暴雨期間污水廠的超越閥門(mén)該不該開(kāi)？
全球的氣候變化已經(jīng)深刻的影響到我們每一個(gè)人的普通生活，特別是近期的河南極大暴雨，煙花的周末登陸都給我們帶來(lái)了無(wú)法預(yù)測(cè)的氣象災(zāi)害，在巨大的自然災(zāi)害面前，我們團(tuán)結(jié)抗洪，八方支援的精神使每一個(gè)中國(guó)人為自己生在這個(gè)偉大的祖國(guó)土地上而自豪。除了自豪之外，各行各業(yè)仍要冷靜的思考自身的工作。在大型的氣象災(zāi)害天氣的頻繁出現(xiàn)的情況，或者僅僅是大量的降雨天氣不斷地出現(xiàn)，對(duì)污水廠的運(yùn)行都會(huì)造成非常大的運(yùn)行壓力，關(guān)于雨季期間的污水廠的運(yùn)行問(wèn)題，在之前的公眾號(hào)的文章中都有討論，大家可以點(diǎn)擊上述文章鏈接來(lái)進(jìn)行閱讀。
這一周公眾號(hào)和大家討論一個(gè)更為敏感的問(wèn)題，那就是污水廠進(jìn)水超越閥門(mén)在暴雨期間該不該開(kāi)？這個(gè)問(wèn)題涉及很多地方環(huán)境執(zhí)法部門(mén)的執(zhí)法力度問(wèn)題，各地的執(zhí)法都有不同的做法，本文不去討論如何理解各地環(huán)境部門(mén)的執(zhí)法，而是和大家從技術(shù)層面探討暴雨期間的污水廠超越閥門(mén)的問(wèn)題。
全球的氣候變化問(wèn)題越來(lái)越凸顯，全球各個(gè)地區(qū)都不同程度出現(xiàn)了短時(shí)降雨達(dá)到甚至超過(guò)了往年的峰值降雨量的情況，普通民眾都能夠體驗(yàn)到越來(lái)越多的雨水降落到地面上來(lái)。這就帶來(lái)一個(gè)重要的問(wèn)題，各地的氣象資料需要進(jìn)行更新，但是這種更新需要更多的氣象數(shù)據(jù)資料，特別是設(shè)計(jì)中常說(shuō)的百年一遇，這需要大量的數(shù)據(jù)積累，進(jìn)行正態(tài)分布來(lái)確定百年一遇的界限，但是由于氣象積累資料不足，就帶來(lái)一個(gè)滯后性的問(wèn)題，設(shè)計(jì)采用的數(shù)據(jù)還是沒(méi)有得到充足數(shù)據(jù)從而有效更新的氣象資料，但是現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)不斷的遭遇了更大更強(qiáng)的暴雨侵襲。
城鎮(zhèn)化進(jìn)程在一個(gè)相對(duì)封閉的區(qū)域大量的建設(shè)住宅、配套服務(wù)建筑、道路等，會(huì)造成大量的建筑路面硬化，屋面增多，綠化面積減少等問(wèn)題的出現(xiàn)。區(qū)域內(nèi)的降雨量被原有的土質(zhì)綠化地面吸收數(shù)量大量減少，落在硬化的地面和路面以及屋面的雨水，就需要依靠城市的下水管網(wǎng)來(lái)進(jìn)行排走。這部分雨水能否有效的排走，依賴(lài)于城市地下管網(wǎng)的體制選擇、建設(shè)投入、維護(hù)清淤等等一系列的工作來(lái)實(shí)現(xiàn)，這對(duì)于一個(gè)城市的基礎(chǔ)建設(shè)和維護(hù)是一個(gè)非常大的考驗(yàn)。
雨污合流的城市排水管網(wǎng)體系，是大部分城市在原有的氣候條件干燥的氣象數(shù)據(jù)下、原有的建筑覆蓋面積下采取的設(shè)計(jì)方式，這種方式從建設(shè)資金投入，管網(wǎng)建設(shè)都適合當(dāng)初的城市發(fā)展的情形。隨著污水廠的大規(guī)模建設(shè)，雨污合流制的管網(wǎng)的管網(wǎng)末端接入到了污水廠內(nèi)，污水和少量的雨水通過(guò)雨污合流管網(wǎng)流入污水廠進(jìn)行處理后排放。但是隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)度的加快，中大型城市不斷擴(kuò)容發(fā)展，原有的雨污合流新變化的氣候條件、城市建設(shè)條件都形成了嚴(yán)重的制約。而全球氣候變化的影響，特別是頻繁發(fā)生的暴雨極端天氣的越來(lái)越多，作為雨污合流的末端的污水廠面臨更為嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
在污水廠的進(jìn)水口處，一般的設(shè)計(jì)都會(huì)設(shè)置一個(gè)超越閥門(mén)，控制污水進(jìn)入到溢流口，以便在在污水廠出現(xiàn)工藝異常或者進(jìn)行停產(chǎn)檢修時(shí)將污水通過(guò)溢流口引流到其他渠道內(nèi)，但是近年來(lái)已經(jīng)嚴(yán)格禁止這樣使用，很多地區(qū)甚至采取把閥門(mén)進(jìn)行封死等極端措施來(lái)進(jìn)行管理。在上述的氣候和城市建設(shè)的問(wèn)題綜合下，近年來(lái)污水廠的溢流口的問(wèn)題更為凸顯。
由于城市管網(wǎng)的雨污合流制，管網(wǎng)內(nèi)日常主要以城市污水為主，在雨季期間大量的雨水涌入管網(wǎng)內(nèi)，但是此時(shí)的城市污水并沒(méi)有停止排放，此時(shí)在雨污合流的管網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)的是經(jīng)過(guò)稀釋的雨污水。這一部分雨污水能否進(jìn)行直接進(jìn)行排放是決定污水廠溢流閥門(mén)能否開(kāi)啟的一個(gè)重要依據(jù)。
這部分混合雨污水，則又可以細(xì)分成初期降雨和中后期降雨。初期降雨主要對(duì)空氣懸浮污染物；路面、屋面、綠植表面的各種城市灰塵和污染物；城市地下管網(wǎng)積累的油脂、泥沙等；以及雨水箅內(nèi)隨意傾倒的污水垃圾等進(jìn)行沖刷，這部分雨水的污染嚴(yán)重，嚴(yán)格來(lái)說(shuō)這部分雨水也屬于污水，需要進(jìn)行處理后排放；中后期的雨水經(jīng)過(guò)初期雨水的沖洗，中后期雨水的污染程度已經(jīng)不大，成為潔凈的降水。不論在初期和中后期的降雨過(guò)程中，城市區(qū)域內(nèi)的污水一直在管網(wǎng)中穩(wěn)定排放匯集流動(dòng)著。這樣初期雨水就會(huì)形成一個(gè)污染物疊加的效應(yīng)，而中后期雨水就對(duì)城市污水起到一個(gè)稀釋的作用，稀釋程度以降雨量大小來(lái)決定。
這個(gè)帶來(lái)一個(gè)重要的問(wèn)題這部分的雨污水能不能直排環(huán)境水體？在討論這個(gè)問(wèn)題前，先來(lái)了解環(huán)境水體的環(huán)境容量：環(huán)境容量是指在確保人類(lèi)生存、發(fā)展不受危害、自然生態(tài)平衡不受破壞的前提下，某一環(huán)境所能容納污染物的最大負(fù)荷值。一個(gè)特定的環(huán)境 (如一個(gè)自然區(qū)域、一個(gè)城市) 對(duì)污染物的容量是有限的。其容量的大小與環(huán)境空間的大小、各環(huán)境要素的特性、污染物本身的物理和化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。環(huán)境空間越大，環(huán)境對(duì)污染物的凈化能力就越大，環(huán)境容量也就越大。對(duì)某種污染物而言，它們物理和化學(xué)性質(zhì)越不穩(wěn)定，環(huán)境對(duì)它的容量也就越大。城市建設(shè)污水廠進(jìn)行污水處理也是為了將城市污水排入到環(huán)境水體內(nèi)的污染物滿(mǎn)足其越來(lái)越小的環(huán)境容量的，所以說(shuō)從技術(shù)角度來(lái)說(shuō)，污水廠能不能開(kāi)啟溢流閥門(mén)，是要根據(jù)污水廠的受納水體的環(huán)境容量來(lái)決定的。
相對(duì)于某種環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，某環(huán)境單元所容許承納的污染物的最大數(shù)量，同時(shí)認(rèn)為環(huán)境容量是一個(gè)變量，且由基本環(huán)境容量( 差值容量) 和變動(dòng)環(huán)境容量( 同化容量) 兩部分組成，基本環(huán)境容量指擬定的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與環(huán)境本底值之差，變動(dòng)環(huán)境容量指該環(huán)境單元的自?xún)裟芰Α?/p>
水環(huán)境容量=稀釋容量+自?xún)羧萘?遷移容量表
水環(huán)境容量計(jì)算采用一般河流水功能區(qū)納污能力計(jì)算的一維公式：
式中：
M——控制單元污染物最大允許入河速率，g/s；
Qr——設(shè)計(jì)流量，m³/s；
CS——控制斷面污染物濃度，mg/L；
C0——起始斷面污染物濃度，mg/L；
k——某污染物綜合降解系數(shù)，1/s，用d－1換算成1/s；
x——為排污口距下游控制斷面的距離（m），如把一個(gè)功能區(qū)內(nèi)多個(gè)排污口概化為河段中點(diǎn)的一個(gè)排污口時(shí)，x=L/2，L為河段總長(zhǎng)；
u——設(shè)計(jì)流速，m/s。
在良好的天氣條件下，多數(shù)河流因?yàn)檠赝救∷仍颍瑥搅髁縌r都較小，計(jì)算出來(lái)的環(huán)境容量較小，但是在暴雨期間和中小雨的后期，徑流量Qr開(kāi)始增加，M值可以變大，也就是說(shuō)環(huán)境容量在降雨期間是加大了。
從環(huán)境容量的計(jì)算角度上說(shuō)，在降雨后期，經(jīng)過(guò)稀釋的污水在雨水造成的大地表徑流的環(huán)境容量下，是可以進(jìn)入到環(huán)境水體的，也就是說(shuō)從技術(shù)角度，后期降雨是可以開(kāi)啟溢流閥門(mén)的。當(dāng)然這個(gè)計(jì)算比較粗糙，考慮的問(wèn)題也不夠全面，希望能通過(guò)這個(gè)簡(jiǎn)單的探討吸引更多的人來(lái)參與雨污合流問(wèn)題的解決中來(lái)。
但是技術(shù)合理的問(wèn)題并不能直接應(yīng)用于實(shí)際，實(shí)際的操作中，還需要解決更多的現(xiàn)實(shí)的技術(shù)問(wèn)題，雨污合流制的管網(wǎng)的智能化管理，初期雨水的沖刷量的界定，雨水泵站的適時(shí)開(kāi)啟，雨水溢流井的設(shè)計(jì)和建設(shè)，如何讓判定和計(jì)算后期雨水對(duì)城市污水的稀釋?zhuān)鬯奈廴疽蜃咏?jīng)過(guò)稀釋是否都可以進(jìn)入環(huán)境水體，環(huán)境容量能否考慮大地表徑流的短時(shí)計(jì)算等等一系列的跨學(xué)科跨部門(mén)的技術(shù)問(wèn)題都需要進(jìn)行更深入的研究和分析，得出
確實(shí)可行的技術(shù)解決方案。也希望能有更多的業(yè)內(nèi)人員進(jìn)行這方面的探索，為污水廠的運(yùn)行建立更可靠的運(yùn)行方案和執(zhí)行準(zhǔn)則。
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