摘要：中小城市污水處理事業總體上起步較晚，發展水平較低，且受城市地形地質條件、規劃布局及新建、改建等諸多因素影響，許多中小城市的污水管網建設滯后于污水處理廠建設，造成污水處理系統運轉不正常。本文結合實際，就中小城市污水管網系統設計談一些體會，供設計研究參考。
　　關鍵詞：中小城市 污水管網 設計
　　
　　
　　城市污水處理系統是城市最重要的基礎設施之一，其發展水平直接影響到城市廣大居民的身體健康和生活質量的改善，對城市投資環境的改善和社會經濟的可持續發展都有重要的意義。而中小城市污水處理事業總體上起步較晚，發展水平較低，且受城市地形地質條件、規劃布局及新建、改建等諸多因素影響，許多中小城市的污水管網建設滯后于污水處理廠建設，造成污水處理系統運轉不正常。本文結合實際，就中小城市污水管網系統設計談一些體會，供設計研究參考。
　　一、中小城市污水管網系統現狀分析
　　1、規劃水系統不嚴謹
　　一些中小城市長期缺乏超前、可操作性強的排水專項規劃具體指導其建設，致使敷設的污水管網不成系統。常有大管接小管，以及區與區之間，上下游之間污水管標高不能銜接等現象。
　　2、排水管網建設不完善，且與污水處理廠與不匹配
　　污水處理廠建設相對較簡單，它集中，牽涉面小，建設周期短，而污水管網建設相對較復雜，牽涉面廣，建設周期長。本應污水管網建設到一定程度，再建污水處理廠。而目前出現相反現象，造成污水處理廠“無米之炊”，污水處理廠形同虛設。也有一些地區管網系統建設不合理，導致管網建成后卻不能充分發揮作用。總的來說，污水管網投入太少，造成配套的污水管道系統不足與落后。因此加強中小城市污水管道系統的建設，是今后中小城市水污染防治的中心環節。
　　3、管理力度不夠
　　排污管理力度不夠，該分流的未按要求分流，或該截流的未按要求截流，亂接亂排現象較嚴重，主要為市政雨、污水管之間的錯接或連接，排水用戶的出戶污水管與市政雨水管錯接，小區內部的雨污水管之間錯接等。從而導致分流制系統失效，污水量增加，從而降低了污水濃度。污水管網缺乏維護，未能及時疏通，造成污水管輸水不暢，無法滿足原設計的輸水能力。
　　4、現行的設計問題
　　（1）現行溢流式截流井的問題。由于歷史原因，很多中小城市都為合流制排水系統。要將建成區現狀合流制排水系統改造為分流制系統，牽涉面廣。難度極大，故采用截流式合流制，而截流井采用現行通常用的溢流式截流井。現行的溢流式截流存在四大問題：①收集到的污水濃度偏低，造成污水處理廠運行困難；②雨天時僅部分污水和雨水一起混流至污水處理廠處理，大部分溢流至水體。對水體造成污染；③即使上游排水體制采用分流制，也是浪費，下雨時溢流式截流井不斷將上游分流制污水與雨水混合、稀釋、溢流，實際上大部分污物已排入水體。④污水截流干管溢流井的溢流口沒達到城市防洪要求。汛期洪水通過沿江設置的溢流口倒灌進中小城市污水管道系統，致使污水處理廠停止運行，也造成洪水通過溢流口倒灌入城區，致使城市防洪堤失效。
　　（2）排洪溝口截污問題。為了盡快實施水污染治理工程，緩解日益嚴重的水污染狀況，在現有形勢和條件下的權宜之計一般是沿河設一根截污管，在各合流排放口處設溢流式截流井將旱流污水收集至污水處理廠處理，下雨時大量溢流。一些合流排放口（排洪溝口）晴天時都有一定徑流量，所以晴天時的污水濃度就很低，下雨時濃度更低。
　　二、中小城市污水管網設計的一些問題
　　1、加強規劃管理
　　中小城市排水工程系統性、整體性強。尤其是中小城市污水管網工程，因此在初步設計之前必須要求先具有中小城市排水工程專項規劃。在新區建設時，相關部門要把好關，做好規劃，使之達到標準要求。在進行老城區改造和改造小街小巷時，同時對地下管線進行重新規劃、改造，以求使其達到相關要求。
　　2、排水體制的選擇
　　目前我國城市排水體制中新建、改建管道大都采用分流制系統，即新建管道采用雨、污水分流，建兩條管道；改建管道采用保留原管道作為雨水管道，再新建污水管道。這種做法目前是常規做法，設計時要注意。
　　（1）排水體制的類型。
　　城市污水排水系統的體制一般分為合流制和分流制兩種類型。
　　合流制排水系統:是將生活污水、工業廢水和雨水混合在同一個管渠內排除的系統。國內外很多老城市以往幾乎都是采用這種合流制排水系統。由于污水未經無害化處理就排放，使受納水體遭受嚴重污染。
　　分流制排水系統:是將生活污水、工業廢水和雨水分別在兩個或兩個以上各自獨立的管渠內排除的系統。排除生活污水、城市污水或工業廢水的系統稱污水排水系統；排除雨水的系統稱雨水排水系統。
　　（2）排水體制的選擇。
　　為了保護環境，城市新建城區、新開發工業區均采用分流制排水體制，在建筑物、工業區內實現雨污分流，分別接入市政的雨污系統。
　　城市舊城的排水系統幾乎都是采用合流制排水系統，由于污水未經處理就排放水體，使受納水體遭受嚴重污染，現在若直接把老城區的排水體制改造為分流制，則必須重新建一套污水管網系統，每戶污水排出點都需要改造，工程量大，投資額高，難度很大，根據國家排水規范中“允許同一中小城市可采取不同的排水體制”的規定，近期多采用截流式合流制形式過渡，遠期隨城區建設逐步進行分流制改造，將原有合流管改造成雨水管，不接入截流干管而排入水體；同時將截流干管上的溢流井溢流口封閉，作污水干管使用，并重新鋪設污水支管，接入污水干管，這樣遠期就實現了完全的雨污分流制。
　　3、污水干管系統設計
　　（1）截流干管布置。
　　有些中小城市排水采用分流制與截流式合流制結合，采用截流式合流制形式過渡，即是在建造一條截流干管。對于大多數沿河城市，可在在岸邊埋設截流干管截流合流污水。另外，在一些城市考慮到污水處理廠位于水體下游，地勢標高較低，截流干管設計可沿河床邊埋設，采用混凝土滿包處理，檢查井井蓋采用鋼板加橡膠圈并用螺栓固定，可起到密封效果，而且管道沿堤岸旁埋設，采用條形混凝土滿包，基本不影響景觀。
　　（2）內河溝改造。
　　中小城市大多舊城排水是利用排水溝渠、尤其是利用城市的內河溝，一般內河溝穿過整個城區，溝斷面較小，多為2-3m寬，兩旁均密布建筑，局部溝段上澆注蓋板，甚至在溝的上方直接建住宅。這些內河溝較多承擔排洪作用，平時臨近居民生活污水的排入造成內河溝水質惡臭，污染了周邊的環境，即使在旱季也有上游山體地表水匯入。沿溝埋設截流管道難度極大，而在溝的排出口截污，會造成大量的山上地表水進入污水處理廠，增大污水處理廠的處理水量，使進廠污水BOD5遠低于設計值，給污水處理廠的運行造成極大的困難。在一些中小城市，隨著舊城的局部改造，設計專門設置污水管收集新建小區的污水，保證排入內河溝的大部分居民生活污水被截流，只有逐漸讓內河溝只充當排洪功能，才能徹底解決污水截流問題。
　　4、污水管管材比選
　　目前污水管管材可選用鋼筋混凝土管、UPVC雙壁波紋管、HDPE纏繞管、玻璃鋼管等。其中鋼筋混凝土管為剛性管，其余塑料管材均為柔性管。
　　（1）管道施工難易和使用效果比較。
　　污水常規用的混凝土管道每節長度只有2米，管道的接口多，接口采用石棉水泥半柔性的形式，在有地下水情況下，施工難度很大，即使沒有地下水干擾，要達到施工的質量標準，也不容易，從一些城市多年的使用效果看，鋼筋混凝土管的滲漏率非常高，這大都是由于管道不均勻沉降引起接口開裂、松動造成的，此外早年建設鋼筋混凝土污水管道結垢，堵塞現象也很嚴重，而HDPE管每節長度為6米，采用柔性接口，強度高，抗不均勻沉降能力強，且接口連接方法方便、可靠，一般地基采用砂礫基礎，施工方便，抗滲漏效果好。由于內壁光滑，不易結垢，可減少清通的工作量。在綜合工程造價方面只略高于傳統的混凝土管道，因此從施工難易和使用效果方面比較，HDPE管優于混凝土管。HDPE管材在永春等城市排污工程使用過程中得到了業主的肯定。HDPE管的環剛度可達到16KN/m2，適用管頂覆土深度達5m以上，完全可以滿足埋設在車行道下的要求，在實際工程上的運用已經越來越廣泛。
　　在工程實際運用中對于管徑小于D500的污水支管，由于常規管道埋深較淺且上述三種管道綜合造價相差不大，擬使用UPVC雙壁波紋管，以減少支管埋深，加快施工進度，減少對環境、交通等各方面的不良影響。對于管徑大于D500污水支管，特別是在河邊軟土地基，HDPE管更具有安全性。
　　（2）管道坡度及過流量比較。
　　污水管道的水力計算采用變速流公式較復雜，且由于污水流動的變化不定，即使采用變速流公式計算也很難保證精確。在設計與施工中如果注意改善管道的水力條件，可使管內污水的流動狀態盡可能地接近均勻流。
　　（3）管道坡度及過流量比較。
　　相同管徑情況下，即過水斷面面積一樣時，流量與流速成正比，而流速與粗糙系數成反比。HDPE管的內壁摩阻系數n為0.009，而鋼筋混凝土管的內壁摩阻系數n為0.013，因此在相同管徑及坡度下，HDPE管的過流量可增加44%。一般過流量50000m3/d，采用相同管徑D1000埋設干管長度5Km，HDPE管可減少埋深4m；過流量100000m3/d，采用相同管徑D1200埋設干管長度5Km，HDPE管可減少埋深5m。采用HDPE塑料管材，在污水管網系統設計時可以采用低坡度減少管道埋深，降低工程造價，甚至可以減少中途污水提示泵站的數量。
　　5、倒虹管設計
　　城市污水一般采用重力流排放，管道沿線需考慮檢查井、跌水井等附屬構筑物，尤其在城區內河流較多，污水管設計穿過河流時，在標高許可的情況下盡量采用直接埋在河床底下過河。而在局部標高不允許降低的情況下，可采用倒虹管過河。在倒虹管設計時關鍵是要精確計算水頭損失，控制管道的不淤流速，要求至少大于0.9m/s，在倒虹管的進出水井設置閘閥，通過閘閥控制倒虹管的啟用根數。
　　三、結語
　　排水系統是現代化城市不可缺少的重要基礎設施，也是城市水污染防治和城市排漬防澇、防洪的骨干工程。其中，生活住宅區和工礦企業的雨水和污水管道系統投資一般占整個排水系統的投資70%左右。我們在污水管網設計中采取相應的措施，在經濟影響因素下，努力做到節能減排，加強污水處理效果是當今污水管網設計中把握的重點。
　　
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