0 引言

　　老旧城区因建设年代久远，排水系统历史遗留问题众多，如雨污混流、防洪基础设施建设薄弱、内涝频发、污水处理厂建设标准难以满足城市发展等问题，是城市水环境治理的重点。城市污水中含有悬浮固体、耗氧物质、重金属、富营养物质、细菌和病毒、油脂类物质、酸类物质、有毒有机物(如除草剂和腐殖质)等。降雨期间，雨水挟带大量地表污染物和部分城市污水排入排水系统，不仅增加城市管网负荷，且污水排入河流、湖泊，造成水质超标，整体形成城市管道溢流(CSO)污染。在发达国家，点源污染基本得到有效控制，雨水径流带来的非点源污染已成为水体污染的主要因素。如美国部分河流和湖泊存在非点源污染，已实现污水二级处理，水体年负荷40%～60%来自雨水径流，植被和湿地是控制雨水径流的较好方式，但建设成本过高、技术不成熟，国内很少采用此类方法。

　　早期控制CSO的技术措施主要为合流管线改造、截污干管及污水处理厂提标改造等。改造过程中，往往因场地限制，原有排水管线老旧、走向不明等问题，工程难以实施。此种情况下，为达到治理目标，LID措施控制、CSO调蓄池被应用到CSO控制措施中。

　　1 CSO调蓄池应用

　　1.1 工作原理

　　CSO处理系统工作原理如图1所示，在城市雨污混流的情况下，CSO调蓄池作为初期溢流污水处理方式，一般结合其他控制措施组成CSO处理系统，通过合理的汇水分区，收集一处或多处初期溢流污水。调蓄池进水往往混合多种水质，如生活用水、工业用水、雨水等，包含各类淤泥、悬浮物、重金属、药品与个人护理品等。降雨结束后，调蓄池将收集的初期雨水输送至污水处理厂进行统一处理，避免直接排放污染水体。

　　图1 调蓄池工作原理 

　　1.2 设置方式

　　根据合流制区域的具体问题进行分析，明确流量、降水量、污染物浓度等重点影响因素，合理布置调蓄池位置，目前调蓄池的布局分为末端调蓄与中间调蓄。

　　当CSO标准较高时，一般采用末端调蓄。除对合流制区域中的水体进行处理外，原有管中带出的污染物也可在末端调蓄池中得到有效处理，但由于此种调蓄池位于管网系统末端，对管网系统排放压力和运行情况的改善作用欠佳。当需降低原有管线的运行负荷、提升系统排水标准时，一般采用中间调蓄，此时调蓄池应设置在合流制区域的上游或中间部分，通过收集、控制合流制区域前半段的大流量，减少中下游管线的排水负荷，此方式对CSO控制起一定作用。

　　1.3 设计方法

　　调蓄池的容积设计是调蓄工程建设的关键，设计过程中，应综合考虑地区降雨量、管网系统建设情况、原有污水处理厂处理能力等因素，全面分析整个城市管网系统，制定系统性总体方案，建立管网及河网的相关模型，通过不同工程情景方案的推演，计算得出设计结果。

　　美国、日本、意大利等国家主要采取数值模拟的方法设计调蓄池，结合水质环境质量目标，以CSO调蓄系统的溢流频次、黏聚溢流体积控制率为控制标准确定参数，根据模拟试验，分析不同体积调蓄池与截流量、降雨量的相互影响关系，确立合理的调蓄池容积。

　　德国通过计算公式确认调蓄池容积，简化计算式如下:

　　式中:V为调蓄池容积(m³);V_sr为每公顷面积需调蓄的雨水量(m³/hm²);A_u为非渗透面积(hm²)。

　　结合国外相关设计模型及计算公式，目前国内城市CSO调蓄池容积的确认多采用长历时连续模拟法。对模型进行连续模拟前，应搜集现有管网系统布置及尺寸数据、污水处理厂运行处理量及日运行时间、地形地貌特征、区域连续降水量等数据及汛期等综合参数。此外，一定量的水质水量检测数据对模型验证有较强支撑，可通过制定排水分区，截取典型监测点，连续自动监测水质水量数据，针对旱天、小雨、中雨、大雨等各类情况进行监测。监测点设置包含雨污管网、河道节点等，监测内容根据当地生产生活特征污染物选取特征参数。CSO调蓄池建设完成后，可对原有监测点进行6～12个月的连续监测，确保CSO调蓄池建设完成后的控制参数达标。

　　采取长历时连续模拟法，根据该地区多年或某典型降雨年的全年降雨情况，得出对应的溢流量及溢流值，建立溢流体积、流量、重现期的对应曲线关系，计算出平均溢流次数等控制标准值。当多地区、多年份的数据不满足模拟要求时，可选择具有代表性的区域及年份，通过分析后得出基本数据，根据基本数据推演其他地区，从而得到可靠的标准内容。由于我国CSO污染控制的相应对策起步稍晚，在各类数据不充足的情况下，此计算方法具有一定适应性。当各类数据较充足，基础地形地貌、水文地质调查详实时，可进行全面、系统的模拟。模拟时尽可能结合城市现有管网系统、泵站等内容，提高模拟结果的准确率。

　　1.4 维护方式

　　合流制调蓄池中收集的水体为合流制污水，具有污染物种类和数量较多、浓度较高的特点，其中市政固体垃圾若长期积存，将损害、污染调蓄池中的各类设备。为防止此类情况发生，应定期维护及清理调蓄池，相关方法如下。

　　1)人工清洗可着重清理调蓄池中机械难以处理的部分，针对性较强。但调蓄池体积大，使用人工清洗强度大、投入人力资源多，且在作业过程中存在一定安全隐患。

　　2)水力喷射冲洗采用自动冲洗设备冲洗CSO调蓄池，避免人工清洗的危险性，适用性较强。但冲洗设备的安装及运行成本相对较高，且此类冲洗设备一般安装于调蓄池底部，可能被污染物损伤。

　　3)潜水搅拌器清洗可广义定义为清理及维护设备，可防止调蓄池中的沉积物淤积，适用性广，运行成本低;但搅拌过程中易被杂物缠绕，影响工作效率，损坏设备，且清洗效果欠佳。

　　4)水力冲洗翻斗清洗通过长型集槽的翻转，将势能与动能进行转换，形成高流速的池底冲洗水浪，冲洗池底沉积物。设备安装于调蓄池水位上，可不借用其他机械或电力运行，冲洗效率较高。

　　2 优缺点分析

　　1)减少排水管网系统压力调蓄池通过收集初期混合溢流污水，降低管线系统排放量，特别是在降雨规模超过原有管网系统承载力的地区，优势尤为明显。因此，利用调蓄池的初雨调节能力，可降低排水管网系统建设规模。

　　2)连接汇水分区防止交叉污染的调蓄池往往作用于多个汇水分区，收集各汇水分区及周边区域的初期溢流污水，防止污染周边环境。

　　3)降低改造难度当管网系统建设因地形、区域、拆迁等因素难以开展时，调蓄池通过集中式处理，减小管网系统的建设范围及施工影响，防止初期雨水溢流及污染。

　　4)建设、运行、维护投入大CSO调蓄池需要较大的地下空间，建设过程中常涉及各类深基坑施工及不同的支护方式，建设难度及投资较大。因需处理大量的合流污水，造成内部积存污泥、悬浮物等较多杂质，如不采取合理措施，将影响后期运行和维护。

　　3 与LID的联合应用

　　为保证CSO控制目标，降低治理措施的相应成本及负面影响，LID控制措施逐渐应用于城市水环境治理中。

　　LID通过源头分散式控制措施，从源头上直接控制径流，增加雨水径流的渗透和滞蓄，减少甚至消除CSO污染的发生，投入小、综合效益高，但LID措施仅在雨水径流进入管道系统前发挥作用，当雨水径流进入合流制管道后，仍需依靠调蓄等措施进行处理。

　　海绵城市建设中，已综合运用LID设施、合流管线改造及CSO调蓄池建设技术。合流制管网系统改造及调蓄池建设时，在老城片区水环境治理中遇到建设时间长、拆迁难、施工影响大等难题，可通过LID措施进行合理设置，基本可得到有效解决，但由于LID设施过于分散，对径流的控制局限性较强，适用于中小降雨情况，在污染物浓度高、降雨强、合流污水溢流面积大的地区，LID处理能力一般。结合LID措施及管网系统、调蓄池的特点，除依靠源头措施减少CSO污染外，采用CSO调蓄池进行综合调蓄，可更有效地控制污染。源头控制减小雨水径流，排水系统减少整体压力，CSO调蓄池规模相应减小，从而减少占地面积、降低建设费用，在达到CSO控制目标的同时，亦提高整体经济效益。

　　4 优化方向

　　调蓄池设置的主要目的是降低溢流污水中的污染物浓度，目前初期冲刷携带的CSO污染物受降雨条件、管道底部污染物、汇水分区等因素影响，情况较复杂，部分区域在初期冲刷时间段内的CSO污染情况与中后期污染情况较严重，因此在CSO调蓄池容量有限的情况下，须正确识别污染物高浓度发生段。

　　城市智慧水务是水环境治理及发展的重要方向和手段，通过监测设备的建设及网络平台的搭建，可监测城市的水质水量，因此，可联合城市智慧水务系统与调蓄池建设，利用智慧水务系统捕捉污染物浓度较高的溢流时间，适时调整调蓄池运行模式，完全收纳高浓度溢流污水，从而提高调蓄池的处理能力。

　　5 结语

　　在城市水环境治理过程中，因技术、环境等各因素的制约，不能对雨污进行彻底分流。CSO调蓄池发挥削减污染浓度和洪峰流量的重要作用，在提升城市水体质量的同时，可降低其他管网系统的建设规模。但目前合流制溢流的不确定性因素太多，仍存在较多弊端，且针对合流制污水进行调蓄和处理的控制思路太过单一，后期调蓄池及管道污物处理须结合国内外工程实践，优化CSO调蓄池处理技术。