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來(lái)源：JIEI創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室

近年來(lái)國(guó)家對(duì)環(huán)境治理高度重視，從資金、技術(shù)、法規(guī)和政策各方面提供大力支持，有力地推進(jìn)了水環(huán)境治理的步伐和進(jìn)程，城市排水管網(wǎng)和污水處理能力大幅度提升，污水排放標(biāo)準(zhǔn)不斷提高。但城市水環(huán)境質(zhì)量惡化速度并未從根本上遏制，整體水環(huán)境質(zhì)量仍然與人民群眾的要求有很大差距。

究其原因，主要是排水系統(tǒng)規(guī)劃或?qū)嵤┎坏轿粚?dǎo)致的污水未收集或收集后溢流污水沒(méi)有處理，造成了直排、水資源短缺降低水體的自然凈化能力、排水系統(tǒng)沒(méi)有統(tǒng)一管理等方面的問(wèn)題，致使水生態(tài)系統(tǒng)破壞，水環(huán)境質(zhì)量惡化。

在國(guó)家建設(shè)生態(tài)文明總目標(biāo)和流域綜合治理理念的指導(dǎo)下，污染治理的考核目標(biāo)已從傳統(tǒng)的污水達(dá)標(biāo)排放重新定義為水環(huán)境質(zhì)量的綜合改善，治理的著力點(diǎn)從污水廠處理能力變?yōu)槭芗{水體的環(huán)境容量，治理的方式從單一的點(diǎn)源處理變?yōu)橐允芗{水體為基礎(chǔ)的點(diǎn)源、面源和內(nèi)源相結(jié)合的統(tǒng)籌處理。

隨著管網(wǎng)建設(shè)和污水處理率的大幅度提高，點(diǎn)源污染基本得到有效控制，雨水徑流帶來(lái)的非點(diǎn)源污染已成為水體污染的主要因素（初步估算，城區(qū)雨水徑流污染占水體污染負(fù)荷的比例，目前在北京和上海約占10 %-20%左右）。由于徑流污染物輸送的非連續(xù)性和爆發(fā)性，其污染負(fù)荷所占比例在雨季會(huì)短時(shí)段內(nèi)成倍升高，超過(guò)點(diǎn)源污染，對(duì)城市水體造成沖擊性影響，嚴(yán)重制約城市水環(huán)境質(zhì)量的徹底改善。因此，對(duì)溢流污染進(jìn)行調(diào)研分析，因地制宜采取有效手段對(duì)其進(jìn)行控制與處理，最大限度的消減溢流污染物對(duì)水環(huán)境質(zhì)量的提升具有重要意義。

溢流污水的來(lái)源和典型特征

1. 溢流污水的來(lái)源

污水溢流是指水量超過(guò)污水設(shè)施的運(yùn)輸或處理能力，導(dǎo)致污水系統(tǒng)運(yùn)行水位過(guò)高，污水通過(guò)系統(tǒng)溢流設(shè)計(jì)外溢直接排放。對(duì)于合流制管網(wǎng)系統(tǒng)，污水和雨水采用同一管網(wǎng)，雨季會(huì)發(fā)生污水溢流；對(duì)于分流制系統(tǒng)，由于管網(wǎng)漏損導(dǎo)致的外滲水進(jìn)入，當(dāng)進(jìn)水總量超出污水設(shè)施的接收能力時(shí)污水通過(guò)溢流排出污水系統(tǒng)。

除管網(wǎng)收集系統(tǒng)的原因，在污水收集處理設(shè)施的規(guī)劃和設(shè)計(jì)中，廠、站、網(wǎng)三項(xiàng)中一項(xiàng)或幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)偏低、能力不夠、或建設(shè)時(shí)序落后；廠網(wǎng)分離，職責(zé)不清、機(jī)制不順；突發(fā)事故下（如斷電、設(shè)備故障、檢修、設(shè)施受損等）也會(huì)發(fā)生污水設(shè)施污水溢流。

2. 溢流污水的典型特性

對(duì)于國(guó)內(nèi)使用最多的合流制排水管網(wǎng)系統(tǒng)，可能收集了包括生活污水、工業(yè)污水、雨水、河水、地下水等不同性質(zhì)的水體，以及晴天時(shí)形成的腐爛的溝道底泥。因此污水中含有大量的污染物，主要包括: 有機(jī)物、營(yíng)養(yǎng)鹽、SS、致病微生物、其它有毒有害物質(zhì)如重金屬、含氯有機(jī)物等。污染物的含量也因各種水量比例的不同而不同。

對(duì)于特定地區(qū)和時(shí)段的混合污水，由于其它水體的水量水質(zhì)相對(duì)穩(wěn)定，混合污水的特性受雨水的影響最大，混合污水的特性主要表現(xiàn)為：

受降雨過(guò)程中雨量的變化影響，流量變化大；

受氣候、降雨量、下墊面的影響，污染物的性質(zhì)和濃度變化大，初期效應(yīng)明顯，初期雨水的SS、COD是后期的幾倍或更高；

混合污水的整體污染濃度較低。因外滲水多為非污水，除暴雨初期以外，混合污水的整體污染濃度較低，一些城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水COD不足200 mg/L，有些甚至低于100 mg/L，遠(yuǎn)低于常規(guī)生活污水300-500 mg/L的正常值。

對(duì)國(guó)內(nèi)溢流污水的調(diào)研中也發(fā)現(xiàn)，溢流污水中懸浮顆粒物濃度較高、濁度較大、組分較復(fù)雜，并且多在雨天產(chǎn)生，故其排放具有間歇性、突發(fā)性和隨機(jī)性等特點(diǎn)。

污水廠溢流污水常用處理技術(shù)

確保被截留的混合污水能夠進(jìn)行處理對(duì)于污染物總量的削減具有重要意義，但國(guó)內(nèi)的大部分污水處理廠并沒(méi)有充分考慮對(duì)雨天大幅增加的合流污水的處理，導(dǎo)致大量截流污水直接排放。

歐美發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)溢流污染處理研究較早，應(yīng)用較多，總結(jié)出不少適用成熟技術(shù)。目前常用的提高污水處理廠溢流污水處理能力的技術(shù)有以下幾種：

1）調(diào)蓄池

污水處理廠設(shè)置調(diào)蓄池是為了與污水處理廠形成聯(lián)動(dòng)，針對(duì)的是截流管道中超過(guò)污水處理廠處理能力的合流污水。在降雨初期，小流量的雨污水進(jìn)入主流程進(jìn)行處理，當(dāng)雨水流量增大時(shí)部分雨污混合水溢流進(jìn)入調(diào)蓄池貯存，被貯存的這部分流量在晴天時(shí)返回主流程進(jìn)行處理，這樣含有大量污染物的初期雨水可避免直接排入水體。

調(diào)蓄池是設(shè)計(jì)比較成熟，實(shí)施和見(jiàn)效較快的技術(shù)，在美國(guó)、德國(guó)、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家已廣泛使用。但是調(diào)蓄池需要占用較大的空間，建設(shè)費(fèi)用較高，因此適度的規(guī)模設(shè)計(jì)是關(guān)鍵，否則難以保證處理效果和投資的合理性。

2）旋流分離

旋流分離通過(guò)攔截、高速旋轉(zhuǎn)離心分離的作用將部分固體懸浮物沉入到分流器底部形成固液分離，使得排水的雜物減少，一定程度上去除水體中的COD和SS。旋流分離對(duì)溢流污水中>200μm的粗砂和懸浮物的去除率可達(dá)95%, 對(duì)TSS的去除率可達(dá)30%以上。

旋流分離具有占地面積小、投資和運(yùn)行成本低、運(yùn)行維護(hù)方便、處理能力大的優(yōu)點(diǎn)。也存在去除效率低，對(duì)污染物總量削減有限的不足。

3）一級(jí)強(qiáng)化處理

沉淀是污水處理中最廣泛使用的工藝，主要用于去除水中的懸浮物、濁度以及顆粒態(tài)有機(jī)物等污染物。加載高效沉淀系統(tǒng)（高密度、加砂沉淀、磁混凝等）通過(guò)投加藥劑和載體，斜管輔助分離等方式提高了分離效率和效果，具有啟動(dòng)速度快、抗沖擊能力強(qiáng)、去除效率高和占地面積小的優(yōu)點(diǎn)，非常適合于雨水沖擊下的溢流污水處理。加載高效澄清池作為一級(jí)強(qiáng)化處理不僅在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家的溢流污染處理中成為主流，在國(guó)內(nèi)的昆明、廣州、上海等地也已有不少大規(guī)模應(yīng)用的實(shí)踐。

加載高效沉淀作為一級(jí)強(qiáng)化對(duì)溢流污水的處理效果非常顯著，一般情況下對(duì)懸浮物、TP的去除率>85%，COD的去除率40-70%，BOD的去除率30-50%，TN的去除率也有20%左右。實(shí)踐證明在各類加載高效沉淀系統(tǒng)的一級(jí)強(qiáng)化應(yīng)用中， 較大粒徑載體（石英砂、礦砂等）比較小粒徑載體（磁粉等）的上升流速、啟動(dòng)速度和處理效果更有優(yōu)勢(shì)。

單獨(dú)設(shè)置溢流污水一級(jí)強(qiáng)化處理設(shè)施存在投資過(guò)大、旱季閑置的問(wèn)題，設(shè)計(jì)中考慮旱季用于深度處理、雨季用于溢流污水處理的“雙重應(yīng)用模式”顯得更加靈活、經(jīng)濟(jì)和高效。

4）二級(jí)生物處理

根據(jù)雨季合流污水的水質(zhì)水量特性、充分發(fā)揮現(xiàn)有生化構(gòu)筑物的潛力，最大限度的消減排入水體的污染物在發(fā)達(dá)國(guó)家已有很成熟的研究和實(shí)踐應(yīng)用。多點(diǎn)進(jìn)水通過(guò)沿程分點(diǎn)配水的方式實(shí)現(xiàn)了雨季峰值處理流量的大幅提升，出水指標(biāo)如BOD5、SS、NH3-N、TP等達(dá)到了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)，在美國(guó)已有大量的應(yīng)用。日本廣泛應(yīng)用的3W雨水處理技術(shù)也是多點(diǎn)進(jìn)水的一種形式；北歐應(yīng)用較多的側(cè)流活性污泥工藝將生物吸附、污泥再生和多點(diǎn)進(jìn)水相結(jié)合，既實(shí)現(xiàn)了雨季峰值流量的高污染物的削減，又實(shí)現(xiàn)了旱季強(qiáng)化脫氮除磷，模式切換方便，出水穩(wěn)定可靠。

近年來(lái)，將活性污泥快速吸附和高效沉淀分離技術(shù)相結(jié)合應(yīng)用于溢流污水處理的效果得到驗(yàn)證，Veolia的BioActiflo將溢流污水通過(guò)快速生物吸附池吸附后進(jìn)行加沙沉淀分離，相比常規(guī)的一級(jí)強(qiáng)化處理工藝，BOD的去除效率可大幅提升到90%左右，COD、SS、色度和氨氮的去除率也有明顯的提高。Evoqua的BioMag通過(guò)在生物系統(tǒng)中投加載體，形成高濃度可快速分離的活性污泥，極大的提升了生物處理能力，雨季3倍以上流量全生物處理的成功應(yīng)用案例也有報(bào)道。

由于國(guó)內(nèi)污水處理廠普遍存在實(shí)際處理污染負(fù)荷遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)負(fù)荷的現(xiàn)象，在二沉池前投加高效的納米絮凝劑來(lái)提升二沉池的分離能力，可大幅度提高生化處理流量。其處理效果已在北京、太原的一些項(xiàng)目中得到印證。這種處理方式在應(yīng)對(duì)雨季峰值流量處理時(shí)具有使用方便、見(jiàn)效快、成本低的優(yōu)勢(shì)。

5）消毒

混合污水中含有大量的病原性細(xì)菌、腸道病毒和蠕蟲(chóng)卵等，這些病原體會(huì)通過(guò)水體傳播較多的疾病，如不經(jīng)消毒處理排入水體, 會(huì)成為威脅城市居民健康的隱患。

常用的混合溢流污水的消毒方式有氯消毒、臭氧消毒、紫外消毒等，其中氯消毒因運(yùn)行工藝簡(jiǎn)單、有持續(xù)消毒功能，且一次性投資較低等優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用較多。

污水廠溢流污染物處理的工藝路線設(shè)計(jì)

確保能夠?qū)M(jìn)入污水廠的所有污水進(jìn)行最大限度的處理對(duì)于污染物總量削減和水環(huán)境綜合治理具有重要意義。

針對(duì)輸送到污水處理廠的污水，分析水質(zhì)和水量變化特性，考慮受納水體水環(huán)境容量的接受程度，以最大限度削減污染物為目標(biāo)，選用具有抗負(fù)荷沖擊能力較強(qiáng)，生物依耐性較低，投資和運(yùn)行費(fèi)用較低的工藝技術(shù)是污水處理廠溢流污水處理的基本原則。結(jié)合國(guó)內(nèi)外的處理經(jīng)驗(yàn)，建議如下具有效果保障的工藝路線組合：

根據(jù)混合污水的進(jìn)水量，設(shè)置靈活的運(yùn)行調(diào)節(jié)模式達(dá)到最大限度的污染物削減的目的：

1）進(jìn)水污水量小于2倍設(shè)計(jì)流量時(shí)，如混合污水的有機(jī)污染物濃度低于設(shè)計(jì)峰值污染濃度的50%，且加載澄清深度處理的上升流速不高于30m/h, 在二沉池前投加納米絮凝劑，可保障所有的混合污水都能經(jīng)過(guò)二級(jí)處理和三級(jí)處理，處理出水可滿足原設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。

2）進(jìn)水流量為設(shè)計(jì)流量的2-3倍時(shí)，將2倍流量進(jìn)行納米絮凝劑輔助的二級(jí)處理后進(jìn)行過(guò)濾消毒處理，剩余流量通過(guò)生物吸附后進(jìn)行加載澄清分離，澄清出水消毒后排放，SS、TP、BOD的去除率均可大于85%。

3）進(jìn)水流量為設(shè)計(jì)流量的3-4倍時(shí)，將2倍流量進(jìn)行納米絮凝劑輔助的二級(jí)處理后直接進(jìn)行過(guò)濾消毒處理，0.5倍設(shè)計(jì)流量通過(guò)生物吸附加載澄清（一半數(shù)量），剩余流量直接進(jìn)入其它加載澄清分離，澄清出水消毒后排放。

4）進(jìn)水流量為設(shè)計(jì)流量的4-5倍時(shí)，將2倍流量進(jìn)行納米絮凝劑輔助的二級(jí)處理后直接進(jìn)行消毒處理，剩余污水進(jìn)入加載澄清，澄清出水消毒后排放，SS、TP的去除率可大于80%。

各種水量條件下的運(yùn)行模式匯總?cè)缦拢?/span>

結(jié)束語(yǔ)

污水廠溢流污水處理是當(dāng)前改善水環(huán)境質(zhì)量的重要組成部分，應(yīng)著眼于整個(gè)污染的產(chǎn)生、輸送和處理系統(tǒng)，以污染物削減總量為控制目標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)規(guī)劃和執(zhí)行。

借鑒歐美發(fā)達(dá)國(guó)家污水廠溢流污水處理的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)我國(guó)不同地區(qū)的實(shí)際情況，開(kāi)發(fā)適合各地具體情況的溢流污染控制處理技術(shù)，以最經(jīng)濟(jì)合理的方式最大限度的減少排入受納水體的污染物，對(duì)城市水環(huán)境治理的提升具有重要意義。

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