雨水口截污挂篮和球形垃圾拦截器削减泵站放江污染物研究

李 臻，陈 忱

（上海市排水管理处，上海市200001）

0 引 言

近年来，城镇污水集中处理迅速推广，城市水环境得到明显改善。但是，城市部分中小河道的黑臭现象仍然存在，排水泵站雨天放江后，河道黑臭现象反复发生，且难以根治，影响了河道附近居民的生活质量，雨天后，关于河道黑臭的投诉有明显增多。2015 年4 月，中共中央国务院提出《关于加快推进生态文明建设的意见》，2016 年12 月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发《关于全面推行河长制的意见》。为贯彻落实国务院《水污染防治行动计划》，切实推进《上海市水污染防治行动计划实施方案》，进一步改善全市水环境质量，上海市制定了《关于加快本市城乡中小河道综合整治的工作方案》，用于指导中小河道黑臭整治工作。方案指出：混接污水和初期雨水通过雨水泵站放江是影响中心城区河道污染的重要因素之一。

1 垃圾拦截器设置的必要性

根据《2017 年上海市环境状况公报》，上海市水环境质量总体有所改善，氨氮和总磷污染问题有所缓解，但仍为主要污染指标。2017 年，全市地表水环境质量较2016 年有总体所改善。与2016 年相比，全市主要河流劣Ⅴ类断面比例下降了15.9 个百分点，其中水质达到Ⅱ至Ⅲ类的占23.2%，达到Ⅳ至Ⅴ类的占58.7%，劣Ⅴ类占18.1%。主要污染指标为氨氮和总磷，氨氮、总磷平均浓度分别下降了28.0%和22.0%。上海市近年来不断加大截污、治污力度，地表水环境质量持续改善，但离“水清、岸绿、河畅、景美、怡人”的最终目标仍有很大距离。河道水质持续改善遭遇瓶颈，主要水质指标不能稳定达到水功能区标准，尤其降雨后，河道沿线雨水泵站放江后，附近河段仍时常出现黑臭现象，究其原因，主要是城区以泵站放江为主要形式的雨天面源污染。

随着上海市对雨污混接的大力整治，排水泵站雨天放江造成河道黑臭的问题得到了一定程度上的缓解。但是，雨污混接现象不仅存在于排水管网中，通过雨水口进入雨水管网的污染物也不在少数，诸如菜市场、洗车店、洒水车等都会将污染物带入雨水管网中。污染物旱天积聚在雨水管网中，只要一下雨，就会随着初期雨水通过雨水泵站一同进入到河道中。枯叶、塑料袋、旧衣物、蔬菜叶等垃圾漂浮于水面，散发着臭气。

为了防止污染物进入河道产生二次污染，有必要在源头对污染物进行拦截削减，在一定程度上改善河道水质。2018 年初，相关单位以部分区域为试点，研究安装了雨水口截污挂篮和球形垃圾拦截装置。研究结果表明，安装雨水口截污挂篮和球形垃圾拦截器能够有效削减进入泵站的垃圾量，降低了泵站放江造成的河面污染。

2 垃圾拦截器介绍

2.1 雨水口截污挂篮

雨水口截污挂篮分平式和立式两种，平式雨水口截污挂篮由托架和截污挂篮组成；立式雨水口截污挂篮由不锈钢托架、悬挂绳、导流板和截污挂篮等组成[1]。截污挂篮安装如图1 所示。

图1 截污挂篮安装示意图

雨水口截污挂篮通过托架安装于雨水口内，挂篮会将随雨水流入或掉入的固体垃圾有效拦截。通过研究表明，截污挂篮表面过水孔开孔率宜为50%～70%，孔径宜为5～40 mm，截污挂篮壁厚宜为4～6 mm，净重宜小于3 kg，截污挂篮最小载重量应不小于5 kg。若安装于新式雨水口中（内尺寸为750 mm×450 mm），截污挂篮尺寸宜为645 mm×360 mm，高度宜为300～350 mm；若安装于老式雨水口中（内尺寸为550 mm×400 mm），截污挂篮尺寸宜为415 mm×270 mm，高度宜为250～300 mm[1]。截污挂篮结构如图2 所示。

2.2 球形垃圾拦截器

球形垃圾拦截器宜安装在排水出门井内，用于拦截混接污水或初期雨水中的漂浮垃圾，降低进入市政排水管道的垃圾量。安装球形垃圾拦截器应不影响雨水口过流能力。球形垃圾拦截器通过抗拔螺栓、不锈钢链条和自锁钩，安装在小区雨水管道出门井内。球形垃圾拦截器与不锈钢链条宜通过自锁钩连接，不锈钢链条、自锁钩、抗拔螺栓等应进行防腐处理[1]。球形垃圾拦截器安装如图3 所示。

图2 截污挂篮结构图

图3 球形垃圾拦截器安装示意图

研究表明，球形垃圾拦截器的半径宜大于管道内径50 mm 左右，表面过水孔开孔率宜为50%～70%，孔径宜为5～40 mm，壁厚宜大于2 mm，以保证其结构强度，自重应保证其在水中不浮起，最大重量宜小于10 kg。抗拔螺栓尺寸长度应大于110 mm，末端应加环状锯齿。抗拔螺栓的内嵌圆钢长度应大于105 mm，直径应大于8 mm[1]。

球形垃圾拦截器一般由五边形板、固定片、不锈钢螺丝等组成，应开孔均匀，无缩痕和缺料等问题，材质可选择高强度塑料、不锈钢、铝合金等，不同材质应符合相关材料标准要求[1]。球形垃圾拦截器结构如图4 所示。

3 垃圾拦截器的实际应用与效益分析

3.1 实际应用

相关单位在普陀曹杨地区18 条道路试点安装了486 套雨水口垃圾拦截器、80 套球形垃圾拦截器。每月对垃圾拦截点进行清洗维护，保证拦截点的正常运行管理。根据近两个多月的数据收集及测量，80套球形垃圾拦截器共清捞垃圾3 238.5 kg，486 套雨水口垃圾拦截器共清捞垃圾2 357.6 kg，垃圾总量约5 596.75 kg，垃圾拦截成效显著。雨水口垃圾拦截器拦截的垃圾种类包括：塑料包装袋、树叶、餐厨垃圾、油垢、淤泥、烟头等。雨水口垃圾量最多的是餐厨垃圾（50%），其他有树叶（30%）、生活垃圾（15%，如烟头、包装袋等）、泥沙（15%）。

在实验阶段，雨水口垃圾拦截器均正常使用，无损坏等异常情况，降雨期间也未出现因垃圾堵塞导致冒溢等情况。雨水口的进水能力主要取决于进水箅的过水能力，如在打开进水箅后，主要的进水能力则由连管的管径决定。因此，设置在雨水口内的垃圾拦截装置，在不需要打开进水箅的条件下，其本身的有效过水面积，只要大于进水箅过水面积，就不会影响雨水口的排水功能。如需打开进水箅排水，垃圾拦截装置本身的过水面积与其外边缘和雨水口井壁间的过水面积之和，只要不小于连管的过水面积，也不影响雨水口的排水能力。在保障雨水口的过水能力的前提下，应尽可能提高雨水口垃圾的截留量，以减轻管道污泥淤积，防止河道污染[1]。

图4 球形垃圾拦截器结构图

3.2 效益分析

在安装垃圾拦截设备后，排水管道养护单位在管网养护清淤过程中，可通过观察垃圾量的增减以及进入下游排水泵站垃圾量的变化来判断垃圾拦截器的实施成效。经观察，在安装了垃圾拦截设备后的两个多月里，球形垃圾拦截器共清捞垃圾约3 200 kg，雨水口截污挂篮共清捞垃圾约2 300 kg，垃圾总量约5 500 kg，垃圾拦截成效显著。雨水系统下游，相关联的雨水泵站垃圾、淤泥清捞量有一定程度的减少，雨天泵站放江后，对桃浦河- 木渎港水质的影响也有一定程度的改善。

在每月清洗维护雨水口垃圾拦截装置的过程中，可通过检查雨水口垃圾拦截器的状况，判断附近是否存在倾倒泔水以及偷排等情况，作为后期是否加强区域监管的依据。为保证垃圾拦截装置能长期发挥拦截效能，建议汛期每月适当增加对拦截点的检查及清理频次，保障汛期排水通畅。考虑到拦截装置材质损耗等因素，建议每3 个月对垃圾拦截装置进行一次检查，对损坏的进行更换。

4 垃圾拦截器现存问题

在试点过程中，发现球形垃圾拦截器在一些市政主管中的拦截效果一般。由于市政主管道一般口径大于DN600（大于球形拦截器的直径），因此无法很好地起到拦截作用，且可能会在一定程度上影响主管的排水功能。在安装雨水口垃圾拦截器过程中，发现部分雨水口与垃圾拦截器的设计尺寸不符，安装困难，因此应增加产品的规格，同时也应进一步增加产品的种类，以便削减不同污染物种类，如泥沙、油污等污染物。

5 结 语

雨水口截污挂篮和球形垃圾拦截器能够有效拦截排水管网内的污染物，进一步削减排水泵站放江时进入水体的污染物，缓解泵站放江造成的面源污染问题，可在一定程度上改善河道水环境。在安装设置雨水口截污挂篮和球形垃圾拦截器后，应同步加强日常养护工作，保障设施设备的正常运行。针对现存的问题，应进行进一步研究，以便更好地为城市服务。