德國(guó)是歐洲乃至全世界雨水綜合利用方面開(kāi)展得最為成功的國(guó)家之一，擁有近四十年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，這對(duì)我國(guó)具有重要的借鑒意義。在2020(第十二屆)上海水業(yè)熱點(diǎn)論壇上，德國(guó)水泰和中方技術(shù)總工蔡晙雯分享了德國(guó)雨洪管理、CSO控制及管網(wǎng)運(yùn)維方面的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)引進(jìn)后的思考。

蔡晙雯

德國(guó)水泰和水科技有限公司 Steinhardt GmbH（簡(jiǎn)稱“德國(guó)水泰和”）是德國(guó)著名的水處理和雨洪管理領(lǐng)域方案設(shè)計(jì)、產(chǎn)品研發(fā)制造以及技術(shù)咨詢的專業(yè)機(jī)構(gòu)。在其成立以來(lái)的三十多年中，一直秉承著開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)潔高效、環(huán)保持久的水處理系統(tǒng)的宗旨，為社會(huì)提供可持續(xù)發(fā)展、高性價(jià)比的水處理及水資源管理解決方案。目前，德國(guó)水泰和已經(jīng)進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)超過(guò)十年，而且，在中國(guó)多地都有實(shí)際項(xiàng)目，針對(duì)這些項(xiàng)目，德國(guó)水泰和不斷進(jìn)行思考和總結(jié)。

管網(wǎng)的沖洗與運(yùn)維

目前，國(guó)內(nèi)常見(jiàn)的管道沖洗方式主要是人工沖洗和高壓水槍沖洗，但是在德國(guó)采用較多的是管網(wǎng)的自動(dòng)水力沖洗。水泰和根據(jù)不同的管徑采取不同的沖洗方式：寬徑400以下管道采用虹吸自沖洗，在寬徑400到2000的管道采用微型攔蓄沖洗門(mén)，寬徑在2000以上的管道采用大型攔蓄沖洗門(mén)，此外，德國(guó)水泰和還有門(mén)式自沖洗系統(tǒng)等來(lái)配合大型方涵進(jìn)行沖洗。

上圖為管道沖洗工藝的運(yùn)行原理。水力沖洗，實(shí)際上是利用管道內(nèi)部積存的這一部分水瞬間釋放，實(shí)現(xiàn)管道自沖洗的行為，這個(gè)行為可以實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的積淤進(jìn)入下游，同時(shí)，還可以增強(qiáng)管網(wǎng)內(nèi)部的水動(dòng)力，讓水的流速提升。“管網(wǎng)需要達(dá)到兩個(gè)前提條件，才可以實(shí)現(xiàn)比較好的水力沖洗。第一就是瞬時(shí)性，釋放的水量能夠迅速的往下沖；第二就是管網(wǎng)本身是相對(duì)健康的狀態(tài)?！辈虝€雯強(qiáng)調(diào)。

因此，管網(wǎng)沖洗實(shí)際運(yùn)維過(guò)程中也存在著一些問(wèn)題，大致可以分為四類： 第一，管網(wǎng)高水位運(yùn)行；第二，管道結(jié)構(gòu)性缺陷；第三，管道里漂浮類垃圾較多；第四，新建井選址不容易。

當(dāng)然管網(wǎng)沖洗運(yùn)維存在著一定問(wèn)題，但這并不代表管網(wǎng)沖洗本身沒(méi)有辦法繼續(xù)進(jìn)行，或者說(shuō)管網(wǎng)沖洗不需要進(jìn)行。實(shí)際上，管網(wǎng)沖洗只是管網(wǎng)整體運(yùn)營(yíng)精細(xì)化調(diào)控的一個(gè)方面，管網(wǎng)精細(xì)化管控實(shí)際上是未來(lái)水環(huán)境一個(gè)非常重要的核心，包括智慧截流、智慧排水、智慧城市的建設(shè)，所有這些都離不開(kāi)管道系統(tǒng)精細(xì)化的管控。整體管網(wǎng)現(xiàn)狀的改進(jìn)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，既不能回避該問(wèn)題，也不應(yīng)該放棄科學(xué)的發(fā)展速度規(guī)劃、實(shí)施，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)比較好的管網(wǎng)運(yùn)行。我們需要完成管網(wǎng)CCTV檢測(cè)、了解管網(wǎng)真實(shí)情況、進(jìn)行管道修復(fù)并減少外滲水影響，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)調(diào)控、最后結(jié)合沖洗，達(dá)到健康管網(wǎng)的長(zhǎng)效運(yùn)行。

那么在現(xiàn)階段管網(wǎng)沖洗運(yùn)維的問(wèn)題如何解決呢？蔡曉雯介紹道，首先，可以結(jié)合泵站及污水廠運(yùn)行工況，盡量保證下游在進(jìn)行沖洗時(shí)能保持低水位，實(shí)現(xiàn)沖洗；其次，還可以結(jié)合格柵設(shè)計(jì)，攔截垃圾，適當(dāng)增加管網(wǎng)內(nèi)水動(dòng)力。最后，針對(duì)新建廠址不易的情況，可以具體項(xiàng)目具體分析，根據(jù)實(shí)際項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)選址。水泰和有非常成熟的管網(wǎng)沖洗設(shè)備設(shè)計(jì)能力，能夠?yàn)楦鱾€(gè)實(shí)際項(xiàng)目完成特質(zhì)化設(shè)計(jì)，達(dá)到可以實(shí)現(xiàn)的最好工況。

分散式與集中式的雨水調(diào)蓄處理

調(diào)蓄設(shè)施在進(jìn)水或者截流井會(huì)設(shè)置各種設(shè)施，包括閘門(mén)、格柵等等。在調(diào)蓄池內(nèi)部，比較常見(jiàn)的沖洗工藝有運(yùn)用在調(diào)蓄池的曝氣和攪拌的智能沖洗，運(yùn)用于長(zhǎng)距離沖洗的真空沖洗裝置，運(yùn)用于圓形調(diào)蓄池的圓形沖洗，以及最為常見(jiàn)的門(mén)式?jīng)_洗裝置。

在雨水調(diào)蓄處理實(shí)際運(yùn)維中也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，主要分為五類：

第一，來(lái)水不符合實(shí)際的設(shè)計(jì)或者前期的設(shè)計(jì)工況。一般調(diào)蓄池設(shè)計(jì)工況為旱季不進(jìn)水，根據(jù)調(diào)蓄池功能，收集初雨或合流制雨污混合水。但經(jīng)常出現(xiàn)旱季仍有來(lái)水，且水量非常大的情況。調(diào)蓄池進(jìn)水閘門(mén)必須保持常閉狀態(tài)，雨季人工開(kāi)啟。

第二，收集的水并不是我們預(yù)期的水。進(jìn)入調(diào)蓄池的首先是管網(wǎng)內(nèi)的存水，并非目標(biāo)的初雨或者雨污混合水。片區(qū)越大、調(diào)蓄池進(jìn)水管越長(zhǎng)，該情況越明顯。

第三，調(diào)蓄池?zé)o法及時(shí)清空。調(diào)蓄池內(nèi)存水的排空時(shí)間無(wú)法保證，旱季時(shí)污水廠已經(jīng)滿負(fù)荷運(yùn)行。一方面如果降雨較頻繁、則調(diào)蓄池調(diào)蓄容積無(wú)法發(fā)揮作用；另一方面，池內(nèi)長(zhǎng)期有水，除臭通風(fēng)等要求高，能耗高。

第四，池底無(wú)法及時(shí)沖洗。調(diào)蓄池池底沖洗一般在排空后才能進(jìn)行。長(zhǎng)期無(wú)法排空，則存水沉降時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，造成一系列的問(wèn)題，包括一些通風(fēng)除臭，或者是污染物的自然沉降，造成設(shè)備的各種各樣能耗高或者運(yùn)行效果不理想。

第五，土建與設(shè)備要求不匹配。土建實(shí)際討論的比較少，大多數(shù)人認(rèn)為設(shè)計(jì)完之后一定能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的效果，但是很多時(shí)候，土建無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，反而會(huì)造成一系列的問(wèn)題，主要有以下幾點(diǎn)：一、質(zhì)量不合格，設(shè)備無(wú)法安裝；二、設(shè)備間的排水不暢，出現(xiàn)滲水或積水現(xiàn)象；三、土建平整度、垂直度無(wú)法達(dá)到設(shè)備要求，導(dǎo)致設(shè)備無(wú)法安裝，或勉強(qiáng)安裝后運(yùn)行效果不理想，例如閘閥連接絲桿容易彎曲變形；四、真空清洗時(shí)需要形成氣密腔室，以保證4~7m的水頭可以存儲(chǔ)其中。一旦氣密性無(wú)法保證，則真空沖洗會(huì)出現(xiàn)抽不上水而無(wú)法沖洗的情況；五、噴射器曝氣、沖洗時(shí)如同高壓水槍進(jìn)行噴射，如果是在布滿柱網(wǎng)的調(diào)蓄池內(nèi)，其水柱會(huì)對(duì)柱網(wǎng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。與此同時(shí)，立柱背面也會(huì)存在沖洗死角。

德國(guó)技術(shù)在中國(guó)應(yīng)用的思考與總結(jié)

如何把德國(guó)的技術(shù)落地到中國(guó)的一片綠水青山中來(lái)呢？蔡晙雯總結(jié)了四方面：

首先，在德國(guó)，并不是一定要把所有的合流制系統(tǒng)全部改為分流制系統(tǒng)，強(qiáng)調(diào)更多的是改良傳統(tǒng)的合流及分流制系統(tǒng)。在這兩個(gè)系統(tǒng)中，要盡可能的分清楚管網(wǎng)里面的這部分水是什么樣的水，污染濃度是怎么樣的，怎么樣來(lái)進(jìn)行一些分散式或者是集中式的處置。

第二，管道精細(xì)化的管控。德國(guó)水泰和非常善于在管網(wǎng)里面增設(shè)簡(jiǎn)單的調(diào)流裝置，以控制管道斷面的過(guò)流能力。例如下圖的浮控調(diào)流閥，即使來(lái)水量持續(xù)增大，過(guò)流水量仍然保持恒定。

第三，合流及分流系統(tǒng)中雨水的簡(jiǎn)單機(jī)械處理。在分流制以及合流制系統(tǒng)當(dāng)中增加簡(jiǎn)單的機(jī)械處置，比如格柵，可以對(duì)水質(zhì)效果有一個(gè)很明顯的改變?！跋聢D是最簡(jiǎn)單的進(jìn)水設(shè)置的導(dǎo)流板，沒(méi)有很明顯的作用，整個(gè)水流非常紊亂，如果進(jìn)行一些非常簡(jiǎn)單的優(yōu)化設(shè)計(jì)就可以看到，整個(gè)污染物形式的流態(tài)變化就不一樣了，它可以非常有效的截留住污染物，讓溢流污染物得到控制。”蔡晙雯介紹道。

改造前

改造后

第四，合流制系統(tǒng)中雨污溢流水的進(jìn)一步處理。對(duì)這些溢流的污染物進(jìn)行更進(jìn)一步的處置，可以設(shè)置一些類似于斜板沉淀（水力顆粒分離器）的設(shè)備，在調(diào)蓄池內(nèi)部，可以進(jìn)一步斜板吸附以及加速污染物的沉降，提高出水水質(zhì)。下圖是增加水力顆粒分離器的CFD模擬。

反思與總結(jié)

最后，蔡曉雯總結(jié)到，“排水管網(wǎng)系統(tǒng)、分散式調(diào)蓄處理構(gòu)筑物、污水處理廠、城市水體應(yīng)該是一體化的，整個(gè)排水系統(tǒng)的截流量、調(diào)蓄量、處理量及溢流量也應(yīng)該一體化相互配合的，同樣項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、建設(shè)以及運(yùn)營(yíng)也應(yīng)該一體化協(xié)調(diào)配合，這樣，整個(gè)排水系統(tǒng)才能得到更好的提質(zhì)增效的改變?！?/p>