潍坊滨海开发区西城雨污分流工程设计研究

毛明春，曹兴坤，马正光

(潍坊市市政工程设计研究院有限公司，山东 潍坊 261061)

我国多数城市旧城区目前存在合流制，例如：北京、上海、武汉、杭州、厦门、徐州、济南、吉林等城市在老城区基本上都或多或少的保留原有的合流管道，并将部分改为截流系统。我国《室外排水设计规范》中规定新建地区的排水系统宜采用分流制[1]，故在新建区域多采用分流制排水系统。由此多数城市形成混合排水体制。

近年来，随着城市的发展、城乡居民生活需求以及城市水环境的压力，雨污分流改造消除溢流污染的力度逐渐增大。北京随着城区和道路建设机遇将部分合流制管道改为分流制；上海部分城区一直在开展雨污分流改造工作；昆明近些年也在加大主城区小区与市政排水管网雨污分流改造举措，南京、苏州、武汉、合肥、镇江等也都进行“合改分”，以减少合流溢流污染对水体的污染程度[2]。

但受资金、时间以及老旧城区复杂环境等多重因素影响，分流改造工作困难重重，部分先行的改造节点不成系统，分流效果很难体现。同时近年环保要求的加强，分流排水体制的初期雨水污染问题也逐渐得到重视，分流改造工作困难重重，任重道远。本文以潍坊滨海开发区西城雨污分流管网改造为例，对老城区的雨污分流改造工程进行研究，提出了具体的改造方案。

1 排水现状

潍坊滨海西城区是滨海经济技术开发区的两个主城区之一，面积约10 km2，是典型的老旧城区，与国内其他老旧城区一样面临城区合流排水管网溢流污染、居住环境破旧等现象，直接影响居民生活与城市发展建设水平。

1.1 市政排水管网现状

主城区现有主、次干路15条，因建设年代较早，现状大部分道路仅在道路一侧有1根或两侧各有1根排水管道，多为合流管道、方沟，向北排入围滩河沿线污水主管道。旱季时通过污水主管道排入崇杰污水处理厂处理；汛期时，超出排水管网容量的混合污水溢流，造成溢流污染水体。

由于维护和管理不到位，很多老旧排水管网堵塞严重，部分设施损坏废弃，致使管内淤积物日渐增多，根据CCTV探测结果，管道淤积程度普遍在1/3～1/2，管道排水能力严重不足，水质无法达标。

1.2 小区排水管网现状

工程涉及市政道路多、复杂小区多，点多面广，分流改造设计方案需差异性对待。区域内小区、单位共计139处，根据建设年代、功能定位不同，排水现状主要有以下三种：

1)小区内有独立的雨水、污水管网，但末端合流/混接。

部分新建或者已改建的小区内部有相对独立的雨水、污水管网，雨水经雨水口、雨水管收集排放，小区污水经化粪池、污水管排放，但由于末端市政管网无对应分流排口，在小区内部，管网末端又合流成一条排水管网进水至管网，或小区内部存在局部混接现象，造成雨污合流。

2)小区内有独立的雨水、污水管网，部分污水管接入雨水系统中。

经调查，在西城改造区域内，很多老旧小区的居民将洗衣机放至阳台，而阳台没有配备污水管，洗衣废水直接排入雨水管中，废水中含有的洗涤剂进入雨水系统极易恶化水质。

3)小区仅有一套合流管网。

小区仅有一套排水管网，污水、雨水均经排水管网排入市政管网，个别小区在小区主路两侧设置排雨水边沟，但小区整体为雨污合流。

4)小区无排水管网。

主要集中在城中村的老式砖房区域，无排水系统。

2 改造难点

1)地下管网基础资料缺乏，改造方案受制约。

地下管网现状是雨污分流改造的前提，但多数老旧小区及市政道路下方管线繁多，因缺少系统规划，管线的管位、走向、埋深及材质等杂乱无章，加之常规的探测仪器对非金属类管道探测精度不高，现状管线的物探结果与实际状况偏差较大，改造中既要做好现状管线的保护或迁改工作，又要做好未预见管线的避让，还要保障新建管道排水通畅，对改造方案要求非常高。

2)空间不足，改造施工困难。

老旧小区一般建筑物密集，人流、车流大，内街窄巷多，且地下管线纵横交错，管道改造施工空间有限，改造方案必须考虑后期的施工方式。管道尽可能浅埋并采取临时支护措施，如槽钢、钢板桩、搅拌桩、钻孔灌注桩等。施工时也应尽可能选择小型机械，以保证能够进入场地，同时做好基坑监测和保护措施[3]。

3)初期雨水的治理。

目前国内降雨形成的径流污染，主要是合流管道在旱季时积累的面源污染物，包括路面、房屋积累的灰尘、建筑工地等，使得前期雨水中含有大量的BOD，SS，TN，TP，重金属等污染物质，雨水冲刷这些污染物后进入合流管道，随着雨水进入到受纳水体，对受纳水体造成污染。

对初期雨水的处理主要是采用收集调蓄处理，是通过建设雨水调蓄设施或充分利用现状水体或城市周边用地建设人工湿地并用作雨水调蓄和初期雨水净化。新建调蓄设施往往投资高，运行管理要求高，而人工湿地不仅能够净化初期雨水，同时能够通过湿地景观打造,实现生态环境与城市景观的同步提升。

3 设计理念

1)系统雨污分流、全面提质增效。源头小区与市政管网同步设计、实施，同步进行雨污分流改造，形成上下一体完整的城区分流排水管网，实现主城区污水系统全覆盖，提高城镇污水收集率、处理率的改造目标。

2)尊重现实差异、体现精细设计。a.原市政管网清淤利用，合理增设管网。最大化利用现有排水设施，减少改造对于现状系统的影响，降低工程投资。对现状城市合流排水系统进行全面清淤、维护并改造为污水管道使用，补建部分市政污水管道，形成城区完整污水体系，同时主路下新建雨水管道系统，实现区域雨水、污水分流。b.追根溯源、改造源头。全面排查，一小区一对策，做到精准、精细设计，尊重小区现有设施，优化排水路由、竖向，合理增设管道。结合老旧小区改造，“三供一业”改造，同步恢复小区道路等设施，解决了小区合流污水冒溢、道路坑洼破损、雨天容易积水等难题。

3)传统创新并行、丰富排水体系。研究并解决较大面积集中居住小区真空排污系统应用问题，实现复杂地下空间、狭窄改造区域的老旧小区真空排污系统建设，构建自动化排水管理系统。有效补充常规重力排水缺点，丰富现有排水体系，增强排水系统对复杂城区的适应性。

4)贯彻绿色理念、实现绿色设计。与海绵城市建设有机结合，近期实现雨污分流、远期更要“清污分流”。系统末端新设大型雨水调蓄水塘，一方面实现削峰减量、增强雨水系统排放能力，另一方面结合后期湿地建设，调蓄初期雨水，实现源头减排，真正打造水清岸绿的水系统、水生态。

4 改造方案

4.1 市政排水管网改造方案

1)原有合流管道位于人行道内，用作污水管道，原有雨水箅子封堵(或部分改接利用)，原有用户污水支管仍接入。尤其是部分沿街商户较多的路段，原有私接混接污水管道全面物探较为困难，需将原有支管全部重新挖出。可保证大部分小区现有污水系统正常运行，减少改造过程中对原有用户排水的影响。

新设雨水管道及雨水箅子，同时将小区新设雨水支管接入新设雨水主管道(见图1，图2)。

2)原有合流管道位于主路内且管径较大，两侧人行道较窄，无新设较大管径雨水空间，新设雨水主管需位于路中心敷设，影响较大。但新设小管径污水空间足够，并且原有沿街、小区等接出口较少，出口较为明确。 保留原有雨水管及雨水口，新设污水管道。将小区原接入合流管道的污水管接入新设污水管道。小区新设雨水接入原有管道(见图3，图4)。

3)混接点改造设计。精准排查现有混接点、重点改造沿街商户污水混接现象，针对不同市政道路改造方案确定改造模式(见图5，图6)。

4)清淤设计。将原有市政主管道清淤，保留利用，提升排水管网输水能力，减少不必要的管道增设，降低工程总投资。对现有管道清淤产生约1万m3的污泥进行检测、处置。经专业检测机构采样检测表明，清淤污泥不具备危险废弃物特性。结合滨海地区土壤资源匮乏等特点，污泥经干化处置，后期拟与工程弃土进行混合，作为绿化覆土或作为水泥、砖厂原材料进行资源化利用。

4.2 小区源头合流改造方案

1)成建制较大规模小区、原有雨水、污水全部混合，但空间狭窄。

采用创新性的真空排污系统，将原化粪池前的污水管道保留，新设真空排污系统将污水排出。原有系统清淤、维护、补建，作为雨水管道使用(见图7)。

真空系统为全封闭系统，避免了雨水混入、污水无渗漏，彻底实现了雨污分流。同时配监控与远程控制系统，实现了远端控制与管理，实现了智能化排水。

技术原理：建筑物内的污水通过重力管道流入真空收集装置，当收集装置中的污水到达一定水位时，触动控制器，真空阀自动打开，污水瞬间被吸入真空管网中[4]。

新建小区真空排污、市政真空排污系统，小区建筑污水管排入化粪池，经真空收集装置、真空管网、真空泵站排入下游污水主管道，最终排入污水处理厂。

系统构成：真空收集装置、真空管网、真空泵站(含真空罐、真空泵、排污泵)。

真空管道采用高密度聚乙烯PE100 mm管，压力等级PN=1.6 MPa,尺寸比SDR=11。

真空管路排水为气水混合，最大气液比为4，管路流速大，具有瞬时排水能力，管径较小。小区真空管路dn110 mm，市政真空管路dn250 mm。

真空管路纵断面为锯齿形，最小坡度取0.2%。当地面坡度小于0.2%或向上时采用锯齿形提升，设置提升井。

真空管道真空负压-70 kPa～-80 kPa，压力变化不超过5%。

2)成建制较大规模小区、原有雨水、污水全部混合，空间较大。

新建雨水系统接入市政管道，原有合流管道作为污水管道(见图8，图9)。

3)个别小区建设年代较新，小区内已分流，仅末端混接入市政合流管网。

仅将末端雨污混接处进行改造，使雨污水管道对应接入市政雨污系统中(见图10，图11)。

4)小区建筑物原有阳台废水排放改造。将原雨水立管改为污水立管使用，同时沿建筑周围新建污水管网系统，将原雨水立管的末端接入该污水管网中。为避免屋面雨水通过原有立管进入新建的污水系统中，需新建雨水立管系统，顶端与原雨水口的吊管相连，末端接入现状雨水管道中[5]。

4.3 末端调蓄+湿地

在梳理滨海开发区现状水环境问题的基础上，以城区雨污分流为主，并结合生态治理的改造措施，通过“源头削减、城区雨污分流、末端人工湿地净化处理”的系统处理模式，从源头、过程、末端三种层次对水污染进行控制，对片区污水、初期雨水系统治理，提升城市水环境，推进生态文明建设。

4.3.1 调蓄水体

充分利用现状空置土地资源，清淤、整形原有片区北部废弃水塘，消除原有水池堆放垃圾、淤泥等带来的脏乱环境，共整治现有水塘13万m2，调蓄水量约10万m3。对分流雨水管道进行调蓄，增强城区雨水排水系统能力。调蓄水体经自然下渗，补充地下水。

4.3.2 生态湿地

践行“绿水青山就是金山银山”发展理念，结合城区雨污分流，将北部片区整治为生态湿地，打造成北方缺水地区初期雨水生态处理的工程示范+滨海盐碱地环境下湿地净化、生态修复与城市排涝的结合生态典范。

结合占地情况，将区域规划为调蓄排涝区、水质净化区、生态涵养区、休闲景观区等若干单元，集水质净化、生态修复、环保科普、城市防涝于一体。

1)人工湿地设计进水水质。

2)人工湿地设计出水水质-主要出水指标达到《地表水环境质量标准》Ⅳ类水。

3)工艺流程：生态滞留塘+提升泵站+多级潜流人工湿地+多级表流人工湿地。

其中：雨水调蓄容积15万m3(占地约5.33 ha)；人工湿地处理规模2万m3/d(8 ha潜流湿地+33.33 ha表流湿地)；综合提升泵站(含雨水排涝)5 m3/s。

4)工艺介绍(水质净化)。

雨水预处理：采用生态滞留塘对湿地进水(初期雨水等)SS、悬浮物等进行沉淀去除；多级潜流人工湿地：通过潜流湿地的多级串联与并联运行，将湿地出水基本处理合格；表流人工湿地：通过亲水面的布设结合景观设施的设计,将生态涵养与景观美化相结合。

4.4 注意事项

1)雨污分流改造前，必须充分调查区域内的现状排水系统情况，确定污水源，对污水排向做到有效控制，慎防出现由于调查不足导致改造后再次雨污混接现象[6]。

2)改造方案应系统考虑，局部改造难度大时，可设置雨水倒虹、污水提升等措施，实现雨污分流目标。

3)区域内个别难以改造的小区域，通过在接入市政管道的出口位置设置截流井，旱天对污水截流，防止进入雨水系统[7]。

4)雨污分流改造过程中，为保证施工期间周边居民生活污水正常排放，必须做好上游污水导流，提前将原有保留用作污水的管道及化粪池清空，和新建污水管道一同作为临时污水调蓄设施，并配备应急处理预案。

5 结语

雨污分流改造是一个大命题，同时也是一个“针线活”，是提升城区生活品质的重要组成部分。依托潍坊滨海开发区西城雨污分流工程项目，详细阐述了整个工程的设计理念与设计方案，通过源头改造、市政管网改造、末端调蓄、生态湿地等多方式并行实施，系统实现了区域雨污分流，解决了传统合流改造项目中，小区与市政管网改造不同步、不彻底带来的效果差等难题。