城镇污水系统设计与运行中的有关问题

陈锐

城镇污水系统设计与运行中的有关问题

陈锐

按照传统规范设计的污水系统，在实际运行中存在很多问题，不便于维护管理。本文提出了对污水系统设计运行中的改进检查井构造、适当位置铺设污水管系统之间的连通管、铺设污水厂进水总管复线、闸槽井做法、旧泵站集水池有效容积和最低水位线的确定、污水厂的规模和效率、排水体制的确定、污水厂节能降耗途径、污水厂升级改造工艺选择等方面的改进措施。

污水系统；设计运行；改进措施

污水系统如城市的命脉，保证其正常运转，对于提高人居环境、改善民生、维持城市的正常秩序有着重要意义。但是按照传统规范设计的污水系统，在实际运行中往往难以达到预期效果，如检查井构造不便于维护作业、管道维护维修时不便于断流和分流导流污水、污水厂停运、中水回用率低、雨污水混流、污水厂如何节能运行、污水厂升级改造工艺选择等，问题的存在给污水设施运行管理部门带来诸多管理上不便，有必要就改进其设计与运行中的热点问题进行探讨。

1.检查井构造的改进

在对污水管道进行疏通作业时，往往利用竹片或高压射水车，从检查井内顺管道方向作业。但传统检查井做法都将井内爬梯安装在检查井内进水管口正上方，也就是检查井的井壁直墙（相切点）位于进水管口一侧，这样做实际对排水管道的养护维修造成不便，不便于穿竹片或高压水带。为便于作业，应将爬梯也就是检查井的井壁直墙（相切点）设在垂直管道方向线的一侧，相应的防盗检查井盖开启方向，应位于爬梯的另一侧。检查井传统做法和应改进做法平面图见图1、图2。

同时为减少污水中沉积物在管道内的沉积，在管道交汇处以及直线段每隔150米左右的检查井井底应设置30～50CM的沉泥井。维护作业时只需定期用抓泥车清掏检查井内的沉积物即可，减少了对管道的疏通作业工作量。

在用户管道与市政管道产权管理分界处设置标识检查井，井盖上注明 “分界井”字样 （分界井归用户管理）。道路红线范围内的检查井井盖应按国家标准统一型号规格尺寸，以便于快速补盖，减少伤人事件发生。骑管井或所有新建检查井内必须规范抹面、流水槽顺畅、接口处光滑，避免凹凸不平、参差不齐或骑管井内原钢筋不得外露，以避免拦截漂浮物、造成管道堵塞。

图1 传统检查井做法

图2 改进型检查井做法

2.在适当位置铺设污水管系统之间的连通管

即使在同一污水厂收水系统范围内的污水管网，随不同道路，布置不同的一、二、三级管网（即总管、干管和支管），其中不同管道系统之间的支管与支管、支管与干管之间是互相不连通的，有的支线管道分流点之间可能就只有40M距离。在实际运行中常出现，有时上游管道已修建需要投用排水，但下游管道尚未建；有时因管道堵塞造成污水漫溢或在对管道进行维护改造时，需要将上游污水导流至下游或分流至相邻另一污水管道系统；有时各污水厂之间需要合理调度分配水量或在事故时互相调剂水量。这都需要在适当位置设置污水管网系统间的连通管 （如相邻管道系统支线与支线间、支线与主线间、污水厂事故排水管道与另一污水厂管道系统间等），形成环状管网，可解决上述问题。

对于污水甩线，应根据实际需要预留，其长度应甩出道路红线，支线端应设置检查井，以减少日后破路和便于用户接管。尽快推广采用胶囊等非砌体封堵措施的排水管道气密性检查标准，减少闭水实验造成的水资源浪费、耗时和砖砌体管堵安拆困难、尤其是漏拆、拆不彻底影响运行的情况，使施工完后全线管道无封堵。小于D600管径的污水管道内不易铺设通讯光缆，因其固定装置易拦截漂浮物，造成管道堵塞。

3.铺设污水厂进水总管复线

污水厂一般采取总体规划，分期建设的原则，其进水总管一般只有1条。在污水厂二期扩建工程运行时，需要断流原有1条进水总管，以接通扩建工程的进水管；另外在原进水总管出现事故抢修时，也需要断流上游来水，这样都会造成污水处理厂停运的重大事故。为解决这个矛盾，可通过铺设污水厂进水总管复线，并通过设置阀门井相互切换来解决。

4.在适当位置设置闸槽井

污水管道中的流量和流速都较大，有的检查井内的水位较高，在管道维护作业或户线接管施工时，需要将管道内的水位降低或断流。采用编织袋、胶囊等措施封堵上下游检查井，有时还需要把带盖板的检查井上部挖开，影响交通、耗时长、效率低、危险大、困难较多。封堵1座井投资少则几万元，多则10多万元，相当于1小型工程投资。因此从运行管理角度考虑，设置闸槽井是非常必要的。 《室外排水设计规范》中虽然有关于闸槽井设置的规定，但没有具体要求，不好操作，设计中也从未设计闸槽井。为便于维护作业，可在污水管道交汇处、转弯处或直线段上每隔200M左右距离处设置闸槽井。管径小于D800MM，可设置成井下操作的蝶阀井 （需要时人工用工具开启，地面上为正常井盖，不影响交通）；管径大于D1000MM，可设置成闸槽井，并适当加大间距，通过增加管道转弯，将其设在隔离带、绿化带及人行道上，以便于管理和不影响交通。

新旧管道衔接处也应设置闸槽井，并铺设甩线。闸槽井起到关闭待建管线 （甩线）的作用，避免了已使用管线内水位高，无法与待建管线衔接问题。淹没出水的雨水管道入河口处也应设置闸槽井，以便于疏通作业。

5.泵站集水池有效容积和最低水位线的确定

对于旧排水泵站改造，如原有集水池容积不变，考虑到随着城市的发展，污水排放量会相应增加；随着城市雨水实际径流系数的增大和汇水面积的增加，雨水泵站的收水量也会增加；另外，在暴雨量集中的北方城市，为加速雨季路面积水的排除速度，往往采取打开污水井盖的措施，通过污水泵站抽升，强行排除，可见污水泵站也担负雨水的抽升任务。因此，要求改造后的泵站抽升能力要有较大提高。如何解决原集水池有效容积偏小问题，有两种办法：①考虑雨污水泵站实际运行中，集水池内水位长期高于设计最高水位，高于管顶很多，进水管道属于受压情况，因此计算集水池的最高水位时可以高于雨、污水管顶，也就是高于原设计最高水位，但要复核，控制最高水位不得使管道上游地面冒水；② 《室外排水设计规范》中规定的，污水泵站集水池的有效容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量；雨水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵30s的出水量，是按人工操作所启动时间而要求的，随着水泵技术、自控技术的进步，其有效容积可以减小。对于新建排水泵站，其集水池有效容积确定时也应考虑上述因素。

根据一般原则，泵站集水池最低水位应该是保证水泵叶轮吸水的水位，一般为叶轮所在水位线。由于潜水排污泵的诸多优势，近年来普遍采用，但由于潜水排污泵的电机不能在露出水面状态运行，故这种情况下，泵站集水池最低水位应该根据电机允许露出的水面高度确定，或者要求潜污泵采用带冷却水套的电机。

6.污水处理厂的规模和效率问题

城市污水集中处理，便于管理、运行成本低，但是所铺设的进出水管道距离长、埋深大、投入大，在污水厂建成后几年内，由于收水量不足，造成设备闲置浪费，且经深度处理，中水回用时，所铺设中水管线线路长、投入大，不便于推广利用中水。因此，应采用集中与分散相结合的方式建设污水处理厂。在居住区集中或有集中工业大用户时，为便于中水利用，可在排水量为2～3万m3/d时建设1座分散式污水处理厂。目前我国污水厂已由全面建设期进入运营期，除加强监管正常运行，保证出水水质达标外，为避免大量剩余污泥带来新的污染，现有以及新建污水厂应选择合理工艺，尽早建设污泥处置场，短期建不成的应预留污泥处置用地。上述问题不再赘述，可根据各地实际情况定。

7.排水体制的确定

《室外排水设计规范》中规定，排水体制的选择，应根据城镇和工业企业规划、当地降雨情况和排放标准、原有排水设施、污水处理和利用情况、地形和水体等条件，综合考虑确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水制度。新建地区的排水系统宜采用分流制。

实际运行中，多数城市虽然新建地区采用了雨污水分流制，但由于管网不完善、下游无出路、加上管理难度大，致使一些小区、单位及沿街商户将污水就近接入雨水管道。甚至为解决污水漫溢问题，排水管理部门不得不将污水人为接入雨水管，因此雨污水混流现象在多数城市普遍存在，且很严重。鉴于上述因素，为提高污水收集率和处理率，减少水体污染，各地要根据实际情况采取分流制、合流制、截流式合流制并存的排水体制。一方面通过在雨水管道入河口处修建截流井、安装逆止阀、铺设临时截污管 （这种临时截污措施可能会长期存在），达到尽快收集、截流污水的目的；另一方面通过加快完善雨污水管网建设步伐，力争污水管网100%覆盖，以进一步做好雨污水分流改造工作。

8.污水处理厂节能降耗途径

污水厂节能应主要从节省曝气量、选择高效处理技术和高效设备等方面考虑。曝气量控制的目标是根据污水处理厂的实际运行状况，按需供气，防止过量曝气，降低污水处理能耗。曝气量控制方法主要包括按程序、进水比例和溶解氧控制等。其中，程序控制是根据历史水质、水量变化特性，再由经验确定曝气量与时间的关系控制曝气量，按进水比例控制是按一定气水比，根据进水量调节曝气量。按溶解氧控制是根据溶解氧的在线监测结果和设定的DO目标值，及时调节曝气量；采用高效低耗处理技术，是通过对污水厂处理系统的经济技术分析和比较，选择适合具体污水处理厂特点的高效低耗污水、污泥处理技术。污水处理技术尽量选择以高效率、低能耗见长的生物处理工艺。污泥处理尽量选择可最大程度回收与利用能源的厌氧消化技术；污水处理厂设备陈旧、效率低是造成污水处理行业能耗高居不下的重要原因之一，为节约处理能耗，必须选用高效设备，特别是高效水泵、风机、电机、曝气装置及污泥处理设备等。

9.污水处理厂升级改造的工艺选择

污水处理厂的技术升级改造一般包括水力改造、设备改造和工艺升级改造等，其中污水处理工艺升级改造是提高出水水质的关键。通常情况下要考虑3个问题：①尽量利用原有构筑物，投资少；②工艺运行可靠，灵活性强；③处理效率高，能耗低。就处理功能而言，化学除磷、生物脱氮除磷和深度处理等工艺均可实现工艺升级改造的目的。化学除磷：在沉淀池或污水处理反应池内投加金属盐和聚合物等化学药剂，通过化学反应和凝聚作用凝聚胶体颗粒，生成沉淀物以达到强化除磷效果。生物脱氮除磷：可通过实施双污泥系统，增加反应区容积，调整反应区容积来实现。深度处理：污水深度处理升级改造措施主要包括：应用新型过滤、吸附、混凝、沉淀、气浮及消毒工艺；采用曝气生物滤池工艺；应用膜技术；应用膜生物反应器技术。

[1]张志军.邯郸市排水系统运行状况分析.中国给水排水，2009， （4）：15-18

TU992.24

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1671-3362（2011）05-0048-02

邯郸市市政污水处理有限责任公司）