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表1 加砂沉淀池、磁混凝沉淀池、高密度沉淀池用于CSO處理的主要設計參數

注：表中只提供了主要參數的典型范圍值，具體水力負荷、出水SS濃度等需要根據實際情況確定。

歐美地區(qū)已開展的中試和工程應用結果表明，投加微砂、污泥介質的高效沉淀對溢流污水TSS、COD、BOD5、TP和TKN的去除率分別為34%~92%、40%~82%、32%~75%、43%~86%和9%~34%，對進水的波動變化具有較好的適應性。目前，市場上的商業(yè)化產品主要有威立雅水務的Actiflo、得利滿的Densadeg以及Parkson公司的Lemalla Plate，其中Actiflo微砂高效沉淀池已成功用于美國堪薩斯州、法國巴黎、比利時布魯塞爾、法國里爾以及我國昆明等地區(qū)的CSO處理，運行效果穩(wěn)定。相對來說，磁混凝沉淀的水力停留時間更短，對SS的去除率高達97%，但用于溢流污染的處理大多還處于探索階段，國內中建環(huán)能科技股份有限公司的MagCS磁介質混凝沉淀、青島洛克環(huán)?？萍加邢薰镜腟ediMagTM技術已發(fā)展較為成熟，北京延慶縣媯水河溢流污水處理工程采用超磁處理設備，實現(xiàn)了COD、SS、TP分別為53.8%、88.9%和82.7%的有效去除。

1.2 旋流分離

旋流分離是一種利用離心沉降原理從懸浮液中分離固體顆粒的技術工藝，根據動力來源不同可分為水力旋流分離和壓力旋流分離。旋流分離器對大顆粒（>125 μm）污染物去除效果較好，易實現(xiàn)規(guī)?；瓦B續(xù)運行，具有占地面積小、建設費用低、操作簡便等優(yōu)點，通常作為溢流污水排放到水體之前的一種簡易處理裝置使用，是城市老舊城區(qū)和繁華地段等密集區(qū)域控制降雨污染的首選。已有研究結果表明，旋流分離的污染物去除效果往往受所處地區(qū)的氣候和水文地質條件影響，包括降雨強度、兩次降雨間的干旱天數、顆粒物粒徑分布以及集水區(qū)的坡度和形狀等，對SS、COD的去除范圍分別為36%~90%、15%~80%。由于旋流分離器處理規(guī)模相對較小，通常僅適用于管徑較小的管道。

自20世紀60年代初Bernard Smisson在英國布里斯托爾建造并測試了第一代水力旋流分離器以來，旋流分離技術在歐美地區(qū)得到快速發(fā)展。用于CSO和雨水處理的商業(yè)化產品主要有Storm King、Swirl Concentrator、FluidsepTM、Downstream Defender和VortechsTM旋流分離器，截至21世紀初已有1 500多套旋流分離產品用于雨水和污廢水的處理，是旋流分離技術處理效果的有力證明。針對前期旋流分離器對衛(wèi)生用品等中性浮力固體去除效果不理想的問題，目前用于CSO處理的旋流分離設施大多都增加了4 mm孔徑的自清潔篩選系統(tǒng)，并在英國維甘污水處理廠CSO處理中驗證了其可行性。此外，旋流分離器的流體力學特征使其還可用作化學消毒的混合接觸設施，有利于進一步減小快速凈化裝置的容積和占地。

“十一五”以來，我國在旋流分離處理降雨污染方向也開展了很多試驗研究，并在工程應用方面進行了有益探索。王云浩等開展的小試表明，旋流分離對降雨徑流中140 μm的硅土顆粒的去除率可達70%，對80 μｍ顆粒的去除率也有40%。清華大學朱紅生在實驗室條件下研究了無壓旋流分離對初期雨水的處理效果，SS去除率基本在20%~40%波動。李玲霞利用55m3/h的壓力旋流分離中試裝置處理合肥南淝河清Ⅰ/Ⅱ沖溢流污水，對COD、SS的平均去除率分別達35.2%和47.4%。儲金宇等將水力旋流器安裝于鎮(zhèn)江市雨水管路中，實現(xiàn)了降雨徑流污染中SS、COD和濁度的高效去除，SS去除效果隨進水流速升高而提升，在流速較大時高達75％，但對TN、TP的去除作用不大。胡曉慶等結合北方某市護城河排河口改造項目研究了Downstream Defender旋流分離器對雨水徑流的處理效果，結果表明，SS和COD的平均去除率分別為60%和31%，峰值去除率均超過90%。巢湖市小王莊中溢流污染末端控制中采用了旋流分離設施，實現(xiàn)雨季溢流COD負荷在已有基礎上平均削減20%。

1.3 快速過濾

CSO的過濾處理通常是指利用格柵、篩網、固體顆粒、濾布等介質的過濾截留作用實現(xiàn)固液物理分離的技術手段，在沿河截流干管或溢流口設置過濾裝置是溢流污染末端控制的常用方法。德國、英國等歐洲發(fā)達國家通過在溢流構筑物排水堰上安裝水平過濾格篩，用于截留去除4~6 mm以上的懸浮物和漂浮物，但僅可保證在受納水體沿岸看不到明顯的垃圾雜質，COD最 高截留率為25%。一般認為，適用于雨天溢流污染治理的快速過濾技術有濾布過濾、可壓縮介質過濾和懸浮介質過濾，其中，濾布過濾、可壓縮介質過濾可實現(xiàn)50%的COD去除和90%的TSS去除，而懸浮介質過濾對COD、TSS的去除率較低，分別為10%~50%和30%~70%。傳統(tǒng)的顆粒介質過濾由于其較低的表面負荷和較大的占地面積，通常難以滿足CSO快速凈化處理的技術需求。

MARTIN、HUGHES等在美國辛辛那提、拉什維爾開展的濾布濾池處理降雨徑流的試驗結果表明，在265 L/min（15.86 m/h）、140~265 L/min（9~16 m/h）的負荷條件下，濾布過濾仍可實現(xiàn)COD和TSS的有效去除，適用于雨天溢流污染的快速處理。相對來說，可壓縮介質過濾的處理能力更強，設計負荷可達到48.4~73.2 m/h，運行于Springfield污水處理廠內的中試裝置出水SS可維持在30 mg/L以下，即使在低溫環(huán)境（-13~-5℃）下也可正常運行，在堪薩斯州完成的中試對比測試表明，可壓縮介質過濾器的出水水質優(yōu)于傳統(tǒng)CEPT和加砂沉淀，與濾布過濾的處理效果相當，似乎更適用于CSO的快速凈化，但建設成本相對較高，市場上成熟的產品有WesTech WWETCO FlexFilterTM、Schreiber Fuzzy Filter。懸浮介質過濾在不添加化學藥劑的情況下即可實現(xiàn)常規(guī)一級處理效果，雖然在美國仍被認為是一項新興技術，但其作為日本“21世紀污水處理工程集成與創(chuàng)新技術項目”（SPIRIT 21）研發(fā)的技術之一，懸浮介質高速過濾系統(tǒng)已經陸續(xù)在日本東京、盛岡等地進行了工程應用，可去除70%的SS和50%的COD；在韓國首爾開展的高速過濾系統(tǒng)處理CSO的中試驗證表明，濾速20 m/h且投加混凝劑的條件下，出水SS和BOD5均低于40 mg/L，為首爾2026年前完成建設總規(guī)模75萬m3/d的CSO快速處理設施的規(guī)劃目標奠定了基礎。

然而，我國將過濾技術應用于CSO處理的大多還處于研究階段，一些高校和科技公司研發(fā)了以物理過濾作用為主的CSO處理裝置，但鮮有實際工程案例的報道。調研發(fā)現(xiàn)，國內大部分研究和工程更傾向于采用對溶解性有機物和氮磷去除效果較好的生物濾池或組合濾池，而這可能與需要滿足較高的處理排放標準有關。

2 CSO快速凈化處理工程案例

2.1 Seine Aval 污水處理廠加砂沉淀

Seine Aval污水處理廠位于法國巴黎下游的塞納河畔，是歐洲最 大的的污水處理廠，承接了巴黎將近80%的生活污水，設計規(guī)模170萬m3/d。該污水處理廠設計了旱季、雨季2種運行模式，加砂沉淀單元由9座Actiflo池組成，在旱季處理生物池出水，在雨季處理合流制雨污水與生物池出水的混合污水（混合比例由降雨強度決定），最 大的處理能力30~35 m3/s，工藝流程如圖1所示。

表2 降雨數據及Seine Aval污水處理廠加砂沉淀單元運行參數

表3 Seine Aval污水處理廠加砂沉淀單元雨季處理效果

2.2 Springfield污水處理廠高速過濾系統(tǒng)

位于美國俄亥俄州的Springfield污水處理廠擁有目前世界上最 大的的高速過濾處理系統(tǒng)，在旱季用于市政污水的三級處理，在降雨期間用于CSO的快速處理，設計日處理規(guī)模1×104萬加侖。該高速過濾系統(tǒng)采用WWETCO FlexFilterTM可壓縮介質過濾設備，耗資3 350萬美元于2014年建設完成，工程實景如圖2所示。

表4 昆明第五水質凈化廠2014年9月~11月CEPT處理效果