智能截污井的研发和应用

李佳林，严欣茹

（合肥通用机械研究院有限公司，安徽合肥 230088）

1 合流制管道的弊端

我国目前大部分城市老旧城区依然使用合流制管道作为城市排水系统，这种合流制管道一直延伸到城市河道的排口，在雨季时实现排涝功能，但在旱季时管道中收集了一定量的污水。为改善城市的水体环境，防止污染物进入河道，通常在合流制管道末端河道排放口前采用旱季截污井区分雨水与污水。旱季截污井内设置高低位2 个出口，低口设置手动闸门并接入污水管道，高口接入河道排放口。旱季时人工将闸门打开，雨污水从低口排入污水管网；雨季时人工将闸门关闭，雨污水从高口排入河道。但是这种简单的切换方式存在如下弊端：

（1）旱季时降雨导致大量雨水进入城市污水管网，冲击市政污水处理厂的正常运行，并带来大量的能源药剂等损耗。

（2）雨季但未降雨时将导致大量污水进入城市河道，不能有效区分雨水、污水，大量污染物进入城市自然水体，污染环境。

（3）需要大量人工操作，效率低。

（4）污水管道水位超高时会发生向河道倒灌的情况。

（5）无法集中管理、统一控制。

2 智能截污井系统

随着国家环保部门对城市水体河道断面环保考核日趋严格，合流制管道体系必将无法达到国家相关标准，而老旧城市改造雨污完全分流工程量巨大，不能立即实现。因此，有效改善旱季截污井成了改善河道水质的关键。

根据此需求研发智能截污井系统。该系统通过简单的改造，无需人工操作，无需外接电源，可以实时监测所在片区的实时降雨强度和井内液位及水质情况，并智能分析井内是雨水还是污水，实时控制低位闸门，自动精确地将污水和雨水区分开来，相比原旱季雨季的简单区分，大大提高了截污效率，同时实现无人值守自动运行，节省大量人员操作工作量。该系统配套设置智能人机界面，记录历史数据并可查询，实时上报雨量情况和闸门开启关闭状态并可远程控制。

3 旱季截污井改造思路

（1）将手动闸门改为电动闸门是自动控制的必要条件。

（2）河道排口分布广泛，无外接电源条件，因此设置太阳能充电装置给蓄电池充电，蓄电池通过逆变器给电动闸门提供动力。

（3）通过自主研发的雨量强度监测装置实时监测降雨强度。

（4）安装水质分析仪表和井内液位仪表。

（5）由PLC 收集降雨强度、水质情况、水位情况，经综合分析后自动控制闸门以实现精确区分雨污水功能。

3.1 改造内容

（1）施工前应做好充分的封堵、清淤、通风、降水准备。

（2）拆除原有手动装置，更换为电动装置。

（3）安装太阳能板、集成自动化控制柜、雨量强度监测报警装置和水质实时分析装置。

（4）程序开发及人机界面调试。

（5）4G 无线远程监控功能调试。

3.2 注意事项

（1）井内施工前，应做好通风、降水、封堵等措施。

（2）低洼点应考虑防淹措施。

（3）电动操作装置应配手动操作。

（4）应考虑防盗措施。

（5）视频监控远传耗电较大，不建议设置。

（6）自动控制柜平时尽可能降低耗电。

（7）太阳能板应考虑足够风力、雨雪影响。

（8）自动控制柜应考虑通风隔热降温措施。

（9）运维中心需要固定IP 宽带接入或VPN 服务及画面组态、数据记录。

4 主要应用设备（表1）

表1 主要应用设备

5 智能截污井运行工艺

（1）晴天时闸门打开，污水流向污水管网，处于截污模式。

（2）降雨但未达设定降雨强度和液位时闸门仍为开，保持截污实现初期雨水收集。

（3）达到一定的降雨强度和液位时关闭闸门，雨水流向河道，变为排水模式。

（4）雨停时延至设定时间后打开闸门，恢复截污模式。

（5）污水管网水位高时远程关闭闸门，防止污水流向河道。

6 结语

研发智能截污井装置，通过简单改造，达到精确区分雨水、污水，进而将每次降雨时产生的初期雨水收集入城市管网的目的。目前，该装置在合肥市十五里河流域河道和瑶海区污水管网中得到广泛应用，运行效果良好，大大提高了截污效率，改善了河道水质。