一种利用调蓄池实现市政排水泵站放江污染控制的方法与流程

本发明属于黑臭河道治理技术领域，属于泵站放江污染控制的设施，具体地指一种利用调蓄池实现市政排水泵站放江污染控制的方法。

背景技术：

随着城市快速发展及人口密度不断增加，河道水环境问题日益突显，大部分城市河道已演变为黑臭河道。黑臭河道问题对周边居民生活质量、城市形象产生严重影响。河道黑臭的成因除了由于城市建设导致河道生态系统破坏外，最主要的是污染物直接入河导致的外源污染，是黑臭河道外源污染的主要原因。

在已有的放江污染控制措施中，主要包括初期雨水源头控制、管道雨污混接改造、排水管道清淤、泵站截污、污水异位处理等，但由于各技术手段存在各自局限性，很难在短时间内解决河道黑臭问题。

初期雨水源头控制技术是指利用源头控制技术，削减初期降雨径流中的污染物，防止污染物进入市政排水管道，最终随泵站放江进入受纳河道。但初期降雨径流污染属于面源污染，涉及面较大，传统源头控制技术无法在短期内覆盖大部分区域，导致初期降雨径流的污染无法被有效控制。

排水管道雨污混接改造指通过工程性改造，消除市政泵站中的混接点，防止污水进入雨水系统，减少随泵站放江进入河道的污染物。但市政排水系统中混接点众多，逐一排查改造工程量浩大，周期长，近期内无法有效控制由于管道混接导致的污染物入江。

排水管道清淤是针对管道内沉积物进行定期清理，防止降雨发生时，大量雨水对管底沉积物进行冲刷后污染物随泵站放江进入河道。但由于社会资源有限，管道清淤周期较长，而且排水系统总管内沉积物量大且难以清理，传统排水管道清淤技术对泵站放江污染控制效果有限。

泵站截污技术是指在排水泵站内设置截污设施，用于截流旱天混接的污水，雨天的初期雨水等，防止污染物随泵站放江进入河道。但截污泵的规模远远小于雨水泵，而雨水泵站的截污泵规模则是甚至是雨水泵的几十分之一。当降雨事件发生时，截污泵在雨天无法将大量掺杂污染物的雨水排入污水系统，必须开启雨水泵放江，导致污染物进入水体。

污水异位处理装置是指在市政泵站内或周边设置小型污水处理系统，在线处理泵站前池内的污水及雨天的初期雨水。但异位处理装置规模有限，无法在短时内处理大量雨天产生的径流和冲刷排水系统管道产生的污染物。

现阶段应用的泵站放江控制技术存在施工周期长，投资大，短期无法见效等局限性。另外，部分排水泵站在泵站内设置调蓄池，与泵站前池并联，用于收集初期雨水和削减雨水径流高峰。但现阶段，许多排水系统处于高水位运行模式，系统主管管径较大，旱流污水在管道中流速较低，污染物易在管低沉积，而浓度较低的污水进入泵站前池。当降雨事件发生时，前池内水位上涨开启调蓄池后，进入调蓄池的雨水中污染物浓度较低，导致调蓄池对初期雨水控制效率较低。一般调蓄池放空需要使用放空泵，能耗较高。调蓄池埋深可达地下20m以上，工程投资较高，同时清理维护成本较高，工程效益不佳。

因此，发明一种调蓄池，应用于市政泵站中，可以有效控制泵站放江污染，减少入河污染物，是实现黑臭河道长治久清的必要手段。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种利用调蓄池实现市政排水泵站放江污染控制的方法，利用调蓄池提高泵站截流污水的浓度，对入河污染物进行控制，减少泵站放江对河道黑臭的影响，维持黑臭河道治理的效果，实现长治久清。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种利用调蓄池实现市政排水泵站放江污染控制的方法，市政排水泵站包括泵站前池，截污泵组、雨水泵组，雨水泵组连接泵站出水井；其特征在于在雨水泵组之后设置调蓄池，调蓄池与泵站出水井相连通，同时在调蓄池池底设置连通管与泵站前池连通，调蓄池内设置放空管，用于调蓄池放空；所述出水井与外排河道之间设置第一控制闸门，所述调蓄池与泵站出水井之间设置第二控制闸门，所述调蓄池底部与泵站前池的连通管处设置第三控制闸门，调蓄池放空管处设置第四放空闸门；所述市政排水泵站设置泵站控制系统，所述泵站前池内、调蓄池内安装液位、水质监测装置；

所述方法包含如下步骤：

步骤1，在旱天关闭第一控制闸门、第三控制闸门、第四控制闸门，开启第二控制闸门，同时启动雨水泵组，进入调蓄池进水模式，雨水泵组将泵站前池中的水提升至泵站出水井后，自流进入调蓄池中；

步骤2，当调蓄池充满后，调蓄池中的液位监测装置将信号传送到泵站控制系统，关闭雨水泵组、及第二控制闸门，调蓄池中存水的污染物进行自然沉降，向池底积聚；

步骤3，经过一段时间沉积，调蓄池最上层水质较好，当上层水质优于允许排河水质时，调蓄池中的水质监测装置将信号传送到泵站控制系统，开启第一控制闸门、及第二控制闸门，使调蓄池中最上层水通过泵站出水井进入河道；

步骤4，当上层水放空结束后，调蓄池中的液位监测装置将信号传送到泵站控制系统，关闭第二控制闸门，并开启第四控制闸门，进行调蓄池中层放空，出水用于冲洗排水总管或者直接输送至污水收集系统；

步骤5，调蓄池中层水放空后，调蓄池中的液位监测装置将信号传送到泵站控制系统，开启第三控制阀门，使调蓄池底层浓度较高的水进入泵站前池，通过泵站前池中的截污泵组将污水泵送至污水收集系统。

进一步地，所述调蓄池的运行工况可分为旱天工况和雨天工况。旱天时，混接的污水进入排水系统，最终进入泵站前池，导致前池水位上升，通过开启雨水泵组，将混接污水提升进入调蓄池；雨水泵启动后会对泵站前池进行扰动，使得前池底泥上翻，将前池中沉积的污染物与前池中水混合，一并进入调蓄池；由于雨水泵的开启，使得排水系统主管内流速增加，对系统主管内底泥进行冲刷，将污染物最终被泵送进入调蓄池中，避免降雨事件发生时，雨水冲刷系统主管管底沉积物、泵站前池底泥，污染物直接排入河道。雨天时，初期雨水、雨水冲刷系统主管管底沉积物、泵站前池底泥先进入调蓄池，待调蓄池满后再进行放江，最大程度削减初期雨水对河道水质的冲击。

进一步地，调蓄池位于雨水泵组之后，所述调蓄池可以暂存泵站前池及排水系统总管的合流污水、混接污水等，调蓄池内可实现污水无动力提质，提高排水泵站截流的的污水浓度。

所述调蓄池可以实现无动力提质，使进入调蓄池的污染物向池底积聚，形成高浓度污水，将排水系统中高浓度的污水通过截污泵组输送至污水系统，将调蓄池内上层水质较好的水排入河道；所述调蓄池通过在旱天多次启动雨水泵组，循环往复，将排水系统主管内沉积的污染物被逐步输送至污水系统，在源头实现清污分流，减少放江发生时入河污染物总量。

进一步地，所述调蓄池底部设置流槽，防止沉积物淤积；当调蓄池放空后进行冲洗时，可利用雨水泵组抽取泵组前池的水冲洗调蓄池，并通过池底连通管将冲洗后的“脏水”回流至泵站前池，利用截污泵组将“脏水”输送至污水系统。

进一步的，所述调蓄池可根据泵站周边用地，雨水泵扬程等条件，采用地下式、半地下式、地上式的建设形式。对于雨水泵扬程较高的泵站，调蓄池可采用地上式或半地下式；对于雨水泵扬程较低的泵站，可采用地下式的调蓄池。通过调节雨水泵扬程即可实现调蓄池的埋深，从而对于周边环境景观要求较高、用地受限制的泵站，可采用半地下或地下式调蓄池，调蓄池顶部可设置绿化；对于用地条件较好，景观要求低的区域，可采用地上式或半地下式的调蓄池。

本发明将调蓄池设置在雨水泵组之后，最大程度利用市政泵站已有设施，通过雨水泵将旱天混接污水、雨天初期雨水、被冲刷的管道沉积物泵送至调蓄池内，有效减少了通过泵站放江进入水体中的污染物。所述调蓄池建设模式可根据泵站特点灵活设置，调蓄池可利用重力放空节约能耗，利用调蓄池将“污水”分层，在泵站内实现清污分流，提高污水收集系统收集效率。所述调蓄池可以通过液位、水质监测，实现智能控制，灵活运行。对比于传统的调蓄池建设方式，本发明可增加调蓄池使用频率，增加调蓄池对混接污水、初期雨水、管道沉积物污染物的控制效果，同时更加节能，节约工程投资，大大增加了调蓄池的工程效益。

本发明提供的通过建设调蓄池控制泵站放江污染的方法具有以下优点：

（1）增加了调蓄池控制初期雨水、混接污水、管道沉积物污染物的效果；

（2）调蓄池建设方式、位置设置灵活多变，大大降低埋深，节约投资；

（3）增加了调蓄池使用频次，增加工程效益；

（4）采用重力放空调蓄池的方式，节约能耗；

（5）操作灵活，管理方便，运行维护成本较低。

附图说明

图1为本发明的一种调蓄池剖面图示意图。

图2为本发明的一种调蓄池平面布置示意图。

图3为本发明的一种调蓄池工艺流程图。

图中包括：市政排水泵站1、泵站前池11、截污泵组12、雨水泵组13、调蓄池14、泵站出水井15、第一控制闸门31、第二控制闸门32、第三控制闸门33、第四控制闸门34、连通管35、重力放空管36。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

本发明紧邻市政排水泵站设置调蓄池，调蓄池与已建市政泵站内设施形成放江污染物控制系统，如图1所示，该系统包含：

市政排水泵站1中的泵站前池11、截污泵组12、雨水泵组13、调蓄池14、所述雨水泵组13后设置有泵站出水井15，泵站出水井15位于调蓄池14的上部，泵站出水井15与河道之间设置第一控制闸门31，泵站出水井15与调蓄池14之间设置第二控制闸门32，调蓄池14与泵站前池11之间设置连通管35及第三控制闸门33，调蓄池放空管处设置第四控制闸门34。所述市政排水泵站1控制室增加智能控制系统，泵站前池11、调蓄池14中安装水位、水质监测系统。

第一控制闸门31、第二控制闸门32、第三控制闸门33、第四控制闸门34用于切换泵站的泵站放江模式、调蓄池开启模式、调蓄池放空模式、调蓄池冲洗模式等。所述第一控制闸门31开启，第二控制闸门32、第三控制闸门33关闭，同时启动雨水泵站13开启泵站放江模式；所述第一控制闸门31、第三控制闸门33、第四控制闸门34关闭，第二控制闸门32开启，同时开启雨水泵组13进入调蓄池开启模式；雨水泵组13关闭，第三控制闸门33、第四控制闸门34开启时进入调蓄池放空模式；第一控制闸门31、第四控制闸门34关闭，第二控制闸门32、第三控制闸门33开启，同时开启雨水泵组进入调蓄池冲洗模式。

旱天时地块及支管内的混接污水汇入排水系统总管2，并输送至市政排水泵站1的泵站前池11。水中的污染物在输送过程中在管道内淤积形成管道沉积物，到达泵站前池11的污水污染物浓度较低。开启调蓄池进水模式时，排水系统总管2内流速增加，对管底沉积物进行冲刷，管道内污染物浓度快速升高，污染物随水流流经泵站前池11，同时由于雨水泵13开启，前池内底泥翻起，污染物一并进入调蓄池14内。调蓄池14充满后，关闭雨水泵13，停止进水，水中的污染物在调蓄池14中自然沉降，向池底积聚。经过一段时间后，开启调蓄池放空模式，将上层浓度较低的水排放至河道，将中层水质一般的污水放空进入污水系统或用于冲洗排水系统总管2，将下层浓度较高的污水通过连通管送至泵站前池，最终通过截污泵输送至污水系统。

采用本发明的调蓄池控制泵站放江污染的方法包含如下步骤：

步骤1，在旱天关闭第一控制闸门31、第三控制闸门33、第四控制闸门34，开启第二控制闸门32同时启动雨水泵组13，进入调蓄池进水模式，雨水泵组13将泵站前池11中的水提升至出水井15后，自流进入调蓄池14中；

步骤2，当调蓄池14充满后，调蓄池14中的液位监测系统将信号传送到泵站控制系统，关闭雨水泵组13、第二控制闸门32，调蓄池14中存水的污染物进行自然沉降，向池底积聚；

步骤3，经过一段时间沉积，调蓄池14最上层水质较好，当上层水质优于允许排河水质时，开启第一控制闸门31、第二控制闸门32，使调蓄池14中最上层水通过泵站出水井15进入河道；

步骤4，当上层水放空结束后，关闭第二控制闸门32，并开启第四控制闸门34，进行调蓄池14中层放空，中层水质一般，出水用于冲洗排水总管2或者直接输送至污水收集系统。

步骤5，调蓄池14中层水放空后，开启第四控制阀门34，使调蓄池14底层浓度较高的水进入泵站前池，通过前池中的截污泵组12将污水泵送至污水收集系统。

本发明中，所述市政泵站1中泵站前池11、截污泵组12、雨水泵组13、泵站出水井15均为一般市政泵站基本设施，仅需在雨水泵组13后设置调蓄池14即可实现对泵站放江污染的有效控制。

所述雨水泵是市政泵站的重要组成部分，仅在雨天使用，设备利用率较低；常规调蓄池与一般与泵站前池并联，埋深较深，投资较大，而且一般在雨天使用，使用频率较低。本发明的通过在雨水泵组后设置调蓄池，同时设置连通控制闸门，增加调蓄池的运行模式，提高了雨水泵组、调蓄池的使用效率，提高工程效益。

所述市政泵站配置的雨水泵一般根据泵站前池水位与泵站出水水位选择适合水泵扬程。根据配置雨水泵的扬程，可以选择不同建设形式的调蓄池。针对水泵扬程较高的市政泵站，调蓄池可采用半地下式或地上式；针对水泵扬程较低的市政泵站，调蓄池可采用地下式或半地下式调蓄池。相比于传统调蓄池，调蓄池的埋深大大减少，节约工程投资。

所述的智能控制系统包括泵站前池与调蓄池内的水位、水质监测装置。所述智能控制系统可以根据泵站调蓄池内水位、水质自动切换运行模式。

在旱天开启调蓄池进水模式是在非降雨日利用闲置的雨水泵组和调蓄池对排水系统内的管道沉积物及混接污水进行收集并“浓缩”；所述雨水泵组配置雨水泵可以从泵站前池中抽水并通过泵站出水井管进入调蓄池，污染物在调蓄池内沉积分层，并分层放空调蓄池，在泵站内实现清污分流。

在雨天开启调蓄池进水模式是利用调蓄池收集雨天初期雨水及暴雨带来的管道沉积物的冲刷产生的污染物。

所述调蓄池埋深较浅，可采用重力放空的形式将调蓄池中暂存的污水放空至污水收集系统或用于排水系统主管的冲洗，节约能耗。

当调蓄池使用完毕之后，无需人工清洗，可利用雨水泵组泵送泵站前池中的水对调蓄池进行冲洗，节约资源，降低运行维护费用；所述调蓄池底部设置流槽37，防止淤积。如图2所示，所述流槽沿调蓄池长度方向呈蛇形分布，包括沿调蓄池宽度方向设置的直道，以及连接两相邻直道的弯道，所述直道设置坡度，坡度在0.5%~1%，而在流槽转弯处，弯道坡度为1~2%，所述流槽的槽底呈弧形，所述流槽的槽底半径在0.8~1.2m，通过流槽设置增加调蓄池底部流速，减少池底淤积，提高调蓄池冲洗效率。需要说明的是，图1仅为本发明的剖面图的示意图，因此在图中未示出流槽的坡度，实际上，在该实施例中，调蓄池底部设置流槽37是有坡度的，坡度的设置方向如图2所示。

所述调蓄池进水模式，可通过泵站前池与调蓄池内液位情况进行切换，最大程度节约能耗：所述泵站前池水位高于调蓄池内液位时，可打开池底连通处控制闸门，采用重力进水的方式；所述调蓄池内液位高于泵站前池水位时，需要关闭池底连通处控制闸门，采用泵提升的方式进水。

本发明的调蓄池可在旱季、雨季通过收集排水系统中的合流污水、初期雨水等，对入河污染物进行控制，同时采用无动力提质方式提高市政泵站截流污水的浓度，截流量少，有效降低污水处理厂负担。该调蓄池使用后无需人工清洗，无底泥，高效节能，节约用地与工程投资。该调蓄池最大可能利用了已建市政设施，提高市政设施的利用率，增加工程效益，在短期内实现对泵站放江污染的有效控制。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。