合流制排水系统(共4篇)
合流制排水系统 篇1
1 要有全局的系统观
污、雨水的收集、转输、处理与排放是一个系统的工程, 每个环节缺一不可。而系统的组成又可以细分为管网、泵站及处理场站, 管网由大到小又可细分为市政管网、小区 (厂区) 管网及建筑排水管。
对合流制管网系统的改造要依序而行, 要遵循先下游后上游的原则有计划实施, 首先要解决的问题就是处理厂站的问题, 无论管网系统多么完善, 污水最后没有得到处理还是解决不了问题的, 然后是市政管网、小区 (厂区) 管网、建筑排水管的逐级完善。污水场站及市政管网的改造设计均要在上一级详细规划的基础上进行, 并遵循相关的法规完成, 在此不鳌述。
2 排水体制的改变
我所在的地区为南方沿海地区, 降雨强度大, 雨季漫长, 如果将直排式合流排水系统改造成截流式的合流制排水系统, 只能解决旱季的污染问题, 而不能解决雨季的污染问题, 而且这种体制因截流倍数的原因还会增加下游管网建设规模及污水处理厂的负荷, 增加运行费用和处理成本, 所以截流式的合流制排水体制不能达到实现污染治理的根本目标, 只能治标, 不能治本。因此, 我们遵循的设计原则是“正本清源, 雨污分流”, 最终实现雨水、污水各行其“道”, 但与远期分流规划相结合的截污治理也不失为快速缓解污染问题的好方法, 先截流后分流, 虽然增加了工程投资, 但收到的社会效益却是立竿见影的, 短期内污染问题可以得到极大缓解, 截污干管又可成为远期的污水干管, 可以说是先期部分实现分流改造的规划布局。
3 截污设计
(1) 截污干管设计:
截污干管的设计需结合远期规划, 综合截流点及截流倍数的选择确定, 截流倍数的选择需根据当地的经验或参考周边地区的经验数据, 规范的取值范围为1~5, 工程中取1.5~2的比较常见。
(2) 可截流的条件:
截污干管在高程上需低于合流管道的标高。
(3) 旱季污水量的测定:
由专业测量部门对污水排放点进行旱季污水流量测量, 采取多次、多时测量的办法, 掌握最大时污水流量及污水流量变化规律, 做为截流点选择及确定后续管线规模的依据。
(4) 截流点的选择:
尽量在合流管进入箱涵前 (河道及海域前) 截流, 在管道处的截流相对在箱涵或渠道处的截流容易实施, 并根据流量测量结果对截流点进行取舍。
(5) 截流设施:
可采用截流槽、截流堰或采用槽堰结合的截流方式, 器材的选择上可针对实地情况采用止回装置 (防潮水倒灌进入污水管道) 及限流装置 (限制进入污水管道系统的雨水流量, 避免对污水场站造成较大的冲击负荷) 。
(6) 截污设施的短期性:
如前所述, 截污治理措施是治标不治本的, 属短期工程措施, 当分流改造完成后, 截流管等设施均需废除或封堵。
4 溯源与清源
(1) 地下管线探测:
要实现管网改造设计, 就必须首先对改造区域实施全区域管线探测, 对地下排水管线情况有一个详细的了解。因为探测成本太高, 有的地区也采用只探测排水管线的方式, 但本文推荐对全部地下管线实施探测, 管线探测的越全面, 对设计提供的参考依据越充分, 在设计阶段能够解决的地下障碍情况就越彻底。排水管线探测需探测如下要素:管线起迄点坐标, 管径, 管材, 流向, 检查井地面标高、各接入管管内底标高以及井深, 对管道类别的判断 (雨水管、污水管或合流管) 等。其他管线的探测要素参见相关专业要求。
(2) 地上建筑排水管普查:
建筑内的雨污混流主要发生在阳台立管处, 如果阳台的使用功能发生了改变, 如改做卫生间或厨房, 阳台立管的使用性质就由雨水排水管变成了合流立管, 而对建筑的排水管调查主要就是针对阳台立管的调查, 如果变成了合流管就需对立管进行改造。立管改造的方法为将现状立管做为污水立管, 下部接入污水管道系统并增设水封装置, 增设立管检查口, 立管在天面下断开, 立管增设伸顶通气管;新设一条雨水立管, 在天面下与雨水斗相连, 下部接入雨水管道。地上建筑除空调凝水管及天面雨水立管可接入雨水管道外, 其余管道均接入污水管道。
(3) 主要污染源的调查:
饭店、发廊、泳池、洗车场、垃圾存放场等为重点调查对象, 需有专门的处理措施处理达标后方可排放, 如发廊、泳池需设毛发聚集器, 洗车场需设隔油池, 饭店需设隔油池及化粪池等。工业废水也需按相应环保法规根据工业废水的性质及类别进行有针对性的局部处理, 达标后方可排放至市政排水管网。
(4) 对地下管网探测成果的调查与分析:
设计人员需按管线探测成果对现状管线进行调查核实, 找出合流发生的地点, 为分流改造提供依据。在排水系统改造设计工作中, 这一阶段的工作量最为繁重, 可以说这一阶段的工作完成了, 设计工作就完成了大半, 管线的布设设计大多是在这一阶段的现场完成的。
1) 如果在一个断面上只有一条合流管道系统, 大部分情况下将此管道做为污水管道系统, 设计考虑新建一套雨水管道系统, 将原接入合流管道的雨水管改接到新建雨水系统中来, 从而实现雨污分流;
2) 如果现存的这条合流管道系统埋深较浅, 污水来源也较清楚, 也可以将此管道做为雨水管道系统, 设计考虑新建一套污水管道系统, 将原接入合流管道的污水管改接到新建污水系统中来, 从而实现雨污分流;
3) 如果在一个断面上存在两条合流制排水管道系统, 可以根据两条管线的埋深及管径情况 (较深的一条做污水管比较合理, 管径较大的一条做雨水管比较合理) 及雨污水管线的接入情况 (污水管线接入的比较多的管线做污水管) , 可主观上将两条管线分别认定为雨水管及污水管, 然后后续管线的接入改造就有的放矢了。
4) 如改造施工场地狭小, 那么优先考虑布设污水管道, 雨水考虑散排, 在有条件布设管道的地方布设雨水口收集散排雨水。
5) 对于不具备施工条件, 无法实施分流改造的区域, 建议在区域的市政排放总口处实施截流。
(5) 管材选择:
排水改造施工大多在现状路及小区内进行, 选择合适的管材能够缩短施工周期, 加快施工速度, 能够减少因管道开挖对交通、生产、生活的影响, 通常选择新型塑料管材可以有效加快施工速度, 塑料管材具有重量轻、接口连接快速、沟槽开挖断面小、基础处理简单等特点。
5 其他事项
(1) 开挖及恢复:
排水改造施工的管线布设具有见缝插针的特点, 所以施工中会遇到开挖砼路面、沥青路面、大理石路面、花岗岩路面等各种铺装路面、绿化、围墙等情况, 所以在设计中要分门别类考虑对上述情况的恢复及标准。开挖回填宜采用石粉或砂回填, 施工压实度容易达到而且快速。
(2) 管基处理:
遇不良地质情况需对管道基础进行处理, 常规有换填、抛石、夯实、悬喷桩等, 需根据不同的地质条件选用不同的应对方式。
(3) 管槽支护:
工程的性质决定了部分管线离建筑较近或管道埋深较深, 这些都需要水工结构专业配合进行相关的支护设计, 而这就需要了解建筑的基础情况及地质情况, 需要专业地质勘探部门采取钻探或坑探的方式对上述要素进行评估, 做为设计单位设计的依据。通常采取的支护措施有木桩支护、槽钢支护、钢板桩支护及喷砼等。
6 结语
水环境的污染整治单纯通过管网改造工程措施是远远不够的, 工程措施只是一个必要的条件, 治理目标的达到还要依靠行政管理及后续的维护、监督工作, 而提高全民环保意识才是根本解决之道。
摘要:因为历史原因, 目前国内大多数城市的老城区的排水系统仍为合流制排水体制, 随着经济的飞速发展, 人类的社会活动对环境的污染也在日益加剧, 对水环境的污染尤其触目惊心, 直排式合流制管道中的生产废水及生活污水进入自然水体中, 使自然水体的水质急剧恶化, 水体自净能力丧失, 水体生态环境遭到毁灭性破坏。
关键词:排水管网,管网改造,合流制,截污
参考文献
[1]杨根权崔丽琴《浅谈旧合流制排水管渠系统的改造》.
[2]蔡振环田琴《城镇排水工程的几个问题及对策》.
[3]《埋地高密度聚乙烯中空壁缠绕结构排水管道工程技术规程》DBJ/T15-33-2.
合流制排水系统 篇2
1 水质调蓄池作用
到目前为止,上海市绝大多数合流制排水系统在旱流污水截流的同时,也进行了初期雨水的截流,但截流量有限,设计截流倍数仅为1.5~3.0。近年来,随着地区规划的调整及旧区改造的进行,中心城区污水量略有所下降,实际的截流倍数略有提高,即使如此,初期雨水的被截量一般≤2.0 mm/h。分流制排水系统虽经过改造,增设了旱流污水截流设施,但主要截流对象为旱季混接、汇入雨水系统的污水,基本起不到截流初期雨水的作用。因此,无论合流制还是分流制系统,初期雨水对河道的污染都十分显著。
最有效削减排入河道污染物量的工程措施是加大初期雨水的截流量[1]。如果仅从扩大系统截流泵提升能力及下游截流管道输送能力两方面着手,势必造成这些设施旱季长时间闲置,利用效率低下。为了充分体现投资效益,必须处理好截流设施设计能力、截流设施利用率与溢留频次的关系。在充分利用现有设施的前提下,截蓄结合,实现节能减排目标,才是最佳的选择。因此水质调蓄池应运而生。
水质调蓄池的主要作用为“截污纳污”,调蓄水质。在暴雨期间收集部分初期雨水;在暴雨停止后,该部分的雨水再缓慢地输送至排水管道、泵站或者污水处理厂[2]。这样可以截留、去除初期雨水中的污染物,较大限度地减少雨水径流对河道的污染,对保护水环境质量具有重要意义。
分流制、合流制排水系统水质调蓄池调蓄水量的分布情况如图1、图2所示。可以看出,分流制排水系统调蓄量加大,排放量减少;合流制排水系统泵站截流量及调蓄量加大,排放量减少。
2 水质调蓄池有效容积的计算
2.1 分流制
对于分流制泵站设置初期雨水调蓄池的容积,我国规范并无相关规定,参考德国废水协会“ATV Arbeitsblatt A 128 1992”标准和国内其他类似工程采用的设计参数,调蓄池容积(有效调蓄容积法)为
式中:V为调蓄池容积,m3;VSR为单位面积调蓄量,m3/hm2,可从图3中查询;AU为固化面积,hm2。
固化面积为
式中:F为汇水面积,hm2;ψ为综合径流系数。
世博园区采用了分流制排水系统,并建造初期雨水调蓄池削减初期雨水的污染[3]。以南码头雨水系统为例,经计算调蓄池容积(即初期雨水截流量)为3 250 m3,实际设计容积取3 500 m3,相当于截流4.9 mm的降雨量。
2.2 合流制
1)有效调蓄容积法。公式同分流制中式(1)、式(2)。
2)系统总截流倍数法。在上海市排水有限公司和上海市政工程设计研究总院编制的《合流制排水系统溢流调蓄技术研究子课题研究报告》(2005年7月)中,研究、探讨了德国、日本等国调蓄池的计算方法,综合考虑排水系统所在地区的气象条件、城市建设情况、人口分布情况等因素,提出了适用于上海市的水质型调蓄池的计算方法。
排水系统内增设调蓄池,实际上是增大了截流倍数。设置调蓄池后的系统总截流倍数为
式中:n为系统中截流设施的设计截流倍数;Q1为平均日旱流污水量,m3/s。
调蓄池容积为
3)临界雨水量法。在合流污水截流、调蓄工程中,德国规范采用的是“临界雨水量”计算。小于等于“临界雨水量”的雨水送至污水厂处理排放,大于“临界雨水量”的雨水才直接排入河道。所谓“临界雨水量”是指发生溢流时的单位面积雨水流量,理论上它的大小是由稀释倍数决定的,类似于我国规范中截流量。德国规范中临界雨水量计算见式(5)。
式中:rkrit为临界雨水量,L/(s·hm2);m为稀释倍数。
德国废水协会“ATV Arbeitsblatt A128 1992”标准中规定,“临界雨水量”可简化计算为
式中:tf为溢流发生前的管内流行时间,min。
当tf>120 min时,rkrit取7.5 L/(s·hm2)。
调蓄池容积为
以大定海排水系统为例,经3种方法计算调蓄池容积(即初期雨水截流量)分别为7 650、5 100和5 700 m3,结合结构设计需要,实际设计中大定海调蓄池的有效容积取7 700 m3,相当于截流3.0 mm的降雨量。除此以外,排水系统内还设有合流污水截流泵,截流倍数为2.9倍,相当于截流1.8 mm/h的降雨量。在污水截流泵和调蓄池的共同作用下,系统排放的污染物量削减明显。
3 水质调蓄池截污效果分析
3.1 定性分析
在水文学范畴内,城市排水系统属于小流域排水设施。在工程设计中,排水构筑物的设计规模是按小流域洪峰流量考虑的,采用的雨水流量计算公式的适用条件即为小流域、短历时、降雨强度均匀。实际降雨过程中,平均降雨强度是随时空变化的。在小流域,特别是平坦地形内,平均降雨强度在空间上的变化量较小,可忽略,但其随时间的变化却不能忽略。
在较强的降雨过程中,如果雨峰靠前,就会显示明显的冲刷作用,地表污染物主要存在于前期、中期径流中,这部分径流正是水质型调蓄池的截流对象,因此即使在较强的降雨过程中,调蓄池的作用也非常明显。
在较弱的降雨过程中,如果雨峰靠前,或者降雨均匀,但总降雨量与调蓄池容量、截流设施能力接近,水质型调蓄池的截污意义仍然非常突出。
3.2 定量分析
对上海市1985~2004年共20 a的降雨量进行统计,得出上海市年平均降雨场次为111次,每场降雨的平均降雨量为10.72 mm,平均降雨历时为6.87 h,两场降雨的平均间隔时间为71.36 h。大定海泵站与调蓄池在降雨第一个小时内的截流能力为4.8 mm,此后的截流能力为1.8 mm/h。按上述平均数据推测,一次降雨中能截流的污染物量>50%。如果雨型比较均匀,或者第一个小时的降雨量<4.8 mm,以后降雨强度比较均匀,并<1.8 mm/h,甚至可以做到合流污水完全被截留,防汛泵站不必启动,不产生放江量。这种雨型出现次数越多,系统被截获的污染物越多,排放至黄浦江的污染物越少。
3.3 CODcr负荷的削减量预测
雨水的CODcr负荷参照德国标准,取107 mg/L,按年平均降雨量、放江量减少50%预测,每年可减少随雨水进入黄浦江的CODcr负荷量至少247 t以上。污染物截留的预期效果明显。
4 水质调蓄池运行模式
4.1 分流制
1)初期雨水调蓄模式。降雨初期,雨水泵站进水闸门、调蓄池进水闸门开启,雨水泵、旱流污水泵不启动,雨水直接自流至调蓄池,至调蓄池贮满。
2)降雨中后期排江模式。降雨继续,调蓄池内的液位计探测到高水位后,发出信号自动开启雨水泵、关闭调蓄池进水闸门、开启雨水泵站出水闸门,雨水泵逐台进入运行状态,雨水排放至河道。此过程旱流污水泵不启动。
3)调蓄池排空模式。降雨过后,当污水总管及污水处理厂产生空余容量时(此信号来自监控中心),调蓄池排空泵开始工作,将池内初期雨水排入污水管网。此过程旱流污水泵不启动。
4)调蓄池冲洗模式。调蓄池排空后,紧接着进行池底淤积物的冲洗,调蓄池内分成若干廊道由仪表系统控制逐以冲洗各廊道。冲洗水由排空泵提升排入污水管网。
5)旱季雨水泵试车模式。开启雨水泵房出水闸门和回笼水管闸门、关闭雨水泵房进水闸门和调蓄池进水闸门,将河水引入防汛泵房集水池,达到一定水位后,关闭雨水泵房出水闸门;对某一台雨水泵试车,水在雨水泵房集水池、出水高位井之间循环,试车即将完毕,打开调蓄池进水闸门,同时连锁控制关闭回笼水闸门,试车水排入调蓄池;调蓄池排泥槽内的液位计探测到高于排空泵停泵水位后,启动调蓄池排空模式及调蓄池冲洗模式,将试车水排入污水管网。雨水泵房集水池水位下降到一定标高后,雨水泵停车。
6)旱季雨水管道排空模式。在不下雨的旱季,道路、广场冲洗水和洗车废水等经雨水口收集后,经雨水管网进入雨水泵站。这部分废水含有较高的污染物,不宜直接放江,久存于雨水管网内,会发生腐败,因此应及时将其排入污水截流系统。
4.2 合流制
除了分流制中相似的前5种运行模式外(进入调蓄池的为合流污水),另外存在旱季运行模式和初雨截流模式。
1)旱季运行模式。旱流污水进入总进水闸门井,水位低于井内溢流堰,污水重力流入截流泵房,仅有部分截流污水泵工作,将旱季污水提升至截流干管,防汛泵不工作,也不使用调蓄池。为防止河水倒灌,防汛泵房出水闸门关闭,闸门承受反向压力。
2)初雨截流模式。降雨初期,合流污水流量小于等于截流泵房设计规模,合流污水进入总进水闸门井,水位低于等于井内溢流堰,合流污水重力流入截流泵房,所有截流泵工作,将合流污水提升至截流干管,防汛泵不工作,也不使用调蓄池。为防止河水倒灌,防汛泵房出水闸门关闭,闸门承受反向压力。
5 结语
上海是一个水质型缺水的大都市,设置水质调蓄池,可以减少雨水或合流污水排放至河道的量;在降雨历时较短、降雨总量较小时,还可以做到雨水或合流污水对河道的零排放,从而减小排入水体的污染物总量。设置水质调蓄池,还可充分利用已建的各大污水输送、处理系统的旱季空余能力,节约雨水处理成本。
摘要:在水质型缺水的城市,设置水质调蓄池,可以减少雨水或合流污水排放至河道的量;在降雨历时较短、降雨总量较小时,还可以做到雨水或合流污水对河道的零排放,从而减小排入水体的污染物总量。结合上海市大定海排水系统工程设计实例,介绍了水质调蓄池在分流、合流制排水系统中的作用、有效容积计算、定性和定量地分析截污效果。最后介绍了水质调蓄池运行模式。
关键词:污水处理,水质调蓄池,有效容积,排水系统,初期雨水,运行模式
参考文献
[1]陈嫣,张辰.合流制排水系统溢流调蓄技术研究及应用实例分析[J].上海环境科学,2006(2):67-68.
[2]陈捷,赵国志,王彬,等.调蓄池及其在苏州河治理中的应用[J].中国市政工程,2004(4):34-37.
浅谈城市合流制排水管道的改造 篇3
目前我国众多城市除开发区及一些新建区采用雨、污分流排水体制外, 其余老城区大都采用旧合流制排水管渠系统, 直接将雨水和部分生活污水就近排入城市水体。造成水体严重污染, 并由此影响城市居民的生存环境, 因此, 要兴建城市污水治理工程, 必须对老城区旧合流制排水管渠系统进行改造。
2 旧合流制排水管渠系统改造的原则
旧合流制排水管渠系统的改造是一项非常复杂的工程, 改造措施应根据城市的具体情况, 因地制宜, 综合考虑污水水质水量、水文、气象条件、水体卫生条件、资金条件、现场施工条件等因素, 结合城市排水规划, 在确保水体尽可能减少污染的同时, 充分利用原有管渠, 实现保护环境和节约投资的双重目标。
3 旧合流制排水管渠系统改造的措施
现阶段, 对旧合流制排水管渠系统改造的方式主要有三种, 分述如下:
3.1 改旧合流制为分流制
将旧合流制改为分流制, 是一种彻底的改造方法。由于实施雨、污分流, 可以将污水全部引至污水处理厂进行处理, 从根本上杜绝了污水直接排放对水体的污染。同时, 由于雨水不进入污水处理厂, 处理水的水质水量可维持较小的变化范围, 保证出水水质的相对稳定, 容易做到达标外排。
要实施分流制, 要求有独立的污水管道系统和雨水管道系统, 便于接入相应的城市污水、雨水管网;同时要求城市街道的横断面有足够的位置, 允许新增管道的敷设。一般城市由于建设年代久远, 地下管线基本成型, 地面建筑拥挤, 路面狭窄, 如若将合流制改为分流制, 存在投资大、施工困难等诸多现实问题, 很难在短期内做到。
3.2 保留部分合流管, 实行截流式合流制
大部分城市, 如果水体环境有足够的自净能力, 基本上采取截流式合流制排水体系, 保留老城区部分合流管, 沿城区周围水体敷设截流干管, 对合流污水实施截流, 并视城市的发展状况, 逐步完善管网, 改为分流制。这种过渡方式, 由于工程量相对较小、节约投资、易于施工、见效快, 已得到广泛应用, 并取得良好效果。
旱季时, 截流式合流制排水系统可将污水全部送入污水处理厂。雨季时, 通过截流设施, 只能将部分合流污水输送至污水厂处理, 超出截流水量的污水排入附近水体, 不可避免会对水体造成局部和短期污染, 而进入处理厂的污水, 由于混有大量雨水, 使原水水质、水量波动较大, 势必对污水厂各处理单元产生冲击, 这就对污水厂处理工艺提出了更高的要求。
3.3 在截流式合流制的基础上, 设置合流污水调蓄构筑物
有些城市, 周围水体稀疏, 环境容量有限, 自净能力较差, 不允许合流污水直接排入, 这种情况下, 可在截流干管适当位置设置合流污水调蓄构筑物, 将超过截流干管转输能力及污水厂处理能力的合流污水引入调蓄构筑物暂时储存, 待暴雨过后再通过污水泵提升至截流干管, 最终进入污水处理厂进行处理, 基本上保证水体不受或少受污染。
需要指出的是, 这种调蓄构筑物往往占地面积很大, 并且雨水量不是一个定值, 合理确定合流污水调蓄构筑物容积有较大难度;再者, 调蓄合流污水量最终要通过污水泵提升至截流干管 (极少数有高差利用的城市除外) , 造成日常运行、维护、管理的不便, 同时也增加了污水处理厂的负荷及运行费用, 所以不提倡采用。
4 结论
基于我国城市排水现状, 应加强城市市政排水管网的改造, 做到雨水、污水分流, 为城市污水集中处理创造条件。因此, 对于城市旧合流制排水管渠系统的改造措施, 应优先考虑分流制, 合流制在一定时期内还会存在, 加之我国大多城市市政基础设施较薄弱, 受资金的制约, 在目前旧合流制排水管渠系统改造中一味强调分流制不是很现实, 而截流式合流制排水系统, 具有工程量小、节约投资 (约比分流制减少40%) 、易于施工、见效快、可操作性强等优点, 比较符合我国国情。
摘要:论述了城市旧合流制排水管道的改造措施及适用条件, 应充分利用原有管渠, 保护环境节约投资。
浅谈旧合流制排水管渠系统的改造 篇4
目前我国众多城市已经兴建或正着手筹建集中污水处理厂及配套管网收集系统。这些城市,除开发区及一些新建区采用雨污分流排放体制外,其余地区大都采用旧合流制排水管区系统,通过直排式合流管渠直接将雨水和生活污水就近排入城市水体污水直接造成水体严重污染并由此影响城市居民的生存环境因此要兴建城市污水治理工程必须对老城区旧合流制排水管渠系统进行改造。
2 旧合流制排水管渠系统的原则
旧合流制排水管渠系统的改造是一项非常复杂的工程,改造措施应根据城市的具体情况因地制宜综合考虑污水水质水量水文气象条件水体卫生条件资金条件现场施工条件等因素,结合城市排水规划在确保水体尽可能减少污染的同时充分利用原有管渠实现保护环境和节约投资的双重目标。
3 旧合流制排水管渠系统的措施
现阶段对旧合流制排水管渠系统改造的方式主要有三种分述如下:
(1)改旧合流制为分流制。将旧合流制改为分流制是一种彻底的改造方法,由于实施雨污分流可以将污水全部引至污水处理厂进行处理,从根本上杜绝了污水直接排放对水体的污染,同时由于雨水不进入污水处理厂,处理水的水质水量可维持较小的变化范围,保证出水水质的相对稳定,容易做到达标外排。
(2)保留部分合流制实行截流式合流制。大部分城市如果水体环境有足够的自净能力,基本上采取截流式合流制排水体系,保留老城区部分合流制,沿城区周围敷设截流干管,对合流污水实施截流,并视城市的发展状况逐步完善管网改为分流制这种过渡方式,由于工程量相对较小、节约投资、易于施工、见效快已得到广泛应用,并取得良好效果。在2003年至2006年期间由鸿泽排水有限公司建设完成的张家口市主城区污水处理厂配套管网工程,其中老城区建成多年,地面建筑及地下设施已经成型,不宜大规模实施分流制改造,而城市被大清河一分为二,根据现场实际情况在老城区内即采用了截流式合流制排水系统。
在截流式合流制的基础上,设置合流污水调蓄构筑物,有些城市周围水体稀疏,环境容量有限,自净能力较差,不允许合流污水直接排入。这种情况下可在截流干管适当位置设置合流污水调蓄,构筑物将超出截流干管转输能力及污水厂处理能力的合流污水引入调蓄,构筑物暂时储存。待暴雨过后再通过污水泵提升至截流干管,最终入污水厂进行处理,基本上保证水体不受或少受污染。
(3)在截流式合流制的基础上,对溢流混合污水进行处理。同上一种情况类似,如果城市周围水体自净能力有限,水体环境相对脆弱,采用截流式合流制排水管渠系统,再溢流合流污水排入水体前必须进行处理,针对合流污水水量大浓度低的特点和采用一级处理,选择筛滤、混凝、沉淀、投氯、消毒的处理工艺,合流污水经处理后污染物浓度可显著降低,从而大大减轻对水体的污染。
4 实施截流式合流制排水体系应注意问题
(1)截流倍数选择。截流倍数n0是截流式合流制排水体系规划设计中最重要的参数,也是最终工程实施重要的依据。如选择偏小将会允许过多的污水进入水体造成污染;选择过大截流干管和污水厂的规模就要加大增加基建投资和运行费用规范(GBJ14-87),规定截流倍数一般采用n0=1~5,但真正合理选用并不容易。有资料表明:截流倍数选择1和2时其工程投资和运转费相差近一倍,因此合理选择截流倍数意义重大。
(2)溢流井设计。溢流井是截流式合流制排水体系中的关键构筑物,整个排水系统将通过其实现截流旱季污水及初期雨水,并保证超出截流水量和合流污水顺利排入水体。《给水排水设计手册》及有关资料介绍,溢流井形势主要有三种:即截流槽式,溢流堰式和跳跃堰式这三种形式的溢流井在使用中都受限制,必须满足溢流排水管管内底标高(或溢流堰堰顶标高)。高于排入水体的水位标高,需在排出口设置间板或防潮门,以防水体水倒灌入管网造成泵站淹没。换句话说,如果水体供水位标高高于溢流堰堰顶标高时,溢流井将不能工作。
目前大多数城市由于受原合流管限制,最终截流管管内底标高一般低于城市水体洪水位标高,这给溢流井的设计带来一定难度。而截止现在张家口市大清河在市政府的领导下已全部建设成橡胶坝蓄水工程,水位高程再次提高,而沿岸的合流管排出口埋深相对较低。对于这种情况,通常有三种解决办法:方法一是设置闸板,在水体处于洪水位时溢流井将停止工作,这显然不尽合理;方法二是用水位传感器代替溢流堰,通过水泵将溢流水量抽至城市水体,由于溢流井较分散,在运行、维修、管理方面存在诸多不便,同时还增加了设备投资和运行费用;方法三是将溢流堰设于水体洪水位以上,通过抬高管网水位排除溢流水量,由于堰口固定,即使在河水水位较低时,溢流水量也必须抬高至洪水位才能排出,造成只要是雨季,合流管就长期处于压力流状态。以上三种方法均存在不足,设计中我们积极创新,在溢流堰式溢流井的基础上,将固定溢流堰设计成可调式,根据河水位变化来调节溢流堰的高度,使溢流水量顺利排出,基本上保证溢流井在水体洪水期和枯水期均能正常运行,仅在洪水季节一定时段内,合流管处于暂时压力流状态。
(3)截流量控制。准确控制截流量十分重要,直接影响提升泵房的规模及设备选型,如果溢流井设计不合理,实际截流量有可能大于设计流量,将导致泵房超负荷运行,甚至淹没泵房。
大多数工程截流量控制是通过溢流堰来实现的,根据溢流水量对溢流堰进行设计,但这种方式的准确性有待探讨。《合流制系统污水截流井设计规程》中提供了溢流量的计算公式:
式中:Qy为溢流水量;Qc为合流水量;Q为截流水量;Qh为旱季污水量;n0为截流倍数。
从公式中我们不难发现,截流量Q是依据旱季污水量Qh和截流倍数n0计算而得,不受雨水量的影响,其值可视为定值;而合流水量Qc和溢流水量Qy则受雨水量的影响较大,在实际工程很难对其准确控制若依据Qy值来控制最终截流量Q,将导致实际截流量与设计截流量之间的误差较大。科学的做法是根据截流量Q值确定截流喉管管径及坡度,同时在确定截流喉管管径时必须进行流量校核,保证旱季和雨季流量均能顺利通过的情况下截流量不致过大。通常,截流管设计是按非压力流考虑的,但暴雨时其上游管段应处于暂时压力流状态,溢流井中存在一定水头,使截流管中流速和流量增大,所以,设计中不应忽略实际存在的水头。
(4)雨水口防臭。截流式合流制排水管渠系统仍然属于合流制,由于雨水、污水、共用一个管道系统,在旱季,不可避免会有臭气通过雨水口溢至街面,影响城区内大气环境质量。为消除这种危害,在实施截流式合流制排水体系时除敷设截流干管外,还应对街道雨水口进行改造,采用防臭雨水口或其它措施,使其具有防臭功能。
(5)对污水厂处理规模及水质的影响。如前面所述,采用截流式合流制排水管渠系统,在雨季进入处理厂的污水,由于混有大量雨水,使原水水质、水量波动较大,会对污水厂各处理单元尤其是二级生化处理部分产生较大冲击。若老城区旱季污水量占总城区的1/4,那么在雨季,如截流倍数n0取2,则污水厂的最大处理能力应达到正常时的1.5倍,并且老城区污水量占的比例越大,造成污水厂处理水量变化越大,所以在确定污水厂规模时,应用雨季水量进行校核。我们还应注意,实施截流式合流制排水管渠系统是一项复杂的工程,往往历时较长,有可能与城市污水厂的建设在时间上不一致,一般要滞后与污水厂的进程,这就可能导致城市污水厂建成后一段时期内,其处理水量达不到设计规模,而在截流管道完成后,往往因截流倍数或截流措施选用不当,造成污水厂处理能力不足,这一点在设计中应引起足够重视,尽量保证两者在建设上的同步。
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