针对多污染源的排水系统适宜性截污技术及装备

发布时间: 2023-10-26

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式：技术转让

成果类型：发明专利,实用新型专利,外观设计,新技术

行业领域：

水利、环境和公共设施管理业

成果介绍

针对滨河区域城镇具有工业、生活点源及面源等多种污染源，以及现有排水系统不完善造成污染排河问题，开发排水系统适宜性截污技术及装备，有效削减入河污染负荷。本项目研发源于“十三五水专项”课题中的“适宜性截污技术”相关内容，后又获得广东省重点研发计划支持，进一步深化研发。目标区域一般为“大分流，小合流”排水管网系统，即总体进行了雨污分流形成分流制管网体制，但部分地块支管分流不彻底，存在合流制区域。项目以排河污染负荷减排、建设运营成本低、经济及环境效益高为目标，建立多目标截流体系，即晴天截流点源污染，雨天截流面源污染，同时避免内涝产生。技术路径如下：基于InfoWorks构建管网模型，根据水量模拟结果及水质监测值评估内涝及排河污染负荷；提出初期降雨径流有效截流理念，并以此为参数布设截流系统；构建厂网一体化模型，以污染负荷削减为目标建立模型预测的控制方案（MPC）；开发智慧截流井装备，将MPC方案嵌入管网设施控制平台，软硬件结合实现关键节点排污量控制，达到晴天点源污染全截流、雨天有效截流面源污染并进一步调蓄及处理，减少入河污染物排放。

成果亮点

(1)针对滨河城镇区多种排水体制并存，管网可能错混接，以及多种污染源共存的复杂状况，耦合监测数据构建管网模型，模拟内涝、定量评估入河污染负荷，确定截流目标和针对大、小雨的截流策略；模拟不同降雨下的内涝情形，分析内涝成因，截污同时考虑内涝防控，截流设计后复核管网在设计降雨下运行安全。该项适宜性截污技术及装备不受管网体制限制，不以彻底的管网分流改造工程为必须条件，节约成本，适应性广。(2)针对上下游汇水时间不同，末端截流无法有效截流上游汇水区初期雨水的问题，首次定义“有效截流率”概念，即实际截流的初期径流占应截流初期径流量的比例，并以此为指标构建分散式截流系统；同时，构建排水系统MPC模型，求解多目标非线性约束方程，得到基于有效截流率最大，即负荷削减最大的流量分配方案，在不同节点、不同降雨下进行截流量分配调控。通过管网控制平台实现可视化和远程调控，易于操作，快捷高效。(3)开发智能截流井为有效截流初期径流、精准截污的实现提供硬件支持。截流井截流量可控可调，对有无调蓄池，以及先截流后调蓄，先调蓄后截流三种不同截流形式进行设计，根据负荷控制量确定截流量、限流量及限流管管径，接入管网控制平台

团队介绍

清华大学深圳国际研究生院市政排水系统研究团队参与了“十一五”、“十二五”和“十三五”国家重大水专项课题，具体为：“十三五”国家重大水专项课题“重污染河流负荷削减与污染控制技术集成与示范”和“太湖流域城镇生活污染综合控制及管网改造提升技术研究”、“十二五”国家重大水专项课题“城区管网优化管理与面源污染控制技术研究”和“十一五”国家重大水专项课题“老城区水环境污染控制及质量改善技术研究与示范”。团队经过多年技术攻关，结合“十一五”、“十二五”和“十三五”水专项的目标与实践，建立了针对城市河流污染治理的“源解析-系统模拟-控源截污-水体修复-运维监管”的总体思路，重点突破了污染源解析、污染负荷与水质变化响应关系模拟、系统优化设计与目标定量评估、污染源全过程控源等一系列关键技术，研发了“沿河民居污水真空排水收集系统”、“初期雨水收集与快速净化技术与设备”、“滨河集镇区域多源污染适宜性截污技术”、“集镇污染源精准调度智能管网控制集成技术”等系列技术，以及“新型多功能智能截留井”、“适宜性污水提升输送装置”等多台（套）设备。

成果资料

产业化落地方案

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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”生态环境产业科技服务团 (中国环境科学学会) 评价时间：2023-11-25

黄益平

西南化工研究设计院

HSE总监

综合评价

针对滨河区域城镇具有工业、生活点源及面源等多种污染源，以及现有排水系统不完善造成污染排河等问题，本项目开发排水系统适宜性截污技术及装备，在有效削减入河污染负荷，解决黑臭水体问题，提升水环境质量具有重要意义。主要创新点：1.针对滨河城镇区多种排水体制并存，管网可能错混接，以及多种污染源共存的复杂状况，耦合监测数据构建管网模型，模拟内涝、定量评估入河污染负荷，确定截流目标和针对大、小雨的截流策略；模拟不同降雨下的内涝情形，分析内涝成因，截污同时考虑内涝防控，截流设计后复核管网在设计降雨下运行安全。该项适宜性截污技术及装备不受管网体制限制，不以彻底的管网分流改造工程为必须条件，节约成本，适应性广。 2.针对上下游汇水时间不同，末端截流无法有效截流上游汇水区初期雨水的问题，首次定义“有效截流率”概念，即实际截流的初期径流占应截流初期径流量的比例，并以此为指标构建分散式截流系统；同时，构建排水系统MPC模型，求解多目标非线性约束方程，得到基于有效截流率最大，即负荷削减最大的流量分配方案，在不同节点、不同降雨下进行截流量分配调控。通过管网控制平台实现可视化和远程调控，易于操作，快捷高效。 3.开发智能截流井为有效截流初期径流、精准截污的实现提供硬件支持。截流井截流量可控可调，对有无调蓄池，以及先截流后调蓄，先调蓄后截流三种不同截流形式进行设计，根据负荷控制量确定截流量、限流量及限流管管径，接入管网控制平台实现远程控制。截流井内部如加装提升泵，则成为截流泵站。截流井身采用模块化预制技术，流态模拟优化设计、抗压强度大、安装便捷、施工周期短、综合成本不增高。

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