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扩散途径的控制及径流分担

将合流制改建为分流制，是减少污水直接进入天然水体的最佳办法，是美国很多城市的首选措施，也是我国近年一直在做的工程。但是在人口密集的城市，将合流排水系统改建为分流制系统，往往工程浩大，难以选用。

我国的老城区治理，也存在同样问题。这就需要中途径流分担机制来实现对雨季峰值流量的管控，通过发挥管线的在线存储能力，让下水道系统腾出空间，或通过综合经济技术比较构建经济合理、规模适度的集中式或分散式调蓄设施。

在人口密集土地紧张的美国城市，主要措施是加大下水道管径，提高下水道储水能力，增设调蓄池。

香港跑马地运动场下的地下调蓄池

中途调蓄可以建设在线或离线调蓄设施（调蓄池、深隧等），也可利用管网在线调蓄。调蓄池或者具有处理功能的高效调蓄处理池（RTB，Retention Treatment Basin）在欧美等发达国家得到比较广泛的应用，不仅可以在雨季峰值流量期间进行调蓄，减少CSO频次或溢流总量，而且将处理功能与调蓄功能相结合，可以有效削减污染物。

根据加拿大Stantec公司的研究，RTB在上升流速达到11m/h时，通过投加聚合物经过物化处理对SS的去除率可达到80%（见下图）。我国近些年也对功能性调蓄池进行了不断研究和技术革新，如将调蓄功能与生物处理功能相结合，不但能够削减SS、TP，还能进一步削减BOD5和氨氮，实现CSO或者初雨的原位处理排放。

高效调蓄处理池对CSOs 控制效果

管网在线调蓄通过欧美多年的实践应用已被证明是最经济的方式之一，可以有效降低溢流频次。但国内很多地区的现状大多是“满管流”的情况，导致管内流速降低的同时，也失去了雨季峰值流量的在线存储空间。因此可以通过削减入渗入流量、防止倒灌等客水进入管网，控制城市外河道运行水位等综合措施的实施进一步降低污水管网运行液位控制，可以为雨季峰值流量腾出在线存贮空间，以“空间”换“时间”，发挥管网的基础调蓄能力。

欧美许多城市还开发了大型的深层隧道系统，以存储和保持溢流，这些溢流将随着时间的流逝而被送至污水处理厂处理或定向到单独的下水道。

美国密尔沃基市用于雨季储水的深层隧道

厂-网联调联控技术（RTC）应对峰值流量

应对城市雨季峰值流量，仅靠绿色设施或灰色设施（调蓄池等）不仅投资大，运行成本也不经济，发挥设施之间的联动性是最经济可行的。

自20世纪90年代开始，美国、德国等国家就如何发挥排水管网、调蓄设施与末端污水厂之间的联动，进行了大量研究和实践，基于“厂-网”一体化的管控角度，采用实时控制（RTC，Real Time Control）技术进行联调联控，利用软件模型计算实时水量与时间，将系统的被动运行转变为主动控制，有效提高系统空间容量和处理能力的使用率，在同等条件下减少合流制溢流污染和内涝风险、提高污水处理率。

采取RTC前后各个城市的溢流频率变化

实践证明了RTC技术对提高城市排水系统弹性的优势，在不增加现有主要设施的基础上，可实现对CSO溢流量减少23%～100%的目标（见上图）。

为更好地规范和指导RTC项目的实施，德国水协会于2005年发布的《排水管网实时控制规划框架》中包括了排水管网实时控制项目规划的步骤、可行性评估的要求和关键环节的具体要求等内容。美国EPA于2006年发布了《城市排水管网的实时控制》，提出要依据采集的现场监测数据，动态调整设施设备的开关状态和运行参数，以达到晴天（提高污水处理率）和雨天（减少CSO和内涝）的运行目标。

此外，对管网系统采用分布式流量控制，控制上游向下游主干管网的输送速度，能够对污水厂流量起到削峰作用。该方式在欧美发达国家被证明是经济有效的办法，例如美国路易斯安那州基于大量的监测数据（见下图），结果表明污水管网在采取分布式流量控制的情况下控制的溢出量比被动情况少79.1%。具体实施过程中对管网中关键位置的阀门进行动态控制，当水厂达到最大处理能力或管网达到最大输送能力时才允许溢流，从而实现了对管网空间的充分利用，减少了调蓄池等设施的投资。

采取分布式流量控制和被动管道输送的溢流量比较

末端污水厂采用雨季峰值处理线

源头与中途措施的结合，是最大程度上削减外水进入市政排水系统，但对于超量雨水，这些措施只能利用有限的空间，减缓峰值流量到达污水厂的时间，所以雨季峰值流量依然是污水厂面临的技术和运行难题。

“混合”或“旁路”是许多欧美污水处理厂用来处理雨季高峰流量的对策，一般通过增加污水一级处理能力和溢流污水漩流沉淀处理能力，来应对雨季超量的污染物，一些污水厂还会设置专门的雨水线，通过物化处理工艺处理雨水，据悉其出水可以获得与污水厂二级处理相同的效果，出水将与经过生物处理的一部分废水合并，消毒后排放到水体中。

此处理过程是确保废水清洁的最有效方法，根据美国的《清洁水法》，它已成为废水处理的必需标准。但是，这一做法在废水处理行业仍存在争议，德雷克塞尔大学环境工程师查尔斯·哈斯（Charles Haas）认为，消毒不良的废水要比充分处理的废水难得多，许多固体可能仍残留在经过初级处理的废水中，并且这些固体中的病毒，寄生虫和细菌受到保护，无法通过消毒去除。

04 结语

在欧美等发达国家，点源污染已基本得到有效控制，雨水径流带来的非点源污染已成为水体污染的主要因素。但我国绝大部分城市并不具备降雨污染控制能力，再加上降雨冲刷导致的旱季管道沉积污染入河，是我国合流制排水区域城市水体雨后黑臭的最大根源，也是未来城市水体治理应关注的重点方向。

通过分析欧美等国家应对雨季溢流采取的措施的相关经验，应将重点放在“厂-网-河”整个系统上，发挥排水管网、排水设施与末端污水厂之间的联动。具体措施包括：

采用建设海绵城市的绿色基础设施，通过源头对雨水进行削峰和削减污染物浓度；

构建中途分散式调蓄设施，修复漏损管道、混接错接以进一步削减入渗入流量；

利用管网系统的在线调蓄；

末端提高污水厂雨季处理能力。

总的来说，解决未来水环境问题，需要系统性思维，从“点-线-面-体”不同尺度上，进行顶层规划、系统设计，从“用户控制-源头分离-收集管网完善-污水厂处理及资源回收-排放过程控制”各个环节进行系统性规划。

在通过工程技术措施或管理在具体实践中最大可能减少或降低污染物在输送过程中的渗漏或降解，有效规划与实施排水管网的入渗入流、施工排水控制，削减污染物在排水管网系统输送过程中的渗漏及通过各种排口向水体的转移，使污水厂成为污染物最终的受纳、处理或资源回收场所。

原标题：值得借鉴：欧美国家构建城市未来污水管网方案

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