（环境科学与工程专业论文）高效溢流雨水混凝沉淀机理与模型试验研究.pdf

盈脚 卑 t r a c t r a i n w a t e r i s a k i n d o f v a l u a b l e r e s o u r c e , w h i l e it i s g r e a t p o l lu t a n t , t h e c o d c o n c e n t r a t i o n o f r a i n w a t e r i s n o t h ig h , s s i s r e l a t iv e l y h i g h , a n d t h e q u a l i t y o f r a i n w a t e r i s c h a n g e a b l e r e g u l a r l y , s o t h e r a in w a t e r p o l l u t a n t i s s e r i o u s a n d i t c a n b e d i s c h a r g e d o n l y a ft e r s o m e t r e a t m e n t . o n t h e b a s e o f t h e t e c h n o lo g y o f r a in w a t e r t r e a t m e n t h o m e a n d a b r o a d , t o n g j i u n i v e r s it y h a s d e v e l o p e d a s e t o f h i g h e ff ic i e n c y c s o s s y s t e m a n d e q u i p m e n t b y fl o c c u la t i o n a n d s e d i m e n t a t i o n w it h o u r o w n i n d i v i d u a l i n t e l l e c t iv e r ig h t s . t h e e x p e r i m e n t i s c a r r i e d o u t i n t w o p l a c e s s u c h a s f u r o n g j i a n g r o a d p u l p s t a t i o n a n d j i a n g s u r o a d p u lp s t a t i o n r e s p e c t i v e l y .t h e c h a r a c t e r i s t i c o f w a t e r i n f u r o n g j ia n g r o a d p u l p s t a t io n i s l o w - t e m p e r a i o n , l o w - d is t u r b a n c e a n d i n d iv i d u a l- s e w e r - fl o w w h i l e t h e w a t e r i n j i a n g s u r o a d p u l p s t a t i o n i s o f c o m b in e d - s e w e r t h e r e s u l t o f e x p e r i m e n t s in f u r o n g j i a n g r o a d p u l p s t a t i o n s h o w s t h a t t h e l o w - t e m p e r a i o n , l o w - d i s t u r b a n c e a n d i n d i v i d u a l - s e w e r - fl o w w a s t e w a t e r ( t h e w a s t e r w a t e r q u a l i t y i s v a r i a b l e s u c h a s t h e i n l e t t e m p e r a t i o n b e l l o w 1 0 1c , t h e d i s t u r b a n c e c o n c e n t r a t i o n a m o n g 2 0 - 5 5 n t u , s s a m o n g 9 0 - 1 8 0 m g / l ,c o d a m o n g 5 0 - 1 0 0 m g / l ) t r e a t e d b y t h e e q u ip m e n t c a n g e t e x c e ll e n t q u a l it y :t h e s u r f a c e h y d r a u l ic lo a d r e a c h 3 0 w/ h .m z ,t h e r e m o v a l e ff i c ie n c y o f d i s t u r b a n c e , s s a n d c o d is r e s p e c t iv e l y a b o v e 8 5 %, 7 5 % a n d 5 0 0/ o .wh i l e t h e r e s u l t i n j i a n g s u r o a d p u l p s t a t i o n s h o w s t h a t e f f i c i e n c y o f t h i s s e t o f e q u i p m e n t i s g r e a t , t h e re m o v a l e f fi c i e n c y o f p o l l u t a n t s s , c o d , t p i s r e s p e c t i v e l y 7 3 % , 5 1 % , 5 2 % ,a n d t h e s u r f a c e h y d r a u lic l o a d c a n r e a c h 3 0 m 3 / h .m $ .a s f o r t h e h i g h l y i n t e n s i v e r a i n s t o r m c s o s ( t h e w a s t e w a t e r q u a l it y i s s h o w n a s f o l l o w e d d i s t u r b a n c e、 s s , c o d , t p c o n c e n t r a t i o n i s a m o n g 6 0 一 2 5 0 n t u, 4 5 0 - 1 1 0 0 m g / l , 2 8 0 - 7 8 0 m g / l , 1 . 1 - 4 . 5 m g / 1 ) , t h e t r e a t m e nt e f fi c i e n c y i s m u c h b e t t e r . t h e s u r f a c e h y d r a u l ic lo a d c a n r e a c h 5 6 m / h .m z a n d a b o v e ,t h e a v e r a g e r e m o v a l o f s s , c o d , t p i s r e s p e c t i v e ly 9 5 %,的%、8 8 % . i n a w o r d t h e o u t l e t c a n r e a c h b a n d - t w o d i s c h a r g e c r i t e r i o n i n a n y c a s e . wh a t e r e v e r , t h i s s e t o f s y s t e m h a s w o r k s q u i c k l y a n d s t e a d l y . k e y w o r d : c s o s , h i g h e f fi c i e n c y ， fl o c c u l a t i o n a n d s e d im e n t a t i o n 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同 意如下各项内容:按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本; 学校有权保存学位论文的印刷本和电 子版， 并采用影印、 缩印、 扫描、 数字化或其它手段保存论文; 学校有权提供目录检索以及提供 本学位论文全文或者部分的阅览服务; 学校有权按有关规定向国家有 关部门或者机构送交论文的复印件和电子 版; 在不以赢利为目 的的前 提下，学校可以适当 复制论文的部分或全部内 容用于学术活动。 学 位 论 文 作 者 签 名 : m、 yr, ) , d o s年3 月 3 日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明: 所呈交的学位论文， 是本人在导师指导下， 进行 研究工作所取得的成果。 除文中已经注明引用的内容外， 本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、 已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体， 均已在文中以明确方式标明。 本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 签名:k 24 o 年3 月 头 涛 日 第 主 章 绪论 第 1 章 绪论 ， . ，雨水径流利用的必要性 1 . 1 . 1雨水径流的资源性 1 9 9 6 年5 月在纽约召开的 “ 第三届自 然资源委员会”上，由联合国开发支持 和管理服务部提出的统计分析指出，我国的人均占 有水资源量约为2 3 0 0 m 3 , 属于 水资源贫国 d 1 。近几年，我国 城市用水最以每年约4 . 1 % 的速度增长2 1 ，全国 6 0 0 多个城市中有4 0 0 多个己经出现了水资源短缺的现象，水资源在北方某些干早地 区甚至成了城市发展的瓶颈。 然而， 由于城市水体水质状况得不到改善甚至继续 恶化， 寻找新的水源越来越困难， 新水源与城市的距离也越来越远， 甚至需要跨 流域调水， 其成本越来越高。 再生水作为一种本地水资源受到了人们的重视， 其 中既包括由城市生活污水再生的中水， 亦包括收集城市雨水径流经简单处理后的 再生水。 我 国 雨 水 资 源 丰 富 ， 年降 雨 晕 达6 . 2 万 亿m 3 。 在 城区 ， 传 统的 雨 水 处 理 方 式 大多为直接排放。由于不透水地面比例不断增加， 集蓄、 利用设施缺乏， 每年有 大量雨水弃流排放。如北京城区以年平均降雨量 5 9 5 m m计算，1 9 9 8年雨水资源 流失量为2 . 1 亿m 3 ，占 全部降雨量的6 6 % 13 1 0 随着城市的不断发展，雨水资 源流 失还将不断增大， 如果能将流失的雨水进行有效的收集和利用， 必将成为解决城 市水资源短缺的有效措施之一。 丹麦的 研究显示， 其从屋顶收集的最大年雨水量为2 2 9 0 万扩，相当于目 前 饮用水生产总量的2 4 % ; 每年能从居民住宅屋顶收集6 4 5 万护的雨水，如果用于 冲洗厕所和洗衣服，将占居民冲洗厕所和洗衣服实际用水量的6 8 % ，相当于居民 总用水量2 2 % 14 1 。除可以替代部分城市用水量外，如果合理、充分地利用雨水回 灌， 还可以涵养地下水源， 防止地面沉降， 并能增加土壤中的含水量、 调节气候、 改善城市生态环境。 可见解决好雨水利用问题对城市社会经济可持续发展有重大 意义。 1 . 1 . 2雨水资源的污染 雨水径流存在着巨大的污染， 雨水径流带来的非点源污染己成为水体污染的 主要因素。降雨径流中污染物质的来源主要是来自 环境，雨水在降落到地面前， 第 主 章 绪论 第 1 章 绪论 ， . ，雨水径流利用的必要性 1 . 1 . 1雨水径流的资源性 1 9 9 6 年5 月在纽约召开的 “ 第三届自 然资源委员会”上，由联合国开发支持 和管理服务部提出的统计分析指出，我国的人均占 有水资源量约为2 3 0 0 m 3 , 属于 水资源贫国 d 1 。近几年，我国 城市用水最以每年约4 . 1 % 的速度增长2 1 ，全国 6 0 0 多个城市中有4 0 0 多个己经出现了水资源短缺的现象，水资源在北方某些干早地 区甚至成了城市发展的瓶颈。 然而， 由于城市水体水质状况得不到改善甚至继续 恶化， 寻找新的水源越来越困难， 新水源与城市的距离也越来越远， 甚至需要跨 流域调水， 其成本越来越高。 再生水作为一种本地水资源受到了人们的重视， 其 中既包括由城市生活污水再生的中水， 亦包括收集城市雨水径流经简单处理后的 再生水。 我 国 雨 水 资 源 丰 富 ， 年降 雨 晕 达6 . 2 万 亿m 3 。 在 城区 ， 传 统的 雨 水 处 理 方 式 大多为直接排放。由于不透水地面比例不断增加， 集蓄、 利用设施缺乏， 每年有 大量雨水弃流排放。如北京城区以年平均降雨量 5 9 5 m m计算，1 9 9 8年雨水资源 流失量为2 . 1 亿m 3 ，占 全部降雨量的6 6 % 13 1 0 随着城市的不断发展，雨水资 源流 失还将不断增大， 如果能将流失的雨水进行有效的收集和利用， 必将成为解决城 市水资源短缺的有效措施之一。 丹麦的 研究显示， 其从屋顶收集的最大年雨水量为2 2 9 0 万扩，相当于目 前 饮用水生产总量的2 4 % ; 每年能从居民住宅屋顶收集6 4 5 万护的雨水，如果用于 冲洗厕所和洗衣服，将占居民冲洗厕所和洗衣服实际用水量的6 8 % ，相当于居民 总用水量2 2 % 14 1 。除可以替代部分城市用水量外，如果合理、充分地利用雨水回 灌， 还可以涵养地下水源， 防止地面沉降， 并能增加土壤中的含水量、 调节气候、 改善城市生态环境。 可见解决好雨水利用问题对城市社会经济可持续发展有重大 意义。 1 . 1 . 2雨水资源的污染 雨水径流存在着巨大的污染， 雨水径流带来的非点源污染己成为水体污染的 主要因素。降雨径流中污染物质的来源主要是来自 环境，雨水在降落到地面前， 第 1 章 绪论 便溶解、 吸咐、携带了其所接触空气中的几乎所有污染物质;而当降落到地面并 形成径流后， 还溶解、冲洗、 携带了 地面的污染物质( 即地面垃圾) ，它们对水体 的污染起着很重要的性用。 据二十世纪八十年代国内的资料， 在交通比较繁忙的道路上， 降雨的初期径 流其污染浓度大致为:总固体( t s s ) 为 2 6 4 - 2 7 1 8 m g / c 、固体悬浮物( s s ) 为 5 7 - 2 4 3 7 m g /l 、化学需氧量 ( c o d ) 为 5 6 - 5 6 6 m g / l ,五r i 生化需氧量 ( b o d i ) 为 6 - 2 3 1 mg/l o国 外二十世 纪 七 十 年 代的 资料中 ， 原苏 联列宁 格勒 基本 上与 上 述 国内资料相近; 而美国华盛顿则除b o d ， 外， 其余指标的上限均高于上述我国资 料， 如t s s 为3 3 8 - 1 4 6 0 0 m g / l , s s 为1 3 0 - 1 1 2 8 0 m g /l , c o d为2 0 - 1 5 1 4 m g /l s l . 1 9 8 1 年美国预计城市径流带入水体的 b o d s 量约相当于城市污水经处理后 的b o d ， 排放总量， 而且 1 2 9 种重点污染物中有约5 0 在城市径流中出现， 因此 认为一味强调提高点污染的控制水平而忽略面污染， 特别是城市径流污染， 并不 能 控 制 水 体 的 水 质 6 1 。 美国 环 保 局 ( e p a ) 在1 9 8 6 年 对1 1 . 1 万k m 河 流 进 行 监 测， 发现非点源污染占了污染物总量的6 5 %, 城市雨水径流( 特别是建筑工地和 矿区 的径流) 会有大量b o d 、细菌、营养物、溶解固体等.1 9 9 0 年e p a公 布了 不同 污 染 源( 如 农业、 工业、 城市 污 水等 ) 对 河流污染 ( 包括化 学毒物、 沉积 物、 营养 物 等) 的贡献比， 其中城市雨水径 流占了9 % 7 1 , 如美国 约有6 0 %的河流和5 0 %的 湖泊污染与非点源污染有关;己实现污水二级处理的城市， 水体b o d 5 年负荷约 4 0 % - 8 0 % 来自雨水径流。美国e p a最近资料还表明，在一些州约2 2 0 0 0 个被污 染水体中，城市径流私其它非农业的非点源污染被列为主导污染源的占 1 8 %以 上 g ,9 事实 上， 考虑径流污染 物输 送的非连续性和爆发性， 其污染负 荷所占比 例在雨季的短时段内会成倍升高， 超过点源污染，对城市水体造成冲击性影响， 严重制约城市水环境质量的彻底改善。 我国雨水径流引起的污染问题也很严重。 在太湖、 滇池等重要湖泊， 非点源 污染已成为水质恶化的主要原因之一。 雨水径流携带大量污染物排入城市水系也 造成严重污染。 初步的保守估算， 城区雨水径流污染占 水体污染负荷的比例，目 前在北京和上海约占 1 0 %左右。北京申奥、上海申博的成功加速了排水工程和 污水处理厂的建设速度，到 2 0 1 0 年的规划实施后，城市雨水径流污染负荷的比 例 北 京 将上 升到1 2 %以 上， 上 海 将 上 升 至2 0 % 左 右 1 10 1 ( 对中 心 城区 水 体会 超 过 5 0 %) 0 1 . 2国内外雨水污染控制的方法 许多国家在很早就注重对城市雨水的研究，但仅限于考虑排水管道和明渠， 第 1 章 绪论 便溶解、 吸咐、携带了其所接触空气中的几乎所有污染物质;而当降落到地面并 形成径流后， 还溶解、冲洗、 携带了 地面的污染物质( 即地面垃圾) ，它们对水体 的污染起着很重要的性用。 据二十世纪八十年代国内的资料， 在交通比较繁忙的道路上， 降雨的初期径 流其污染浓度大致为:总固体( t s s ) 为 2 6 4 - 2 7 1 8 m g / c 、固体悬浮物( s s ) 为 5 7 - 2 4 3 7 m g /l 、化学需氧量 ( c o d ) 为 5 6 - 5 6 6 m g / l ,五r i 生化需氧量 ( b o d i ) 为 6 - 2 3 1 mg/l o国 外二十世 纪 七 十 年 代的 资料中 ， 原苏 联列宁 格勒 基本 上与 上 述 国内资料相近; 而美国华盛顿则除b o d ， 外， 其余指标的上限均高于上述我国资 料， 如t s s 为3 3 8 - 1 4 6 0 0 m g / l , s s 为1 3 0 - 1 1 2 8 0 m g /l , c o d为2 0 - 1 5 1 4 m g /l s l . 1 9 8 1 年美国预计城市径流带入水体的 b o d s 量约相当于城市污水经处理后 的b o d ， 排放总量， 而且 1 2 9 种重点污染物中有约5 0 在城市径流中出现， 因此 认为一味强调提高点污染的控制水平而忽略面污染， 特别是城市径流污染， 并不 能 控 制 水 体 的 水 质 6 1 。 美国 环 保 局 ( e p a ) 在1 9 8 6 年 对1 1 . 1 万k m 河 流 进 行 监 测， 发现非点源污染占了污染物总量的6 5 %, 城市雨水径流( 特别是建筑工地和 矿区 的径流) 会有大量b o d 、细菌、营养物、溶解固体等.1 9 9 0 年e p a公 布了 不同 污 染 源( 如 农业、 工业、 城市 污 水等 ) 对 河流污染 ( 包括化 学毒物、 沉积 物、 营养 物 等) 的贡献比， 其中城市雨水径 流占了9 % 7 1 , 如美国 约有6 0 %的河流和5 0 %的 湖泊污染与非点源污染有关;己实现污水二级处理的城市， 水体b o d 5 年负荷约 4 0 % - 8 0 % 来自雨水径流。美国e p a最近资料还表明，在一些州约2 2 0 0 0 个被污 染水体中，城市径流私其它非农业的非点源污染被列为主导污染源的占 1 8 %以 上 g ,9 事实 上， 考虑径流污染 物输 送的非连续性和爆发性， 其污染负 荷所占比 例在雨季的短时段内会成倍升高， 超过点源污染，对城市水体造成冲击性影响， 严重制约城市水环境质量的彻底改善。 我国雨水径流引起的污染问题也很严重。 在太湖、 滇池等重要湖泊， 非点源 污染已成为水质恶化的主要原因之一。 雨水径流携带大量污染物排入城市水系也 造成严重污染。 初步的保守估算， 城区雨水径流污染占 水体污染负荷的比例，目 前在北京和上海约占 1 0 %左右。北京申奥、上海申博的成功加速了排水工程和 污水处理厂的建设速度，到 2 0 1 0 年的规划实施后，城市雨水径流污染负荷的比 例 北 京 将上 升到1 2 %以 上， 上 海 将 上 升 至2 0 % 左 右 1 10 1 ( 对中 心 城区 水 体会 超 过 5 0 %) 0 1 . 2国内外雨水污染控制的方法 许多国家在很早就注重对城市雨水的研究，但仅限于考虑排水管道和明渠， 第 1 章 绪论 直到近年来才重视雨水所带来的环境污染问题，研究雨水径流污染的影响和控 制。 美国对城市雨水径流和c s o s ( c o m b i n e d s e w e r o v e r f l o w s , c s o s ) 污染控制的 研究可以追朔到1 9 6 4 年。 1 9 6 5 年通过国会批准的专项资金寻求城市雨水的控制方 案。 到1 9 8 3 年， 经过1 8 年的努力， 研究开发出各种技术和措施， 如城市雨水污染 的评价与监测; 科学管理城市雨水资源私控制雨水径流污染的b m p 模式( b e s t m a n a g e m e n t p r a c t i c e ) ; 水土流失的控制: 雨水渗透和入流控制; c s o 及雨水处理 技术等。并于1 9 8 6年修订水质法 ( w a t e r q u a l i t y a c t ) 来控制非点源污染，使 e p a 开始有效地依法参与城市雨水径流的管理。1 9 8 7 年修订的水污染防治法，将 全国 点 源污染排放削 减系统( n a t i o n a l p o l l u t a n t d i s c h a r g e e l i m i n a t i o n s y s t e m - n p d e s ) 扩大范围， 涵盖包括对城市雨水径流污染管制在内的非点源污染 防治， 1 9 9 0 年正式发布， 主要针对1 0 万人口以上的雨水管道系统和1 1 类工业活动， 包括大于5 英亩的建筑工地。 1 9 9 9 年1 2 月重新修订发布的n p d e s 管制对象扩充到所 有城区雨水管道系统和占地1 -5 英亩的建筑工地，将于2 0 0 3 年3 月全面实施。与 之配套的还有各种技术和非技术措施( 如第二代b m p ) ，对城市雨水污染控制的法 令 和 技术 都 将 更 加严 厉 和完 善 ( 1 1 - t 2 1 以德国为代表的欧洲国家也是从上个世纪八十年代开始重视城市雨水径流 污染的控制。 城市雨水污染被列为德国九十年代水污染控制的三大目 标之一， 修 建大量的雨水池来控制包括c s o s 在内的城市雨水径流污染， 目 前对城市雨水径流 管理与 污染控制己 形成较完整的技术体系 和相应的法规体系( 13 , 1 4 1 屋面雨水的收 集 利 用也已 实 现 标 准 化 和 产业 化1t 5 1 瑞典在八十年代初就放弃了市政管网雨污分流的思想，因为认识到分流制耗 资巨大， 合流制改造为分流制影响范围大， 耗时长， 经济上不合理， 技术上又不 足以 有效的防止城市雨水径流对水体带 来的 污染( 1 6 1 。 基于同样的理由， 美国 等国 家在很大程度上也放弃了靠新建分流制管网 取代旧合流制管系网的做法。 德国的 合流制管系目 前也仍然占有7 0 % 左右，科隆市合流制管系甚至占9 4 9 6 并建造了7 7 座雨水池。 他们把重点放到源头污染控制、 削减径流量和其它雨水径流污染控制 的技术性和非技术性措施上，而不是依 赖“ 雨污分流”的办法d j 日本在八十年代也开展了对城市雨水利用与管理的研究， 提出“ 雨水抑制型 下水道” 并纳入国家下水道推进计划， 制定 相应的政策， 己 有大量的工程实施1 1 8 1 在国际上， 雨水径流污染得到发达国家的普遍重视， 而我国雨水污染防治还 处在探索阶段。 北京市从1 9 9 8 年开始对城市雨水径流的污染控制和雨水资源利用 进行系统研究，已取得一批研究成果。 继北京市之后， 上海、 西安、 杭州、 长沙、 南京、成都、苏州等许多城市也相继开展城市非点源污染研究。 第 1 章 绪论 西安市 对雨天路面径流排水进行连续取样监测， 分析了城市道路路面径流污 染源的强度、 特性及交通源强，为研究及治 理面 源污染提供了 基础性资料1 1 9 1 为解决南京市城北地区排水排污管道的需要，南京市对该地区的暴雨径流非 点源污染进行了研究，并建立了暴而径流污染的概念化模型和统计型相关模型。 通过监测推出了南京市的暴雨径波过程和水质污染负荷过程， 估算日、月、 年的 径流量和污染负荷量，供该地区暴而排水排污设计 和预测之用1 2 o ) 苏州市也展开了苏州水网城市暴雨径流污染的研究，探索内城河各出日输出 至外城河的流量及 相应的 有机污染负荷量训。 在监测研究中提出了 包括雨水的淋 洗和冲刷作用在内的暴雨径流污染系统完整的概念模型， 初次借助于遥感新技术 与典型市区相结合的方法解决了传统模型所不能解决的水网城市暴雨径流污染 中的难题。 试探性的提出了一种新方法及水质污染负荷单位线法， 用来计算缺乏 水质监测资料时的污染负荷过程线及其污染量， 它已经实测资料检验证明可以应 用。该模型对城市规划与建设环境保护等到方面都有使用意义。 虽然我国在城市暴雨径流污染的研究方面己 有很大发展， 但实践方面还处在 起步阶段， 缺乏系统性、 深度和广度。 所以 上海市应根据自 身特征， 借鉴国内 外 先进技术和经验提出适合自己的方式， 缩短在这个领域与发达国家的差距， 建设 更多优美的生态城市。 1 . 3高效滋流雨水处理工艺 当前发达国家为了 解决合流污水溢流问 题， 把溢流雨水的污染控制在源头阶 段， 采取的主要技术手段方式有两种: 一为修建贮水池或者大型贮水管， 让溢流 污水暂时贮存，以调蓄系统高峰流量。例如芝加哥采用贮水隧道和贮水池方案， 有 三座具有曝气功能的 贮水池。 该方案使 排放的 污 水 溶解氧( d o ) 增加了 3 - 2 5 % , b o d ， 下降了 5 - s 3 %, s s下降了 3 4 -x 3 4 %， 水质得到改善12 2 1 ，该方法的主要优 点是处理过程简单， 不足之处在于占地面积很大， 处理效果一般;二为采用高效 沉淀工艺， d e n s a d e g , a c t i fl o , l a m e ll a c l a r i fi e r 等处理工艺己 经商业化并得到 大量应用，下面分别进行简要介绍 d e n s a d e g是 法国 o n d e o d e g r e m o n t 公 司 的 工 艺， 它结构紧凑， 易于 封闭， 对 环境影响小， 是一种高效灵活的处理工艺， d e n s a d e g 4 d具体流程如图l i 所示。 第l 蘩绪论 醒安蠢对藤天路瑟径流撼承进行连续取样般测，分誊厅了城枣道鼹路面径漉污 染源的强度、特性及交通源强，为研究及治理面源污染提供了旗础性资料1 ”1 。 为聪决南京市城北地区排水摊污管道的需要，南京帝对该地区的暴爆径漉菲 点源污染进行了研究，并建立了暴雨径流污染的概念化模型和统计型相关模型。 通过监测推出了南京市的暴雨经渡过稳和水质污染负稳过程，供算日、月、年的 径流量和污染负荷量，供该地涎暴雨摊水排污设计和预测之瑙社“。 苏州市也展开了苏州水网城市暴再径漉污染的研究，探索内城河各出口输出 至矫城河的流爨及穗应酌商辊污染曼旃嚣i ”l 。在篮测研究中提琏j 了包括雨水静淋 洗和冲刷作用农内的暴雨径漉污染系统宪整的概念模型，初次借助于遥感瓤技术 与爨垄帮嚣裰结合静方法解决了传统骥整所不熊解决酌承网城带暴雨径流污染 中的难题。试探性的提出了一种新方法殿水质污染负荷单位线法，用米计算缺乏 承溪釜溅褒精时酶污染受靖过橼线瑟箕污染量，它已经爽溺蜜辩检验i 蚕锈霹疆您 用。该模型对城市规划与建设环境保护等到方黼都有使用意义。 虽然我国程藏枣暴疆径滚污染韵磷究方瑟已有缀大发矮，懿实践方瓣还楚狂 起步阶段，缺乏系统性、深度和广度。所以上海市应根据自身特征，借嬷国内外 先进技零襄经骏挺出遥会謇己熬方式，缭短在这个镶域与发达黧家趣蓑距，建竣 更多优夔的生态城市。 1 3 高效溢流雨水处理工艺 当前发达国家为了解决合流污水溢流问题，把溢流雨水的污染控制在源头阶 段，采取的主要技本手段方式考嚣移：为修建贮东池残老大型贮零警，让溢渡 污水暂时贮存，以调蓄系统高蟓流量。例如芝加哥采用贮水隧道和贮水池方案， 囊三瘴其鸯曝气功能的贮水池。该方寰使摊敲的污承溶辫氧( d o ) 增加了3 2 5 ， b o d ，下降了5 5 3 ，s s 下降了3 4 3 9 ，水质得到改普l z 2 1 ，该方法的主要优 点是处理过程简麟，不照之处在于占地颓积很大，处理效果一般；二为采用离效 沉淀工麓，d e n s a d e g 、a c t i f l o 、l a m e l l ac i a r i t i e r 等处理工艺已经商业化并得到 大量应用，下面分别进行简要介镪。 d e n s a d e g 怒法国o n d e o d e g r e m o n t 公司的工艺，它结构紧凑，易于封闭，对 环境影响小，是一种高效灵活的处理工艺，d e n s a d e g4 d 具体流程如图ll 所示。 4 第l 鼗绪论 图l1d c n s a d e 9 4 d 工艺流猩图 絮凝反应溅为一个窝能絮凝反应涎释一令爱攫搀絮凝爱应混荠鬟。在 d e n s a d e g 的入明处投加絮凝剂，并通过调整搅拌器转速和循环污泥量乘达到优化 絮凝反疲懿爱蠹孽。在澄瀵区污裳爨下囊上浚过瓣譬，实现淀承分离，浚降一f 采弱 污泥( 浓缩区设商刮泥鼗嚣) 一部分f 定比率) 回流至絮凝池，剩余污泥则被定期抽 送至污淀处理送。污泥骢圆滚毽进了反应池中瓣漫凝嚣絮凝反瘦，霹魄鬻援泼淀 池节省混凝剂1 0 2 0 。絮凝剂的投量与迸水徽和回流污泥浓度有关。剩余污泥 豹摊放幽池底的泥位控制，疑以英摊放遵索是阅歇性款。 d e n s a d e g 的主要特点：d e n s a d e g 集絮凝、沉淀、浓缩于一体，结构紧 凑，它吸收了绘水处理中絮凝反应池秘斜管沉淀池的优点，有较离的水力受穗， 可节省大量的厢地且便于在水溺上方设麓顶盏丽建造废气收集系统；根据圈 外污水处理厂的瓷料，d e n s a d e g 对t p 的去除率在7 0 左右；对流量与污染物 负荷静变化适成性强；排泥浓度高( 为3 0 5 0 9 l ) ，无浠浓缩，可直接脱水； 资料显示，d e n s a d e g 对s s 的去除率在8 5 左右，对c o d 和b o d 5 的去除率可达 6 谚；运荦亍赞嗣较窝，因魏器对药荆的投加进行优纯控制，以使整个的运行 赞用降擞最低【2 ”。 a c t i f l o 工慧是k r u g e r 公司的工艺，具体流程如图1 2 搿示。 圈l + 2a e t i f l o 工艺流程图 瀚中：( 1 ) 琢水( 2 ) 微沙注入( 3 ) 快速混台区( 混凝区) ( 4 ) 慢速混区( 絮凝区) ( 5 ) 过 渡区( 6 ) 斜板或者斜管( 7 ) 收集槽8 ) 出水( 9 ) 污泥横及刮刀0 毋污泥坑镛辫= 泵0 d s 鬟l 颦绪论 水力漩滤器羁于微沙回收鼢污泥尊! = j 管 该工艺f l 勺主要特点有： 萼留l j 寸问小于1 5 分钟，表面负荷高；响应时 阕抉；撩馋撵洼大，霹班在设浮受蕊鹃l o 一1 0 0 变动；囊零稳定性高， 不论进水情况如何发生变化，水中的s s f l 乎保持不变i 污泥浓度较高0 2 ”。 l a m e l l ac l a r i f i e r 愁p a r k s o n 公司懿工艺，瑟体漉稷虹图l 。3 葳示。 图1 3l a m d l ac l a r i f i e r 工艺流程燃 该工艺的特色在于三段絮凝加上高效斜板沉淀池，三段絮凝的方式增强了絮 凝效罴，蹇效鼷获重力瓣扳戆应露馐纯了沉淀遭程。 c d e l p o r t e 等人把d e n s a d e g s 2 艺用于雨水处理的研究，他们的研究结果显 示：( d d e n s 必须注重絮凝反应条件; 必须注意絮凝反应与 沉淀池的衔接、沉淀池流型与斜板安装方式的衔接。 1 . 4雨水再利用的意义 1 . 4 . 1控钊雨水污染负荷，利用上海雨水资源 上海居于亚热带东亚季风气候。年雨量多年平均为 1 1 4 3 .4 m m左右，年雨日 为 1 2 5 - 1 3 5日，多年平均汛期雨量为 6 9 3 .6 m m ，占全年总降水量的 6 1 %，且集 中 在4 - 9 月，即夏季风活动时期。尤其集中 在春雨 ( 平均出 现时期为4 月1 5 日 一 5 月1 5 日 ) 、 梅雨( 6 月1 5 日 一 7 月1 5 日 ) 和秋雨( 9 月i 日 一 9 月1 8 日 ) 等几个雨季中， 雨季中常常有暴雨发生。 上海雨量的特征之一， 降水量年际变化较大， 历史上降水最多的年份是1 9 9 9 年， 达1 7 9 7 .2 m m ( 市区) ， 超出 常年6 3 . 9 y o ， 最少的一年是1 9 7 8 年， 仅5 9 6 . 8 m m ( 南 汇 ) ， 比 常 年 少4 5 .5 7 % 最大 年 径流 量6 0 .3 6 亿时， 最小 年径 流 量8 亿时， 丰、 枯水年份变化很大。 其特征之二，降水蚤季节性变化明显， 一般有春雨期、 梅雨 期和秋雨期，其雨量可以占全年总降水量的 6 0 % - 7 0 %以上，降水量集中于 5 - 9 月， 一般可占 年降水量的6 1 %， 产流量可占全年的7 0 %以上。1 9 9 9 年梅雨期长 达4 3日 ， 总降雨量9 1 6 m m ， 降水4 0 亿衬， 创1 2 6 年气象史之最. 其特征之三， 盛夏和初秋较多发生暴雨，大多具有局部性、 短历时、高强度等待性， 宝山塘桥 地区曾有一日最大降雨量创 5 8 1 . 3 m m 的记录，近年市中心局部地区降雨量达 1 0 0 m m t h 常有发生12 5 1 1 . 4 . 2降低苏州河的水体污染 苏州河，又称吴淞江，是太湖与黄浦江的主要联系水道之一，全长1 2 5 k m . 上海境内全长为5 3 . l k m ，市区内河段长2 3 . 8 k m。河面平均宽度7 0 - 8 0 m ，低水位 时平均水深2 - 4 m ,高潮位时平均水深7 - 8 m。是在本市境内仅次于黄浦江的本市 市区最重要河流。 它是上海市重要的自 然水体， 其环境条件对上海市建设成为现 代化经济、 金融、贸易的国际化大都市，促进上海市社会经济的可持续发展， 具 有深远的影响12 6 1 。作为景观用水的苏1 ! 河市区 段水质需达到v类水质标准， 但 目 前一些主要有机污染指标溶解氧、 氨氦、 高锰酸盐指数和五日生化需氧量从北 新径至浙江路桥河段，全部表现为劣于v类。 研究结果证实，苏州河水体黑臭现象与水中存在着大量吸附了 f e s及mn s 的带负电胶体的悬浮颗粒有关， 其中重要的组成都分为腐殖质等。 水体本身的色 第 1童 绪论 从上 述设备的设计中可以得到有益启示:采用污泥回流，说明悬浮物浓 度对混凝是有利的影响因素; 必须注重絮凝反应条件; 必须注意絮凝反应与 沉淀池的衔接、沉淀池流型与斜板安装方式的衔接。 1 . 4雨水再利用的意义 1 . 4 . 1控钊雨水污染负荷，利用上海雨水资源 上海居于亚热带东亚季风气候。年雨量多年平均为 1 1 4 3 .4 m m左右，年雨日 为 1 2 5 - 1 3 5日，多年平均汛期雨量为 6 9 3 .6 m m ，占全年总降水量的 6 1 %，且集 中 在4 - 9 月，即夏季风活动时期。尤其集中 在春雨 ( 平均出 现时期为4 月1 5 日 一 5 月1 5 日 ) 、 梅雨( 6 月1 5 日 一 7 月1 5 日 ) 和秋雨( 9 月i 日 一 9 月1 8 日 ) 等几个雨季中， 雨季中常常有暴雨发生。 上海雨量的特征之一， 降水量年际变化较大， 历史上降水最多的年份是1 9 9 9 年， 达1 7 9 7 .2 m m ( 市区) ， 超出 常年6 3 . 9 y o ， 最少的一年是1 9 7 8 年， 仅5 9 6 . 8 m m ( 南 汇 ) ， 比 常 年 少4 5 .5 7 % 最大 年 径流 量6 0 .3 6 亿时， 最小 年径 流 量8 亿时， 丰、 枯水年份变化很大。 其特征之二，降水蚤季节性变化明显， 一般有春雨期、 梅雨 期和秋雨期，其雨量可以占全年总降水量的 6 0 % - 7 0 %以上，降水量集中于 5 - 9 月， 一般可占 年降水量的6 1 %， 产流量可占全年的7 0 %以上。1 9 9 9 年梅雨期长 达4 3日 ， 总降雨量9 1 6 m m ， 降水4 0 亿衬， 创1 2 6 年气象史之最. 其特征之三， 盛夏和初秋较多发生暴雨，大多具有局部性、 短历时、高强度等待性， 宝山塘桥 地区曾有一日最大降雨量创 5 8 1 . 3 m m 的记录，近年市中心局部地区降雨量达 1 0 0 m m t h 常有发生12 5 1 1 . 4 . 2降低苏州河的水体污染 苏州河，又称吴淞江，是太湖与黄浦江的主要联系水道之一，全长1 2 5 k m . 上海境内全长为5 3 . l k m ，市区内河段长2 3 . 8 k m。河面平均宽度7 0 - 8 0 m ，低水位 时平均水深2 - 4 m ,高潮位时平均水深7 - 8 m。是在本市境内仅次于黄浦江的本市 市区最重要河流。 它是上海市重要的自 然水体， 其环境条件对上海市建设成为现 代化经济、 金融、贸易的国际化大都市，促进上海市社会经济的可持续发展， 具 有深远的影响12 6 1 。作为景观用水的苏1 ! 河市区 段水质需达到v类水质标准， 但 目 前一些主要有机污染指标溶解氧、 氨氦、 高锰酸盐指数和五日生化需氧量从北 新径至浙江路桥河段，全部表现为劣于v类。 研究结果证实，苏州河水体黑臭现象与水中存在着大量吸附了 f e s及mn s 的带负电胶体的悬浮颗粒有关， 其中重要的组成都分为腐殖质等。 水体本身的色 第 i 章 绪论 度对黑度也 有影响。 水体发臭是由于有机污染物降解时逸出n 日 3 、 x 2 s和硫醇等 气体的缘故。 大量有机污染物的降解也导致了溶解氧的严重缺乏加剧了黑臭的程 度 2 7 随着上海经济的发展， 苏州河污染也日益严重。 苏州河水环境问题己经影响 到上海人民的生活质量和经济发展，治理改善苏州河水环境，刻不容缓. 1 . 4 . 3雨水物化处理的可能性 暴甫水指通过各种场地收集的、受到一定程度污染的、一般需要经过处理才 能排放或利用的雨水， 不进行综合管理就会污染环境。 一般雨水径流时的污染物 来自三个方面:降水、 土地表面和下水道系统。 其中污染物大概可分为下面几大 类: 悬 浮固体 ( s s ) ， 好 氧物质， 重金属， 富 营养 化物质( 如 氮， 磷) ， 细菌 和病毒， 油脂类物质，酸类物质， 有毒有机物( 除草剂等 ) 和腐殖质。雨水在径流过程中 携 带大量地面污染物， 若未经处理排入水体， 将加重了接纳水体的污染。 雨日溢流 时的雨水，不同于一般的生活污水，一般溶解性的c o d 浓度不高，s s浓度相对 较高， 水质变化大， 水质随降雨历时呈现一定的规律i2 $ 1 。 通过修建雨水物化处理 设施来处理和利用雨水， 对溢流部分进行快速物化预处理， 不仅可以达到去除大 部分污染物、 减少水体污染的要求， 而且降低了修建大型调节池的基建费用和占 用大量土地面积，从而降低对苏州河水体的污染，运行费用也不高。 第 i 章 绪论 度对黑度也 有影响。 水体发臭是由于有机污染物降解时逸出n 日 3 、 x 2 s和硫醇等 气体的缘故。 大量有机污染物的降解也导致了溶解氧的严重缺乏加剧了黑臭的程 度 2 7 随着上海经济的发展， 苏州河污染也日益严重。 苏州河水环境问题己经影响 到上海人民的生活质量和经济发展，治理改善苏州河水环境，刻不容缓. 1 . 4 . 3雨水物化处理的可能性 暴甫水指通过各种场地收集的、受到一定程度污染的、一般需要经过处理才 能排放或利用的雨水， 不进行综合管理就会污染环境。 一般雨水径流时的污染物 来自三个方面:降水、 土地表面和下水道系统。 其中污染物大概可分为下面几大 类: 悬 浮固体 ( s s ) ， 好 氧物质， 重金属， 富 营养 化物质( 如 氮， 磷) ， 细菌 和病毒， 油脂类物质，酸类物质， 有毒有机物( 除草剂等 ) 和腐殖质。雨水在径流过程中 携 带大量地面污染物， 若未经处理排入水体， 将加重了接纳水体的污染。 雨日溢流 时的雨水，不同于一般的生活污水，一般溶解性的c o d 浓度不高，s s浓度相对 较高， 水质变化大， 水质随降雨历时呈现一定的规律i2 $ 1 。 通过修建雨水物化处理 设施来处理和利用雨水， 对溢流部分进行快速物化预处理， 不仅可以达到去除大 部分污染物、 减少水体污染的要求， 而且降低了修建大型调节池的基建费用和占 用大量土地面积，从而降低对苏州河水体的污染，运行费用也不高。 第2 章 雨 水混凝沉淀的实验室 研究 第z 章 雨水混凝沉淀的实验室研究 混凝机理是一个很复杂的过程， 不同混凝剂的作用机理有所不同。 即使是同 一种混凝剂， 在不同的水质条件下， 作