全球的氣候變化已經(jīng)深刻的影響到我們每一個人的普通生活，特別是近期的河南極大暴雨，煙花的周末登陸都給我們帶來了無法預(yù)測的氣象災(zāi)害，在巨大的自然災(zāi)害面前，我們團(tuán)結(jié)抗洪，八方支援的精神使每一個中國人為自己生在這個偉大的祖國土地上而自豪。除了自豪之外，各行各業(yè)仍要冷靜的思考自身的工作。在大型的氣象災(zāi)害天氣的頻繁出現(xiàn)的情況，或者僅僅是大量的降雨天氣不斷地出現(xiàn)，對污水廠的運(yùn)行都會造成非常大的運(yùn)行壓力，關(guān)于雨季期間的污水廠的運(yùn)行問題，在之前的公眾號的文章中都有討論，大家可以點(diǎn)擊上述文章鏈接來進(jìn)行閱讀。
這一周公眾號和大家討論一個更為敏感的問題，那就是污水廠進(jìn)水超越閥門在暴雨期間該不該開？這個問題涉及很多地方環(huán)境執(zhí)法部門的執(zhí)法力度問題，各地的執(zhí)法都有不同的做法，本文不去討論如何理解各地環(huán)境部門的執(zhí)法，而是和大家從技術(shù)層面探討暴雨期間的污水廠超越閥門的問題。
全球的氣候變化問題越來越凸顯，全球各個地區(qū)都不同程度出現(xiàn)了短時降雨達(dá)到甚至超過了往年的峰值降雨量的情況，普通民眾都能夠體驗(yàn)到越來越多的雨水降落到地面上來。這就帶來一個重要的問題，各地的氣象資料需要進(jìn)行更新，但是這種更新需要更多的氣象數(shù)據(jù)資料，特別是設(shè)計(jì)中常說的百年一遇，這需要大量的數(shù)據(jù)積累，進(jìn)行正態(tài)分布來確定百年一遇的界限，但是由于氣象積累資料不足，就帶來一個滯后性的問題，設(shè)計(jì)采用的數(shù)據(jù)還是沒有得到充足數(shù)據(jù)從而有效更新的氣象資料，但是現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)不斷的遭遇了更大更強(qiáng)的暴雨侵襲。
城鎮(zhèn)化進(jìn)程在一個相對封閉的區(qū)域大量的建設(shè)住宅、配套服務(wù)建筑、道路等，會造成大量的建筑路面硬化，屋面增多，綠化面積減少等問題的出現(xiàn)。區(qū)域內(nèi)的降雨量被原有的土質(zhì)綠化地面吸收數(shù)量大量減少，落在硬化的地面和路面以及屋面的雨水，就需要依靠城市的下水管網(wǎng)來進(jìn)行排走。這部分雨水能否有效的排走，依賴于城市地下管網(wǎng)的體制選擇、建設(shè)投入、維護(hù)清淤等等一系列的工作來實(shí)現(xiàn)，這對于一個城市的基礎(chǔ)建設(shè)和維護(hù)是一個非常大的考驗(yàn)。
雨污合流的城市排水管網(wǎng)體系，是大部分城市在原有的氣候條件干燥的氣象數(shù)據(jù)下、原有的建筑覆蓋面積下采取的設(shè)計(jì)方式，這種方式從建設(shè)資金投入，管網(wǎng)建設(shè)都適合當(dāng)初的城市發(fā)展的情形。隨著污水廠的大規(guī)模建設(shè)，雨污合流制的管網(wǎng)的管網(wǎng)末端接入到了污水廠內(nèi)，污水和少量的雨水通過雨污合流管網(wǎng)流入污水廠進(jìn)行處理后排放。但是隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)度的加快，中大型城市不斷擴(kuò)容發(fā)展，原有的雨污合流新變化的氣候條件、城市建設(shè)條件都形成了嚴(yán)重的制約。而全球氣候變化的影響，特別是頻繁發(fā)生的暴雨極端天氣的越來越多，作為雨污合流的末端的污水廠面臨更為嚴(yán)峻的考驗(yàn)。
在污水廠的進(jìn)水口處，一般的設(shè)計(jì)都會設(shè)置一個超越閥門，控制污水進(jìn)入到溢流口，以便在在污水廠出現(xiàn)工藝異常或者進(jìn)行停產(chǎn)檢修時將污水通過溢流口引流到其他渠道內(nèi)，但是近年來已經(jīng)嚴(yán)格禁止這樣使用，很多地區(qū)甚至采取把閥門進(jìn)行封死等極端措施來進(jìn)行管理。在上述的氣候和城市建設(shè)的問題綜合下，近年來污水廠的溢流口的問題更為凸顯。
由于城市管網(wǎng)的雨污合流制，管網(wǎng)內(nèi)日常主要以城市污水為主，在雨季期間大量的雨水涌入管網(wǎng)內(nèi)，但是此時的城市污水并沒有停止排放，此時在雨污合流的管網(wǎng)內(nèi)流動的是經(jīng)過稀釋的雨污水。這一部分雨污水能否進(jìn)行直接進(jìn)行排放是決定污水廠溢流閥門能否開啟的一個重要依據(jù)。
這部分混合雨污水，則又可以細(xì)分成初期降雨和中后期降雨。初期降雨主要對空氣懸浮污染物；路面、屋面、綠植表面的各種城市灰塵和污染物；城市地下管網(wǎng)積累的油脂、泥沙等；以及雨水箅內(nèi)隨意傾倒的污水垃圾等進(jìn)行沖刷，這部分雨水的污染嚴(yán)重，嚴(yán)格來說這部分雨水也屬于污水，需要進(jìn)行處理后排放；中后期的雨水經(jīng)過初期雨水的沖洗，中后期雨水的污染程度已經(jīng)不大，成為潔凈的降水。不論在初期和中后期的降雨過程中，城市區(qū)域內(nèi)的污水一直在管網(wǎng)中穩(wěn)定排放匯集流動著。這樣初期雨水就會形成一個污染物疊加的效應(yīng)，而中后期雨水就對城市污水起到一個稀釋的作用，稀釋程度以降雨量大小來決定。
這個帶來一個重要的問題這部分的雨污水能不能直排環(huán)境水體？在討論這個問題前，先來了解環(huán)境水體的環(huán)境容量：環(huán)境容量是指在確保人類生存、發(fā)展不受危害、自然生態(tài)平衡不受破壞的前提下，某一環(huán)境所能容納污染物的最大負(fù)荷值。一個特定的環(huán)境 (如一個自然區(qū)域、一個城市) 對污染物的容量是有限的。其容量的大小與環(huán)境空間的大小、各環(huán)境要素的特性、污染物本身的物理和化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。環(huán)境空間越大，環(huán)境對污染物的凈化能力就越大，環(huán)境容量也就越大。對某種污染物而言，它們物理和化學(xué)性質(zhì)越不穩(wěn)定，環(huán)境對它的容量也就越大。城市建設(shè)污水廠進(jìn)行污水處理也是為了將城市污水排入到環(huán)境水體內(nèi)的污染物滿足其越來越小的環(huán)境容量的，所以說從技術(shù)角度來說，污水廠能不能開啟溢流閥門，是要根據(jù)污水廠的受納水體的環(huán)境容量來決定的。
相對于某種環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)，某環(huán)境單元所容許承納的污染物的最大數(shù)量，同時認(rèn)為環(huán)境容量是一個變量，且由基本環(huán)境容量( 差值容量) 和變動環(huán)境容量( 同化容量) 兩部分組成，基本環(huán)境容量指擬定的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與環(huán)境本底值之差，變動環(huán)境容量指該環(huán)境單元的自凈能力。
水環(huán)境容量=稀釋容量+自凈容量+遷移容量表
水環(huán)境容量計(jì)算采用一般河流水功能區(qū)納污能力計(jì)算的一維公式：
式中：
m——控制單元污染物最大允許入河速率，g/s；
qr——設(shè)計(jì)流量，m3/s；
cs——控制斷面污染物濃度，mg/l；
c0——起始斷面污染物濃度，mg/l；
k——某污染物綜合降解系數(shù)，1/s，用d－1換算成1/s；
x——為排污口距下游控制斷面的距離（m），如把一個功能區(qū)內(nèi)多個排污口概化為河段中點(diǎn)的一個排污口時，x=l/2，l為河段總長；
u——設(shè)計(jì)流速，m/s。
在良好的天氣條件下，多數(shù)河流因?yàn)檠赝救∷仍颍瑥搅髁縬r都較小，計(jì)算出來的環(huán)境容量較小，但是在暴雨期間和中小雨的后期，徑流量qr開始增加，m值可以變大，也就是說環(huán)境容量在降雨期間是加大了。
從環(huán)境容量的計(jì)算角度上說，在降雨后期，經(jīng)過稀釋的污水在雨水造成的大地表徑流的環(huán)境容量下，是可以進(jìn)入到環(huán)境水體的，也就是說從技術(shù)角度，后期降雨是可以開啟溢流閥門的。當(dāng)然這個計(jì)算比較粗糙，考慮的問題也不夠全面，希望能通過這個簡單的探討吸引更多的人來參與雨污合流問題的解決中來。
但是技術(shù)合理的問題并不能直接應(yīng)用于實(shí)際，實(shí)際的操作中，還需要解決更多的現(xiàn)實(shí)的技術(shù)問題，雨污合流制的管網(wǎng)的智能化管理，初期雨水的沖刷量的界定，雨水泵站的適時開啟，雨水溢流井的設(shè)計(jì)和建設(shè)，如何讓判定和計(jì)算后期雨水對城市污水的稀釋，污水的污染因子經(jīng)過稀釋是否都可以進(jìn)入環(huán)境水體，環(huán)境容量能否考慮大地表徑流的短時計(jì)算等等一系列的跨學(xué)科跨部門的技術(shù)問題都需要進(jìn)行更深入的研究和分析，得出
確實(shí)可行的技術(shù)解決方案。也希望能有更多的業(yè)內(nèi)人員進(jìn)行這方面的探索，為污水廠的運(yùn)行建立更可靠的運(yùn)行方案和執(zhí)行準(zhǔn)則。
來源：北極星水處理網(wǎng)
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