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

蔡晙雯

德國水泰和水科技有限公司 Steinhardt GmbH（簡稱“德國水泰和”）是德國著名的水處理和雨洪管理領(lǐng)域方案設(shè)計、產(chǎn)品研發(fā)制造以及技術(shù)咨詢的專業(yè)機構(gòu)。在其成立以來的三十多年中，一直秉承著開發(fā)簡潔高效、環(huán)保持久的水處理系統(tǒng)的宗旨，為社會提供可持續(xù)發(fā)展、高性價比的水處理及水資源管理解決方案。目前，德國水泰和已經(jīng)進入中國市場超過十年，而且，在中國多地都有實際項目，針對這些項目，德國水泰和不斷進行思考和總結(jié)。

管網(wǎng)的沖洗與運維

目前，國內(nèi)常見的管道沖洗方式主要是人工沖洗和高壓水槍沖洗，但是在德國采用較多的是管網(wǎng)的自動水力沖洗。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，寬徑在2000以上的管道采用大型攔蓄沖洗門，此外，德國水泰和還有門式自沖洗系統(tǒng)等來配合大型方涵進行沖洗。

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

因此，管網(wǎng)沖洗實際運維過程中也存在著一些問題，大致可以分為四類： 第一，管網(wǎng)高水位運行；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)沖洗運維存在著一定問題，但這并不代表管網(wǎng)沖洗本身沒有辦法繼續(xù)進行，或者說管網(wǎng)沖洗不需要進行。實際上，管網(wǎng)沖洗只是管網(wǎng)整體運營精細化調(diào)控的一個方面，管網(wǎng)精細化管控實際上是未來水環(huán)境一個非常重要的核心，包括智慧截流、智慧排水、智慧城市的建設(shè)，所有這些都離不開管道系統(tǒng)精細化的管控。整體管網(wǎng)現(xiàn)狀的改進是一個循序漸進的過程，既不能回避該問題，也不應(yīng)該放棄科學(xué)的發(fā)展速度規(guī)劃、實施，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)比較好的管網(wǎng)運行。我們需要完成管網(wǎng)CCTV檢測、了解管網(wǎng)真實情況、進行管道修復(fù)并減少外滲水影響，實現(xiàn)管網(wǎng)調(diào)控、最后結(jié)合沖洗，達到健康管網(wǎng)的長效運行。

那么在現(xiàn)階段管網(wǎng)沖洗運維的問題如何解決呢？蔡曉雯介紹道，首先，可以結(jié)合泵站及污水廠運行工況，盡量保證下游在進行沖洗時能保持低水位，實現(xiàn)沖洗；其次，還可以結(jié)合格柵設(shè)計，攔截垃圾，適當(dāng)增加管網(wǎng)內(nèi)水動力。最后，針對新建廠址不易的情況，可以具體項目具體分析，根據(jù)實際項目的設(shè)計實現(xiàn)選址。水泰和有非常成熟的管網(wǎng)沖洗設(shè)備設(shè)計能力，能夠為各個實際項目完成特質(zhì)化設(shè)計，達到可以實現(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)施在進水或者截流井會設(shè)置各種設(shè)施，包括閘門、格柵等等。在調(diào)蓄池內(nèi)部，比較常見的沖洗工藝有運用在調(diào)蓄池的曝氣和攪拌的智能沖洗，運用于長距離沖洗的真空沖洗裝置，運用于圓形調(diào)蓄池的圓形沖洗，以及最為常見的門式?jīng)_洗裝置。

在雨水調(diào)蓄處理實際運維中也會出現(xiàn)一些問題，主要分為五類：

第一，來水不符合實際的設(shè)計或者前期的設(shè)計工況。一般調(diào)蓄池設(shè)計工況為旱季不進水，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)旱季仍有來水，且水量非常大的情況。調(diào)蓄池進水閘門必須保持常閉狀態(tài)，雨季人工開啟。

第二，收集的水并不是我們預(yù)期的水。進入調(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)蓄池進水管越長，該情況越明顯。

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

第四，池底無法及時沖洗。調(diào)蓄池池底沖洗一般在排空后才能進行。長期無法排空，則存水沉降時間過長，造成一系列的問題，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行效果不理想。

第五，土建與設(shè)備要求不匹配。土建實際討論的比較少，大多數(shù)人認為設(shè)計完之后一定能實現(xiàn)設(shè)計的效果，但是很多時候，土建無法達到設(shè)計指標(biāo)，反而會造成一系列的問題，主要有以下幾點：一、質(zhì)量不合格，設(shè)備無法安裝；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、垂直度無法達到設(shè)備要求，導(dǎo)致設(shè)備無法安裝，或勉強安裝后運行效果不理想，例如閘閥連接絲桿容易彎曲變形；四、真空清洗時需要形成氣密腔室，以保證4~7m的水頭可以存儲其中。一旦氣密性無法保證，則真空沖洗會出現(xiàn)抽不上水而無法沖洗的情況；五、噴射器曝氣、沖洗時如同高壓水槍進行噴射，如果是在布滿柱網(wǎng)的調(diào)蓄池內(nèi)，其水柱會對柱網(wǎng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。與此同時，立柱背面也會存在沖洗死角。

德國技術(shù)在中國應(yīng)用的思考與總結(jié)

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

首先，在德國，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，怎么樣來進行一些分散式或者是集中式的處置。

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

第三，合流及分流系統(tǒng)中雨水的簡單機械處理。在分流制以及合流制系統(tǒng)當(dāng)中增加簡單的機械處置，比如格柵，可以對水質(zhì)效果有一個很明顯的改變?！跋聢D是最簡單的進水設(shè)置的導(dǎo)流板，沒有很明顯的作用，整個水流非常紊亂，如果進行一些非常簡單的優(yōu)化設(shè)計就可以看到，整個污染物形式的流態(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?！辈虝€雯介紹道。

改造前

改造后

第四，合流制系統(tǒng)中雨污溢流水的進一步處理。對這些溢流的污染物進行更進一步的處置，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，同樣項目的設(shè)計、建設(shè)以及運營也應(yīng)該一體化協(xié)調(diào)配合，這樣，整個排水系統(tǒng)才能得到更好的提質(zhì)增效的改變?！?/p>