雨水截流-调蓄-处理系统的水力旋流调控机制研究

“城市看海”和“水体黑臭”是城市的两大顽疾，也是现阶段乃至今后很长一段时期我国海绵城市建设的重中之重。本研究从理论上研究利用水力旋流来调控雨水截流-调蓄-处理系统水质水量的过程和相关机制。通过对上海、厦门、宁波、珠海、池州等5个国家海绵试点城市的排水系统调研和10个典型排水系统的水质水量监测，基于多目标优化理论和水力学基础理论，探讨面向污染控制和内涝防治的雨水截流-调蓄-处理系统结构与特征，定量分析雨水截流-调蓄-处理系统设置旋流设施的控污和防涝效应，构建雨水截流-调蓄-处理系统多目标旋流调控模型，并选择上海市中心城区2个典型排水系统进行案例研究，为高度城市化区域排水系统的科学规划和提升改造提供参考。

排水系统作为城市的“静脉”，在减少城市内涝灾害和提升城市水环境质量方面，具有重要的作用。本申请项目拟从理论上探讨利用水力旋流来调控雨水截流-调蓄-处理系统水质水量的过程和相关机制。. 通过对上海、昆明、镇江、常州、宁波等5个城市的排水系统调研和10个典型排水系统的水质水量监测，基于多目标优化理论和水力学基础理论，探讨面向污染控制和内涝防治的雨水截流-调蓄-处理系统结构与特征，定量分析雨水截流-调蓄-处理系统设置旋流设施的控污和防涝效应，构建雨水截流-调蓄-处理系统多目标旋流调控模型，并选择上海市中心城区2个典型排水系统进行案例研究，为高度城市化区域排水系统的科学规划和提升改造提供参考。

载压流体混合物通过一个或多个切向入口进入水力旋流器，促使流体在装置内旋转，水力旋流器的锥形加速了流体螺旋形流动，建立了自由的旋涡，创建了大的离心力。离心力致使轻的物质（即油，游离气）游离到水力旋流器的中心，而密度大的物质（如水，固体）由于力的作用被甩到了外壁，通过在高压下保持底流，迫使旋涡的浓缩油核逆流。结果，浓缩油流流向溢流，而不含油的水流则流向底流。

通常，大部分水力旋流器用于采出液的“除油”，烃（碳氢化合物）的去除（<<1%）比排放或回注井下的采出水的处理更重要。在地面，水力旋流分离器可代替游离水脱除器。对于含有一定比例的油流分离成浓缩油流和适于处理的污水流，这种运用与井下分离运用相类似。

水力旋流器工艺设计

人们已很好地总结出制约水力旋流器分离性能的因素。一般来说，密度差大，分散粒径大和连续相粘度低均有助于分离。对于地面的采出水处理，游离水脱除器的运用，使用水力旋流器的工艺设计已相当普遍，并已经建立一套相关规范。然而，井下分离应用的经验需对这些规范重新评价。

（1）注水模式

降雨时，打开调蓄池进水闸门，调蓄池进水，同时开启格栅机。该模式在雨天情况下，调蓄池收集来自地表的初期雨水，雨水通过管道进入调蓄池内，当池前水位达到一定高度后，控制调蓄池前的阀门开启，使得雨水进入调蓄池。

（2）满池模式

调蓄池在水位达到一定高度时，关闭调蓄池进水阀门，同时关闭格栅机。当调蓄池水位达到预定或者最大水位时，要关闭调蓄池的进水阀门，雨量较大时还需打开防汛阀门，将雨水进行排河处理。

（3）空池模式

晴天时，调蓄池内的初期雨水提升至污水管，调蓄池排空至一定水位时，关闭提升泵，放空完成。该模式下调蓄池在晴天放空调蓄池或者雨天需要放空反冲洗时，打开提升泵，将调蓄池内的初期雨水输送到污水管网，一般放空时间应为管网污水量低谷期，当排空达到一定水位时，关闭提升泵。

（4）冲洗模式

放空调蓄池后，一般需要对调蓄池池底沉砂等进行冲洗，防止长时间积淤导致发酵生成有毒、有害、易燃、易爆气体。

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