应用MIKE11模型系统建立了以苏州河以及其支流为重点的全市感潮河网水动力数学模型。模型在天然河网的基础上，以骨干河道为基础，进行合理的河道和湖泊概化，并将上海市河网水系划分为14个水利片，分片考虑区域降雨径流对河网水量的影响。模型可应用于水系水量调度分析及非点源污染分析，并对对苏州河沿岸泵站雨天溢流进行模拟计算。结果表明，建立的苏州河水系水动力模型可为苏州河整治工程提供科学决策工具。     

深圳湾流域面源与截排溢流污染特征及其对水环境的影响

随着点源污染逐步得到有效控制,面源与截排溢流污染对水环境的胁迫日益突出。基于土地遥感数据、城市排水管网等资料,构建流域—海湾一体化水环境模型,探讨深圳湾流域面源与截排溢流污染特征及其对水环境的影响,研究表明：（1）雨季COD、NH₃-N和TP单位面积面源与截排溢流污染负荷分别为17.21 t/km²与10.21 t/km²、0.17 t/km²与0.69 t/km²、0.04 t/km²与0.07 t/km²;（2）面源与截排溢流污染时间上主要集中于大雨及以上等级降水较多的5月和8月,空间上主要分布在截排工程集中、下垫面面积较大且坡度较陡的深圳河、大沙河和新洲河流域;（3）面源与截排溢流水体COD、NH₃-N和TP浓度可达地表水V类标准的3.7倍、18.2倍和8.5倍;（4）雨季COD、NH₃-N和TP浓度高于旱季的区域分别超过深圳湾总面积的40%、60%和65%。     

城市污水管道入流入渗监测技术研究与应用进展

入流和入渗(inflow and infiltration)会导致管道中水量超过设计水量,是导致污水管道溢流的主要原因。由于管道埋藏于地下,入流和入渗时间和位置随机性强,难于及时发现入流和入渗的位置和原因。目前国外的排水研究和管理人员利用在线监测技术获取了大量的监测数据,分析水量变化规律,并利用烟道测试等检测手段寻找入流入渗源。对排水管道入流入渗的监测和数据分析技术及在实际管理中的应用手段进行了综述,并以国内某城市实际监测数据为例进行入流入渗的分析,可为国内排水管网监控管理提供借鉴。     

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.     

污水中基于酶活性分析的硫酸雌酮雌激素效应

在污水处理厂尾水中,雌酮（E1）和硫酸雌酮（E1-3-S）分别是赋存浓度最高的自由态雌激素和结合态雌激素.E1-3-S难以被生物降解且雌激素效应有限,但环境条件适宜时可在芳基硫酸酯酶（AryS）作用下通过水解释放出具有雌激素效应的E1.本论文提出了一种利用AryS活性值和E1-3-S酶促水解动力学参数计算E1-3-S半寿期的方法.根据现场取样分析得到了重庆市某污水处理厂生物处理构筑物内混合液,合流制管道溢流口与尾水受纳水体底泥中在冬、春、夏3个季节的AryS活性值,其均值分别为417.41~941.14,91.55~179.42,28.11~59.64μg对硝基酚/（g·h）.在20℃的实验室条件下,E1-3-S的酶促水解遵循一级动力学模式（P<0.01）,且水解速率K_d与AryS活性呈线性正相关（R²=0.9774）.根据春季的AryS活性数据和实验室条件下E1-3-S水解速率与酶活性的线性回归方程推算,得到了在污水处理厂生物构筑物内、合流制管网溢流口和污水厂尾水排放点附近水体中E1-3-S在对应环境温度条件下通过酶促水解的半寿期分别为33.5,153.0,410.0h.该方法可用于评估硫酸型结合态雌激素在水环境中的雌激素效应释放风险.