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随着城市化进程的加快,传统合流制排水管网溢流污染造成的城市受纳水体环境恶化问题日益严重。本课题来源于镇江市“十一五”国家科技重大专项:水体污染控制与治理的分课题——合流制高截污率城市雨污水管网建设、改造和运行调控关键技术研究与工程示范。本研究利用系统动力学方法对合流制管网溢流污染控制进行模拟并为管网改造的规划提供技术支持。
针对合流制排水管网溢流污染产生的原因,将整个排水管网的构成看做一个复杂系统,通过系统动力学方法建立合流制管网溢流污染SD模型;以镇江市老城区合流制管网现状为基础进行定量分析,模拟降雨条件下产生溢流污染的可能性;根据不同的CSO污染控制方法制定控制策略,比较不同控制方法的优劣,为镇江市合流制排水管网改造工程提出技术支持与策略建议。
研究结论如下:
(1)根据典型的合流制排水管网结构建立合流制排水管网溢流污染SD模型,由污水产生子系统、收集运输子系统、污水溢流子系统、污水处理子系统及受纳水体子系统通过反馈结构相互联系,通过污水流与污染流的输入输出相互作用,实现溢流过程的模拟,通过模拟结果与实验值的对比验证了模型可靠。
(2)按照污水行为模式提出了“源-流-汇”概念,并从“源头减污、过程控污、末端治污”的理论角度分析总结了溢流污染控制技术方法,分别以减小径流系数、减小地表污染负荷、管道冲沈、减小管道渗入、增大截流倍数、增加末端处理设备7种工程控制方法为策略预测了不同控制方案下溢流水量及溢流COD随时间变化的结果。根据降雨的间歇性及初期冲刷的特点提出两种闸门控制方案:错时分流利用降雨时间回馈机制控制污染,分质截流利用污染浓度回馈机制控制污染。
(3)根据模拟结果可知最适合镇江市老城区改造的最有效工程方法是在溢流口增加快速处理设备,在降雨重现期为3年的情况下对溢流COD的削减率可达58.6%。错时分流适合于低降雨强度的情况,在降雨重现期为0.25年时溢流污水及溢流COD削减率分别为36.97%及53.24%;分质截流适合于高降雨强度的情况,在降雨重现期为3年时溢流污水及溢流COD削减率分别为3.8%及28.81%,实现“低流量高截污”的目标。也可以将多种控制方法通过技术集成方式联用实现高截污率的目标。
综上所述,传统的CSO控制方法与信息技术控制方法都能对合流制排水管网溢流污染控制产生作用,研究结果对中小城市的溢流污染控制及排水管网改造提供了参考意见。