雨污合流体制下的污染成因分析及控制措施

王 佼

(太原市城乡规划设计研究院，山西 太原 030002)

0 引言

太原市旧城区排水体制多为雨污合流制，排水设施建设相对滞后，雨水管网设计重现期小，尤其是分流制污水管网的改造建设，远远不能满足城市化快速发展的需求，导致生产废水、生活污水没有出路，随意排入旧有雨污合流管道，这些污废水最终排入了河渠，有些汾河边山支流的建成区域直接将污水排入河渠，对城区内地下水系统造成了一定的污染。汾河城区段东西边山各支流，都属于季节性排洪、排涝渠道，主要是用来排泄山洪和排除雨水，非雨季时基本上断流，无稀释能力。除已治理的部分河段外，大部分变为纳污渠道，成为汾河太原段主要污染源之一。

为实现城市的可持续发展，全面提升城市水环境质量，针对合流制排水管带来的污染，提出有效改善措施，控制城市水体污染，是十分必要和迫切的。

1 污染成因分析

1.1 排水系统衔接混乱

太原市旧城区道路及小区排水多为雨污合流制，新建、改建小区多为雨污分流制排水，由于市政排水管道的建设和新建小区管网的建设并不同步，导致小区内分流制污水没有有效出路，同市政排水网混接，两种排水体制交替存在，导致雨污分流不彻底，事实上还是混合制的排水系统。

1.2 合流制排水管管径偏小

旧城区合流制排水管相对老旧，建设时间较长，管径偏小，无法应对较大强度的降雨，导致检查井冒水，造成地面径流污染，污废水顺路而下，最终排入附近河流，污染水体。

1.3 污水管网建设落后

由于城市污水管网建设大大落后于住宅、商业、公建的建设，甚至远远落后于城市道路的建设，致使大部分城乡交错区的生活、生产污废水不得不排入雨水或旧有的合流管道，最终排入河渠内。有些沿河建成区域污水管网敷设面小，直接将污水排入河渠，使得河道成为纳污渠道。

1.4 污水处理厂建设滞后

随着城市化的发展，人口的增长，用水需求逐年增加，生活污水量也随之增加，导致现有的污水处理厂超负荷运行或处理能力远远低于城市污水量，处理效率低下。污水处理厂配套管网建设滞后，污水得不到有效收集，大部分的污水未经有效处理或处理不彻底直接排入水体，造成污染。

2 国内城市旧合流制管渠系统有效改造途径

2.1 改合流制为分流制

将旧城区雨污合流制改造为分流制系统，是一个比较彻底的方法，可有效降低混合污水对水体的污染。一是要求住房内部有完善的卫生设施，能将雨污分流；二是要求工业企业可将生产废水与生活污水分流；三是要求城市道路横断面有充足的位置，能容下由于分流改造而新增的污水管道。

2.2 改合流制为截流式合流制

通过修建截流干管，并在适当位置设置截流井，可以有效截流旱时污水，雨季也可截流部分初期雨水，减少对水体的污染，但是，截流井的数量必须合理，过多或过少都不合理，而且也不能杜绝污水对水体的污染。

2.3 对溢流的混合污水进行适当处理

合流制污水中含有大量的病原微生物、有机物以及其他有毒有害物质，其水质复杂，污染严重，对受纳水体的水环境构成了严重的威胁。因此，对溢流的污水进行污染管理与控制尤为重要，目前主要成熟的技术有：人工湿地技术、高效过滤技术、调蓄沉淀技术、水力旋流分离技术、强化沉淀技术以及消毒技术等。为此，德国、美国以及英国等诸多国家制定了溢流污水污染相关的政策。

2.4 对溢流的混合污水量进行控制

另一有效减少溢流污水对受纳水体的污染措施就是控制溢流的混合污水量，一是通过增加地表渗透能力以及持水能力来减少暴雨径流量的产生，例如采用透水铺装路面；二是通过增设暂时性蓄水设施，比如将屋面、街道以及停车场等处的高峰流量引入调蓄池，可有效减少地面径流。

3 针对太原市旧城区雨污合流污染提出相关控制措施

为改造太原市旧城区雨污合流制排水系统，实现旧城区雨污分流，有效控制合流制溢流污水带来的污染，提升改善城市水体环境，提出了以下相关控制措施。

3.1 对管网混接点进行改造

由于雨污水管网的设计、改造都是分阶段进行的，老旧城区雨污水管网混接、错接现象严重，有的道路甚至出现若干条排水管，分流制与合流制排水交替存在，改造雨污水混接点，势在必行。

3.2 对源头进行截流

雨污合流管网多存在旧城区内，在条件具备的情况下逐步实施雨污分流。然而旧城区进行雨污分流改造存在许多制约，不仅耗费大量资金和时间，改造工作困难重重，实现彻底雨污分流周期较长、效果不甚明显，因此规划在合流管道上增设截流井，将合流污水排至市政污水管道后最终排入城市污水处理厂进行处理。此方式虽然从源头上削减了排入河道的污水量，但仍然会有部分污水排入河道。

3.3 对河道进行截污

将部分合流管保留，实行截流式合流排水系统，即沿河道两岸敷设截污干管，将河道沿线排污口内的污水截流，实现雨污分流，提高污水收集率。雨季时，通过截流设施，将合流污水输送至污水处理厂处理，超出截流水量的污水排入水体。这样，旱季时，可保证水体不受污染，周围环境得到改善，但雨季时也不可避免地对水体造成了局部和短期污染。采用截流合流制排水系统，在雨季进入处理厂的污水，由于混有大量雨水，使原水水质、水量波动较大，会对污水处理厂各处理单元尤其是二级生化处理部分，产生较大冲击。同时，由于水量剧烈变化，会引起二级生化处理部分微生物大量流失，导致出水水质恶化，这就要求污水处理厂要具有较强的抗冲击能力。

3.4 对雨污合流泵站进行适当改造

在现状雨水泵站内部增设污水调节池和污水泵，旱季时，泵站内的污水经污水泵站提升排入城市污水管网内，最终汇入污水处理厂。雨季时，截留部分初期雨水及污水量，存储于调节池内，进行初期沉淀等预处理，降雨结束，排入城市污水管网，输送至污水处理厂进行处理，达标后排入水体。 这种方式虽然很大程度上进行污水收集处理，但是并不彻底，降雨时，仍然有污水随着雨水排入水体，污染水质。

3.5 扩建现状污水处理厂及其管网配套工程

实施河道截污工程，以及旧城区雨污分流制的改造，污水管网覆盖率的增加，都会增加一定量的污水量，势必对现状污水处理厂的处理能力造成一定的影响，对城市污水处理厂规模提出新要求，改扩建现状污水处理厂，使处理能力满足现状需求。并相应建设污水处理厂配套管网，接纳现状污水处理厂的超标污水，做到全面收集、彻底处理以及达标排放。立即启动城南污水处理厂和晋阳污水处理厂，接纳上游污水处理厂的超标污水。

3.6 控制面源污染

初期雨水径流中含有大量污染物，分流制雨水对水环境造成的污染同样不容忽视，对受纳水体造成严重的危害。根据太原市实测降雨时雨水口水质监测结果，在雨水系统源头初期效益较为明显，随着雨水系统汇水范围的扩大和流行时间的延长，初期效益逐步减弱，直至消失。综合国内外城市地面污染负荷和面源污染控制设施设计、建设和运行经验，取初期雨水截流量为10 mm，对应降雨历时为约初期10 min降雨雨量。

4 结语

太原市旧城区合流制混合污水对受纳水体的污染主要由于：排水系统衔接混乱、合流制排水管管径偏小、污水管网建设落后以及污水处理厂建设滞后等原因。

针对城市旧城区雨污合流排水体制带来的污染，采用“截—分—蓄”的改造技术路线进行改造。对具备改造条件的区域，继续实施雨污分流改造；对不具备“合改分”条件的区域，局部改造溢流井、增大截流管道截流能力，同时相应提高下游污水处理厂的雨天处理能力；在有空间条件的位置建设合流制调蓄池，控制合流制系统溢流污染。