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雨季对城市排水系统的多源渗透过程的影响

分类:
行业新闻
2020/07/24 15:25
【摘要】:
雨季,由于入渗水量增加(大部分只能采用干流设计污水量运行),污水处理厂处理能力严重不足,导致上游城市排水系统长期高水位运行。

  雨季,由于入渗水量增加(大部分只能采用干流设计污水量运行),污水处理厂处理能力严重不足,导致上游城市排水系统长期高水位运行。长期高水位运行不仅增加了管网溢流的风险,而且当流量过低时,会使整个管网系统的污水流量过低(甚至倒流),污水中的颗粒有机物沉淀在管网中,造成管网中碳源的损失随着水力停留时间的延长,管网将进一步恶化。多源入渗的直接稀释和管网水超载增加有机物损失的间接作用,导致了进水浓度的波动、污染物浓度的降低和碳氮比的失衡。
  管网的入渗过程一般发生在居住区管网和市政主干管网两个水源地,主要包括地下水入渗和降雨入渗。不同来源入渗过程的特征也有显著差异。
  一般情况下,地下水入渗过程主要由管道损坏、错接和检查井裂缝引起。其中,地下水入渗过程相对速率较慢,总量相对较小。管网的入渗过程随时间和地域的不同而有显著差异。在德国的一些地区,大部分地区的污水量仅占污水总量的4%,大部分地区的入渗量不足枯水期污水量的40%。相比之下,我国不同地区地下水入渗量存在较大差异。
  根据实际测试,华北某城市城市排水系统上游区地下水入渗量为枯水期污水量的20%,而下游管网区则上升到60%;华南某城市城市排水系统上游区的地下水入渗量和入渗量可以达到同样高的水平50%(均采用夜间最小流量法估算)。然而,降雨引起的入渗更为严重。根据华北某市排水管网试验结果,近20毫米降雨过程引起的排水管网最大入渗量是干流的7倍,管网液位短时间内上升近10米;据估算,实际最大入渗量约为干流量的6倍。
  在入渗率较高的管网区域,由于管网反坡、堵塞、下游输送处理能力不足等问题,容易造成管网高水位运行。在这种状态下,管网在降雨过程中容易发生漏水、倒流等异常运行,这也会导致管网的隐性溢流(暗管出口溢流、雨水混合管溢流),这部分无形的污水外溢将导致污水无法有效收集,这是部分地区城市排水系统运行效率低、城市排水系统有效污染物收集率低的重要原因之一。
  城市排水系统的多源渗透过程直接导致管网水量和水质的变化和波动。除水量增加引起的溢流事件外,管网水质也受到较大波动的影响。如下图所示,2008-2015年中国南方某市不同管网区域(生活区出口、污水泵站、污水处理厂进水)的长期水质监测结果(每次监测持续一周,连续24小时,多点同步采样)。从图中可以看出,整个污水系统的水质受管网渗透过程的严重影响,无论是污水厂的进水,雨季的水质都明显低于旱季。