基于污染物初期冲刷效应差异的CSOs调蓄池布局优化研究

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当前我国仍面临着严重的合流制排水系统雨天污水溢流问题,研究表明通过建立CSOs调蓄池可以有效削减溢流体积,控制溢流污染。但目前针对CSOs调蓄池的布局优化研究较少,实际工程中普遍采用末端集中调蓄的布设方式,这通常需要巨大的成本投入,还面临着调蓄池运行效率不高等问题。因此,本文提出一种基于污染物初期冲刷效应的CSOs调蓄池布局优化方法,以达到在相同设计规模下提高溢流污染控制效果的目的。主要研究内容与成果如下:(1)收集相关资料和数据,建立研究区域排水管网SWMM模型。在不同降雨条件下模拟发现,总溢流体积、溢流峰值流量和溢流持续时间主要受降雨强度的影响,溢流峰现时间主要受降雨强度和雨峰位置的影响,而降雨时间和雨前干旱天数对溢流量几乎没有影响。污染物累积总量主要受降雨强度和雨前干旱天数影响,降雨时间对NH3-N和TP的影响大于COD和SS,而雨峰位置对污染物累积总量几乎没有影响。(2)通过比较研究区域不同位置节点的污染物初期冲刷效应发现,上游节点SS的初期冲刷效应强于末端溢流时SS的初期冲刷效应,这表明在相同污水量输送比的情况下上游节点可输送更多的污染物,因此在上游设置调蓄池拦截污染物效率更高。同时,通过比较不同汇水面积下污染物的初期冲刷效应发现,对应汇水面积越小的节点,污染物初期冲刷效应越强,在该节点处设置调蓄设施效率越高,因此可依据汇水面积的不同进行调蓄池的布局设计。(3)根据末端溢流口处SS的M(V)曲线确定了研究区域CSOs调蓄池的调蓄规模,为22270.50 m~3。根据汇水面积对初期冲刷效应的影响,确立了调蓄池的四个优化布局方案,模拟发现调蓄单位面积越小,溢流体积、溢流峰值和溢流污染物的控制率越高,当调蓄单位面积为50 haimp时,CSOs调蓄池效率最高,在典型年降雨条件下年溢流体积控制率、SS年总量削减率、年溢流频次控制率相比于末端集中调蓄分别可提高16.77%、15.81%、10.35%。
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