專(zhuān)家視角|徐祖信院士:城市排水系統提質(zhì)增效關(guān)鍵技術(shù)研究——以馬鞍山市為例
為貫徹習近平總書(shū)記關(guān)于長(cháng)江經(jīng)濟帶“共抓大保護,不搞大開(kāi)發(fā)”的重要指示精神,落實(shí)《長(cháng)江保護修復攻堅戰行動(dòng)計劃》,生態(tài)環(huán)境部組織開(kāi)展了長(cháng)江生態(tài)環(huán)境保護修復駐點(diǎn)跟蹤研究工作,深入一線(xiàn)進(jìn)行駐點(diǎn)研究和技術(shù)指導,服務(wù)地方政府水污染防治的科學(xué)決策與精準施策。同濟大學(xué)牽頭組建馬鞍山市駐點(diǎn)工作組,在馬鞍山市政府和各相關(guān)部門(mén)支持協(xié)作下,重點(diǎn)針對馬鞍山市中心城區水環(huán)境質(zhì)量改善面臨的突出問(wèn)題,圍繞精準控源截污和雨天排放污染控制等方面,開(kāi)展城市河流水系水質(zhì)提升關(guān)鍵技術(shù)研究,為慈湖河小流域水環(huán)境治理項目提供技術(shù)支撐,在多方共同努力下,成功消除了城市水體黑臭,河流水質(zhì)得到穩定改善。2019年11月,韓正副總理視察馬鞍山市期間,對馬鞍山市水環(huán)境保護工作取得的成效給予高度肯定;2020年8月,習近平總書(shū)記視察馬鞍山市時(shí),提出了打造安徽的“杭嘉湖”、長(cháng)三角的“白菜心”新發(fā)展定位。
1. 長(cháng)江中下游城市水環(huán)境治理的瓶頸問(wèn)題
現階段,城鎮環(huán)境與市政基礎設施建設趨于完善,但城市水環(huán)境仍面臨較多問(wèn)題。研究表明,長(cháng)江中下游城市污水管網(wǎng)覆蓋率、污水處理率高達90%以上,但是城市河流仍然面臨雨天反復污染問(wèn)題。主要體現在:1)排水管網(wǎng)錯接和破損,導致雨水和地下水嚴重擠占污水管網(wǎng)輸送容量,造成末端的污水處理廠(chǎng)進(jìn)水濃度不高。有些雨水管道接入污水管網(wǎng),導致污水處理廠(chǎng)雨天進(jìn)水量明顯增加,暴雨時(shí)甚至發(fā)生漫流并超標排放。污水管道破損嚴重,導致地下水(占比高達28%~40%)進(jìn)入污水管道。2)排水管網(wǎng)雨污混接,導致污水直排河道,管網(wǎng)截污效率低。相關(guān)研究表明,長(cháng)江中下游城市排水管網(wǎng)雨污混接比例平均約為26%,最高可達70%。雨水管道晴天流速較低,污染物沉淀,下雨時(shí)沉積物隨雨水排入河道,造成污染。3)為了確保城市防洪安全,當降水產(chǎn)生的徑流量超過(guò)合流管網(wǎng)輸送容量時(shí),合流管網(wǎng)發(fā)生污水溢流。合流管網(wǎng)晴天流速低,污染物沉積嚴重,尤其是遠距離輸送的合流管道,近1/3的顆粒態(tài)污染物沿程沉積;而雨天沉積污染物受管道匯流雨水沖刷泛起,形成“零存整取”的污染效應,對河道造成沖擊性污染。目前,多數城市河道雨天反復污染甚至黑臭,與合流管網(wǎng)雨天污水溢流相關(guān)。因此,城鎮排水管網(wǎng)錯接和破損、管網(wǎng)混接以及溢流污染是我國長(cháng)江中下游城市水環(huán)境治理面臨的瓶頸問(wèn)題,是我國城鎮化進(jìn)程中產(chǎn)生的獨特問(wèn)題,也是發(fā)展中國家城市水污染的共性問(wèn)題。該瓶頸問(wèn)題在歐美國家城市河流污染治理經(jīng)驗中無(wú)先例可循,其有效解決直接關(guān)系到治理城市黑臭水體的成效以及水污染治理攻堅戰的成敗得失。為此,針對城市排水系統提質(zhì)增效關(guān)鍵技術(shù),開(kāi)展自主創(chuàng )新研發(fā)至關(guān)重要且意義深遠。
2.研究區概況與主要水環(huán)境問(wèn)題
2.1 研究區概況
馬鞍山市位于安徽省最東部,橫跨長(cháng)江兩岸,屬長(cháng)江中下游沖積平原的蕪湖—馬鞍山丘陵水網(wǎng)平原區?,F轄3縣(含山縣、和縣、當涂縣)3區(花山區、雨山區和博望區),面積為4 049 km2,全市人口為229.14萬(wàn)人,城鎮化率為69.12%,2020年地區生產(chǎn)總值為2 186.9億元。馬鞍山市河道縱橫,湖泊眾多,溝塘密布,水域總面積約360 km2。長(cháng)江是馬鞍山市最大的過(guò)境水體,其他主要城市內河包括慈湖河、雨山河、采石河、姑溪河、得勝河等,均匯入長(cháng)江干流。
2.2 主要水環(huán)境問(wèn)題分析
“十三五”期間,馬鞍山市地表水水質(zhì)總體呈改善趨勢,2020年,5個(gè)國控斷面年均水質(zhì)達標率為100%,但部分省控斷面(如慈湖河等)月均水質(zhì)不能穩定達標,尤其是雨天水質(zhì)污染問(wèn)題較為突出。慈湖河是馬鞍山市境內最長(cháng)的入江河流,全長(cháng)約26.1 km,流域面積為124.8 km2,共有36條支流水系,主要由上游洋河和慈湖河水系構成。慈湖河水系流經(jīng)城市主要建成區,經(jīng)過(guò)多年治理,已建成較為完善的環(huán)境基礎設施和防洪排澇系統,沿線(xiàn)已建成14個(gè)排澇泵站、3座城鎮污水處理廠(chǎng)和1個(gè)城鎮污水處理廠(chǎng)尾水處理濕地。
通過(guò)駐點(diǎn)團隊調研發(fā)現,慈湖河水系水環(huán)境治理面臨的主要問(wèn)題如下:1)上游向山鎮區排水系統建設不完善,部分旱季污水雨天直排洋河,沿河生活污水未經(jīng)處理直接或間接排入洋河,影響下游慈湖河水質(zhì)。2)慈湖河是雨源型河流,生態(tài)基流嚴重匱乏,現狀水源主要是污水處理廠(chǎng)尾水經(jīng)過(guò)濕地深度處理后實(shí)施的干流補水;慈湖河支流已建泵閘,雨季防洪排澇導致支流雨天排放污染嚴重,水質(zhì)惡化明顯。3)慈湖河水系主要建成區涉及16個(gè)排水片區,據初步調查,中心城區90%以上的分流制管網(wǎng)存在不同程度的混接,雨天初期雨水污染嚴重。4)慈湖河區域內地下水和雨水進(jìn)入污水管道問(wèn)題突出,污水處理廠(chǎng)進(jìn)水濃度偏低,其中化學(xué)需氧量(COD)和氨氮平均進(jìn)水濃度僅為78 和5.6 mg/L。慈湖河下游省控斷面水質(zhì)為GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》Ⅴ類(lèi)~劣Ⅴ類(lèi),水質(zhì)穩定改善任務(wù)迫切。
3.城市排水系統提質(zhì)增效技術(shù)研究
3.1 基于網(wǎng)格化監測的排污口溯源方法
城市水環(huán)境治理的首要措施是識別和控制污染源,排污口調查與整治是提高污染物截流能力的基礎性工作,其中水下排污口肉眼無(wú)法直接可見(jiàn),是調查工作的難點(diǎn)。近年來(lái),我國各地在排污口排查方面投入較大,水下機器人、熱成像儀等被運用于隱蔽排污口的探測排查,但操作復雜,夜間難以實(shí)施。由此,提出基于河流網(wǎng)格化水量水質(zhì)監測的排污口溯源方法,其特點(diǎn)是水量水質(zhì)監測不需要水下作業(yè)且可在1 d內不同時(shí)段實(shí)施靈活性的動(dòng)態(tài)監測,并與反問(wèn)題方法相結合,實(shí)現對污染物排放的定量解析,確定排污口調查的重點(diǎn)河段。網(wǎng)格化水量水質(zhì)監測與排污口溯源示意如圖1所示,河段斷面濃度計算公式如下:
式中:C2為第2個(gè)河段斷面污染物濃度,mg/L;C1為第1個(gè)河段斷面污染物濃度,mg/L;Ce2為第2個(gè)河段排污口污染物排放濃度,mg/L;Qe2為第2個(gè)河段排污口排放水量,m3/s;QT2為第2個(gè)河段支流入流水量,m3/s;Q12為第1個(gè)河段出流水量,m3/s;Q23為第2個(gè)河段出流水量,m3/s;V2為第2個(gè)河段的體積,m3。
若采用保守型水質(zhì)指標(如氯離子),則不需要考慮污染物在河流中的降解量,可進(jìn)一步簡(jiǎn)化污染物降解參數K2,相應技術(shù)流程如圖2所示。
以慈湖河干流為例,開(kāi)展基于網(wǎng)格化水量水質(zhì)監測的污染物溯源解析研究。于2021年9月24—25日(旱天期間),在慈湖河中上游流經(jīng)城區6.8 km長(cháng)的河段(入秀山湖口—橋山路與慈湖河路交叉口)布設7個(gè)監測點(diǎn)位(1#~7#),對流速、水位和水質(zhì)(氯化物濃度)進(jìn)行監測。其中,流速、水位監測在白天進(jìn)行,每個(gè)點(diǎn)位每天檢測3次,水質(zhì)指標采樣頻次為4 h/次,每個(gè)點(diǎn)位連續監測24 h。
基于各斷面流量和氯化物濃度監測數據(圖3),確定7個(gè)監測點(diǎn)位每日的氯化物通量分別為4 275、6 710、18 317、30 544、36 440、36 820和41 861 kg/d。計算以7個(gè)點(diǎn)位劃分的6個(gè)河段氯化物負荷增加量和流量增加量的比值,結果表明,6個(gè)河段的氯化物負荷增量分別為49.1(1#~2#點(diǎn)位)、54.7(2#~3#點(diǎn)位)、85.8(3#~4#點(diǎn)位)、262.0(4#~5#點(diǎn)位)、83.9(5#~6#點(diǎn)位)、92.9 g/m3(6#~7#點(diǎn)位)。其中4#~5#點(diǎn)位之間河段的氯化物負荷增加遠高于其他5個(gè)河段,這與高氯化物濃度的污水排放有關(guān),因此可確定4#~5#點(diǎn)位之間為排污口溯源排查的重點(diǎn)河段,而其他河段的氯化物負荷增加主要與污水處理廠(chǎng)尾水補充有關(guān)。
3.2 雨水管網(wǎng)混接、破損診斷技術(shù)
確定雨水管網(wǎng)混接、破損的具體位置是排水系統提質(zhì)增效的重點(diǎn)。雨水管網(wǎng)水流情況復雜,受諸多不確定性因素影響,目前閉路電視物理檢測和定位的方法費用昂貴、人力效率低下,且識別精度較差。因此,基于數值模型與管網(wǎng)非開(kāi)挖檢測,建立雨水管網(wǎng)混接、破損反演定位技術(shù),可以低成本、高效率地開(kāi)展雨水管網(wǎng)混接、破損定位。如何用較簡(jiǎn)單的反演算法與最少的管網(wǎng)監測點(diǎn)精準定位到混接破損點(diǎn)是本技術(shù)的核心難點(diǎn)。
基于水質(zhì)特征因子構建蒙特卡洛-化學(xué)質(zhì)量平衡模型,確定管網(wǎng)污水混接、地下水入滲量,診斷雨水管網(wǎng)總體混接、破損情況。在此基礎上,通過(guò)耦合管網(wǎng)水動(dòng)力模型和優(yōu)化算法,構建雨水管網(wǎng)混接破損反演優(yōu)化模型,對節點(diǎn)流量進(jìn)行解析,實(shí)現問(wèn)題點(diǎn)的精準定位。以慈湖河X(jué)排區為示范區域,開(kāi)展雨水管網(wǎng)混接破損精準定位研究。X排區是分流制排水體制,市政主干管雨水管道總長(cháng)6.61 km,雨水管網(wǎng)覆蓋面積約1.49 km2。在X排區雨水管網(wǎng)中布設18個(gè)關(guān)鍵節點(diǎn)進(jìn)行水位、水質(zhì)(氨氮、總硬度)監測,監測時(shí)間為2020年8月4日08:00—17:00,前期晴天數為5 d,監測頻次為3 h/次。根據監測點(diǎn)布設情況,將X排區雨水管網(wǎng)劃分為6個(gè)子片區〔圖4(a)〕,分別采用氨氮、總硬度表征生活污水、地下水,建立水質(zhì)特征因子基準濃度庫。根據管網(wǎng)的入流、出流搭建化學(xué)質(zhì)量平衡模型,采用蒙特卡洛算法計算雨水管網(wǎng)總體的日平均混接流量及日平均地下水入滲流量〔圖4(b)〕,以判斷雨水管網(wǎng)總體混接、破損情況。雨水管網(wǎng)的不同區域混接、入滲分布不均勻,其中子片區2、3是混接、破損的重點(diǎn)區域,其管網(wǎng)長(cháng)度占排區總長(cháng)度的16%,但混接污水量占全排區污水量的80.7%,地下水入滲量占全排區入滲量的59.0%。
為進(jìn)一步確定生活污水混接和地下水入滲的具體點(diǎn)位,研究建立耦合管網(wǎng)水動(dòng)力模型和優(yōu)化算法的雨水管網(wǎng)混接破損定位模型?;赬排區內雨水管道、檢查井、截污泵站的基本參數,采用SWMM模型軟件構建了X排區雨水管網(wǎng)水動(dòng)力模型,旱天雨水管網(wǎng)模型的外部入流由污水混接量、地下水入滲量2種類(lèi)型組成。同時(shí),采用二次開(kāi)發(fā)模塊PySWMM對于雨水管網(wǎng)水動(dòng)力模型進(jìn)行控制,在管網(wǎng)總體混接、入滲流量的約束條件下,利用MGA算法對管網(wǎng)各節點(diǎn)外部入流量進(jìn)行自動(dòng)分配,并以關(guān)鍵節點(diǎn)模擬水位與監測水位的均方根誤差為目標函數,衡量節點(diǎn)外部入流量分配方案的優(yōu)劣,直至獲得最小目標函數下的最優(yōu)解,從而實(shí)現混接、破損定位。MGA算法中設置種群大小為50,迭代代數為200,交叉率為0.005,整個(gè)自?xún)?yōu)化過(guò)程迭代計算10 000次。
計算得到管網(wǎng)各節點(diǎn)混接、入滲流量數值呈現一定的聚集性規律,并且形成了特定點(diǎn)位流量聚集區。依據流量值的聚集程度,評估混接、入滲風(fēng)險并繪制地圖如圖5所示。由圖5(a)可知,模型定位出A1、A2為混接高風(fēng)險區域,區域混接總量為397.38 m3/d,約占全管網(wǎng)混接總量的77.8%,節點(diǎn)的混接水量為6.49~34.13 m3/d,紅、藍色標記節點(diǎn)為重點(diǎn)混接節點(diǎn),需要優(yōu)先進(jìn)行混接改造。由圖5(b)可知,B1、C1、D1片區為定位的地下水入滲高風(fēng)險區,區域地下水入滲總量為587.75 m3/d,約占總管網(wǎng)入滲水量的87.2%,片區各管段入滲水量為2.06~40.06 m3/d,黃色和深藍色標記管段為重點(diǎn)入滲管段,需要優(yōu)先進(jìn)行管道修復。
3.3 基于多因素影響的“濃度-體積”優(yōu)化調蓄設計方法
調蓄池是初期雨水污染控制的有效手段之一,調蓄池容積設計方法主要考慮截留的雨水量。但對于存在污水混接的雨水系統,污染物在管道中旱天累積雨天沖刷,溢流污染嚴重;而且,排水管網(wǎng)末端排放濃度過(guò)程線(xiàn)受降雨特征、前期晴天數、管道沉積物、混接污水等多因素協(xié)同影響,雨天溢流污染濃度動(dòng)態(tài)變化復雜,因此僅考慮水量的調蓄容積設計方法不能有效截留高濃度溢流污水。目前我國部分建有調蓄池的排水系統,雨天仍有高濃度溢流污染排放,河道水質(zhì)雨天頻現黑臭,不利于河道水環(huán)境質(zhì)量改善。另外,城市集聚區人口多、污染來(lái)源復雜,排水系統初期雨水污染更為嚴重,且土地資源緊張,調蓄池設計更應注重經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。如何基于河道水環(huán)境目標,提高調蓄池溢流污染截流效率,結合污染物濃度優(yōu)化調蓄池設計方法是有效控制溢流污染的難點(diǎn)。
采用SWMM模型構建“雨水匯流—管道輸運—沉積沖刷”溢流污染模型,建立基于多因素影響的“濃度-體積”優(yōu)化調蓄設計方法,對傳統調蓄方法進(jìn)行優(yōu)化,提升調蓄池的調蓄效率與效益。首先,建立排水系統的污染負荷平衡關(guān)系〔式(2)〕,根據降雨徑流及溢流污染監測數據計算雨天溢流污染中沉積物事件平均濃度,計算公式如下:
式中:W1為混接污水的負荷,kg;W2為雨水徑流流入排水管道的負荷,kg;W3為地下水入滲的負荷,kg;W4為管道沉積物的負荷,kg;W5為排水系統末端雨污混合水污染的負荷,kg;W6為排水系統截流泵截流的負荷,kg;W7為調蓄設施儲存的負荷,kg;EMC為雨天溢流污染中沉積物事件平均濃度,mg/L;Q為雨天溢流水量,m3。
其次,基于SWMM模型構建“雨水匯流—管道輸運—沉積沖刷”溢流污染模型,通過(guò)區域晴天和雨天排水系統末端溢流濃度、降雨徑流濃度監測數據,率定驗證模型參數,提升溢流污染模擬精度。最后,通過(guò)設計典型降雨,模擬不同前期晴天數下末端排口水質(zhì)和水量動(dòng)態(tài)過(guò)程線(xiàn)。根據水環(huán)境質(zhì)量目標界定最大排放濃度,確定水質(zhì)水量過(guò)程線(xiàn)中污染物濃度高于目標截流濃度的時(shí)間段(T1~T2),根據流量過(guò)程線(xiàn)在T1~T2積分得到該曲線(xiàn)與時(shí)間軸圍成的面積,即截流水量,從而確定雨水調蓄池的容積(圖6)。與傳統調蓄設計方法相比,基于多因素影響的“濃度-體積”優(yōu)化調蓄設計方法能夠在同等調蓄體積下截留高濃度初期雨水,提升調蓄池污染物去除效率,減少初期雨水對河道的污染。
基于上述研究方法,以馬鞍山慈湖河片區XHC排區為研究區域,開(kāi)展雨水調蓄池的優(yōu)化設計研究 。馬鞍山慈湖河X(jué)HC排區為分流制排水體制,匯水面積為2.30 km2。根據現場(chǎng)實(shí)測,雨天泵站排放COD、氨氮濃度最高達77和14.2 mg/L,明顯高于地表水Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標準限值。通過(guò)模擬不同前期晴天數下末端雨水排口排放水質(zhì)和水量過(guò)程線(xiàn),確定不同截流濃度閾值下實(shí)時(shí)調蓄控制對應的調蓄池體積(圖7)。隨著(zhù)前期晴天數的增加,初期沖刷效應越強,峰值污染物濃度隨之增大,前期晴天數為3、6和9 d時(shí)對應的COD峰值約為84、104和118 mg/L。當截流COD閾值為40 mg/L,前期晴天數為3、6和9 d時(shí)所對應的調蓄池體積分別為8 918、9 992和10 438 m3,削減的污染負荷分別為601.8、790.6和915.0 kg。當截流COD固定時(shí),隨前期晴天數增加,調蓄池體積增大。此外,參考GB 3838—2002的Ⅴ類(lèi)水質(zhì)標準、GB 18918—2002《城鎮污水處理廠(chǎng)污染物排放標準》的一級A和一級B標準,選擇COD分別為40、50和60 mg/L作為截流閾值,當前期晴天數為3 d時(shí),所對應的調蓄池體積分別為8 918、7 587和6 246 m3。隨著(zhù)截流COD閾值降低,調蓄池體積顯著(zhù)增加,更低的截流閾值對應更大的調蓄容積。與傳統調蓄方法相比,相同調蓄體積下,“濃度-體積”優(yōu)化調蓄設計方法溢流污染截留負荷得到明顯提升。
3.4 排水系統溢流污染高效控制技術(shù)
合流制排水系統溢流污染是河道雨天污染的重要原因?;炷?絮凝作為一種高效的處理方法,在雨天溢流末端處理中能夠有效削減污染負荷,但仍存在耗時(shí)長(cháng)、占地面積大等問(wèn)題。因此,提出混凝-絮凝原位處理技術(shù),利用排水管道的管段完成混凝-絮凝過(guò)程,實(shí)現溢流污水的高效快速處理。
管道原位混凝-絮凝的基本原理是通過(guò)檢查井向管道中投加混凝劑、絮凝劑,進(jìn)行混凝-絮凝反應,利用管道內的空間和水體流動(dòng)產(chǎn)生的水力條件以及沖刷沉積物產(chǎn)生的湍動(dòng)、明滿(mǎn)流交替時(shí)產(chǎn)生的湍動(dòng)等實(shí)現混凝劑、絮凝劑與雨污水的充分反應,再通過(guò)沉降實(shí)現固液分離,完成混凝-絮凝及沉淀過(guò)程?;炷?絮凝處理后大量污染物隨污泥沉降至沉淀池底部,上清液則通過(guò)水泵泵入河道,從而降低溢流污水中的污染物濃度。降雨過(guò)后再將沉淀池污泥收集轉運至污水處理廠(chǎng)進(jìn)行無(wú)害化處理處置。
通過(guò)燒杯試驗確定混凝-絮凝常用參數。篩選確定混凝劑選用聚合硫酸鋁(PAS),絮凝劑選用陰離子聚丙烯酰胺(APAM),通過(guò)控制變量法確定PAS和APAM的用量、比例及投加方式。試驗結果表明,PAS和APAM先后間隔投加,PAS:APAM取100:1,PAS取40~300 mg/L,APAM取0.4~3 mg/L時(shí),可以得到濁度、總化學(xué)需氧量(TCOD)等污染物的最佳去除效果。TCOD的去除以顆粒態(tài)化學(xué)需氧量(PCOD)為主,溶解性化學(xué)需氧量(SCOD)去除率較低。上述優(yōu)化條件下,濁度、TCOD、SCOD、PCOD的最高去除率分別為98.5%、93.7%、24.3%和99.7%。研究表明,混凝-絮凝處理雨天溢流污水的機制主要包括電中和、吸附架橋、卷掃網(wǎng)捕作用,且加藥后體系Zeta電位為-10 mV左右可以達到污染物最佳去除效果。
利用環(huán)形水槽模擬管道原位混凝-絮凝過(guò)程,固定PAS用量為80 mg/L,APAM用量為0.8 mg/L,研究不同參數對管道原位混凝-絮凝效果的影響。結果表明,固定流速為1.13 m/s時(shí),傳輸距離400 m左右可以實(shí)現濁度、TCOD、TP等污染的高效去除,沉淀3 min即可達到最好的沉降效果(圖8),遠低于類(lèi)似研究所需25 min以上的沉淀時(shí)間,主要原因是管道沉積物中的大量顆粒物可以起到負載物的作用,加快絮體沉降。
對比不同流速下污染物的去除效果,結果表明,過(guò)低流速(0.51 m/s)下各污染物去除率普遍較低,原因是過(guò)低流速下,管道中紊流強度小,藥劑與污水無(wú)法實(shí)現充分混合反應。中高流速(0.81~1.80 m/s)下污染物去除率保持高值,一是因為中高流速下紊流強度大,藥劑與污水混合反應充分;二是因為在固定傳輸距離時(shí),管道流速與混合反應時(shí)間成反比,二者能夠效果互補,實(shí)現中高流速范圍內污染物的高效去除。
針對不同污染物濃度的研究發(fā)現,濁度、TP、PCOD在低濃度下去除率略低,原因是研究中固定的藥劑用量偏大,低污染物濃度的污水體系發(fā)生電荷反轉,不易形成絮體沉降被去除;而中高濃度,即濁度為186.3~701 NTU,PCOD為284~884 mg/L,TP濃度為3.42~5.88 mg/L時(shí),污染物去除率均大于95%。
基于上述燒杯試驗和環(huán)形水槽模擬試驗,論證了管道原位混凝-絮凝具有處理雨天溢流污水的可行性。該技術(shù)對于溢流污染末端控制、水環(huán)境改善具有重要的應用價(jià)值和積極意義,駐點(diǎn)團隊目前正在中心城區排水系統謀劃中對該技術(shù)進(jìn)行實(shí)證研究和示范應用。
4.結語(yǔ)
長(cháng)江中下游城市普遍存在排水系統提質(zhì)增效問(wèn)題,成為制約城市水環(huán)境長(cháng)效改善的關(guān)鍵瓶頸。本研究以長(cháng)江生態(tài)環(huán)境保護修復馬鞍山駐點(diǎn)城市為案例,在慈湖河水系精準控源截污和雨天排放污染控制等方面,開(kāi)展了4項關(guān)鍵技術(shù)研究:1)建立基于網(wǎng)格化監測的排污口溯源方法,實(shí)現低成本、高效率確定排污口排查的重點(diǎn)河段;2)基于蒙特卡洛-化學(xué)質(zhì)量平衡模型,耦合管網(wǎng)水動(dòng)力模型和優(yōu)化算法,實(shí)現混接和破損點(diǎn)的精準定位,識別慈湖河主要排區雨水管道混接量和地下水入滲量,繪制混接風(fēng)險和入滲風(fēng)險地圖;3)綜合考慮降雨特征、前期晴天數、管道沉積物、混接污水等多因素影響,構建“雨水匯流—管道運輸—沉積沖刷”溢流污染模型,建立水質(zhì)和水量動(dòng)態(tài)過(guò)程線(xiàn),優(yōu)化調蓄池設計,提高污染物的截留負荷;4)提出并探究了管道原位絮凝的溢流污染高效控制技術(shù)的可行性和主要控制參數,實(shí)現濁度、COD、TP的高效去除。駐點(diǎn)研究工作為進(jìn)一步提升長(cháng)江中下游城市水環(huán)境綜合治理成效提供了科技支撐。