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摘要:针对目前我国村镇污水收集系统的发展现状,对污水收集系统的设计要点进行论述,分析设计中应注意的关键要点及设计思路,为后期村镇污水收集系统设计工作提供参考。
关键词:村镇;污水收集系统;设计要点
一、我国村镇污水处理现状
党的十八大以来,国家把生态环境保护提高到了前所未有的高度。2015年,国务院印发《水污染防治行动计划》(即“水十条”),中央财政累计安排农村节能减排专项资金315亿元,支持全国7.8万个建制村开展环境综合整治,支持村数量占全国建制村总数的13%。《全国农村环境综合整治“十三五”规划》提出,到2020年新增完成环境综合整治的建制村13万个,累计达到全国建制村总数的三分之一以上。2015年,住建部提出到2035年我国农村污水处理率达到70%;到2040年,90%的村镇建立完善的排水和污水处理的设施与服务体系。这一系列政策支持给环境保护产业带来了前所未有的机遇和挑战。目前,我国村镇污水治理仍处于初步发展阶段,村镇污水收集系统覆盖率远低于县城,村镇污水收集系统普遍为雨污合流制[1];一些已建或在建污水收集系统的村镇,污水主干管敷设覆盖范围小,污水支管和接户管的建设严重滞后,污水收集率低。污水管网渗漏和外来水(雨水、地下水等)稀释,导致管网内污水污染物浓度偏低,增加了后续污水处理的难度。村镇污水治理的关键在于污水收集系统的建设,而好的建设来源于合理的设计。村镇污水管网的设计不同于城市污水管网设计,城市污水管网设计中涉及的相关规划较为完善,且管网的建设基本与道路建设同步,而村镇污水管网基本无雨污水专项规划,只能根据现场踏勘,结合当地用水排水现状综合确定。因此,在目前村镇污水专项规划较少、排水现状复杂、村镇地形千差万别的情况下,如何做到设计全面、合理,得到与现场充分契合的设计成果[2],优化村镇污水收集系统的设计,给施工、运营和后期维护带来便利,这一系列问题形成了新的研究课题。
二、村镇污水收集模式的选择
合理选择排水体制,是村镇污水收集系统设计的重要问题,它不仅影响污水收集系统的设计施工和运维管理,决定了工程建设投资和运营维护费用,而且对村镇的规划和环境保护产生深远影响。排水体制选择,需要从环境保护、基建投资、工程施工等方面综合比较,充分考虑村镇特点,既要坚持可持续发展方针,满足保护环境与生态的要求,又要具有可操作性[3]。对于新建居民区和条件具备的已建居民区,建议采用完全分流制,同时优先实施污水管入户以保证污水有效收集;对于成片聚集不具备分流条件的老旧居民区,则应结合镇区发展规划,近期采取截流式合流制的过渡方案,待远期街道改扩建再改造为雨污分流制系统。受地形和户型复杂性限制,应采取现场确定入户管的敷设位置和数量,边设计边施工的方式。
三、现场踏勘与基础资料搜集
进行设计前,需要进行详细的现场踏勘,与当地政府、业主部门充分对接,搜集了解现状信息,包括排水体制、污水收集系统位置与走向,人口分布与用水情况,污水处理设施处理规模与进出水水质水量,地质条件,施工条件,交通条件。对区域内与排水相关的基础资料进行搜集,包括已建、在建和规划阶段的所有资料,主要有规划资料、地形资料、地质资料、已建工程资料。
四、系统定线方案的确定
定线前需与项目业主确认工程管网敷设范围,根据地形地势、居民分布情况、污水处理厂位置确定排水区界,划分排水区域,拟定污水干管及主干管的路线,合理敷设其他支管网。既要保证管线两侧污水能顺利接入污水干管,又要保证管线尽量顺坡接入主管或污水厂,减少甚至避免逆坡情况的出现,减小埋深、节省投资。
五、设计要点
1.管位确定
在乡镇街区区域内,污水管网平面定位可参照城市,依据综合管线规划和相关规范执行。在无专项规划要求的情况下,以方便污水收集和管道施工为布管原则;在未形成街区的情况下,应根据居民排水方式,选择在沿街住户门前或屋后布管;在住户相对分散的农村区域,管道布设应能收集各户污水,建议沿已有道路或者路边边沟敷设,尽可能少占用耕地。结合工程实际经验,在南方建设污水管网,管位优先考虑绿化带,其次考虑人行道、非机动车道;而在北方,由于绿植移栽成活率较低,管位优先选择人行道、非机动车道,减少对绿化带的破坏。
2.埋深控制与泵站设置
污水管网的埋深主要影响因素为地形,设计中应充分利用地形,在整个排水区域较低点设置污水主干管,便于支管污水自流接入,污水主干管起点埋深控制既要考虑收水范围与远期管网建设,又要考虑避让其他管线,综合考虑可设置在1.8~2.0m左右;当埋深超过一定深度时,施工困难增大且造价增高,需考虑设置中途提升,中途泵站的设置需根据地质条件、现场情况等因素进行方案比选论证。
3.管材选择
常用的市政污水管道的管材主要有传统的钢筋混凝土排水管、金属管、塑料管等,以及在传统的塑料管基础上通过工艺技术改进产生的如HDPE管、钢带增强聚乙烯螺旋波纹管等新型塑料管材。管材的选取与埋深、施工方式、管道规格、地质条件、工程投资等因素密切相关,选择时需充分结合实际条件选取。目前,项目中应用较多的是HDPE管、UPVC管、钢筋混凝土管以及钢管。HDPE双壁波纹管主要用于开挖施工且埋深≤3.5m的情况,埋深较深或顶管施工采用钢筋混凝土管,UPVC管主要用于接户管,钢管主要用于一体化提升泵站后端压力管。各类管材均需要做好防腐措施。
4.检查井类型选择
常用的污水检查井主要有砖砌井、现浇混凝土井、混凝土模块井、预制装配式检查井、预制塑料检查井,在工程设计中,需根据地方标准图集、地质条件、材料供应情况等综合确定。预制塑料检查井和砖砌检查井应用范围较小,砖砌检查井主要用于无地下水且污水管径较小的情况,预制塑料检查井主要用于小区支管网与接户管,不能敷设于车行道下方;现浇混凝土井、混凝土模块井、预制装配井应用范围较广,但预制装配井和混凝土模块井不能用于沉井施工方式。
5.接户管的设计
接户管即住户排水点与污水主干管或支管之间的连接系统,包括接排水管、检查井、化粪池等设施,用于收集住户庭院的污水,其敷设方式应考虑居民的生活习惯、风俗文化、庭院布局、污水处理方式等因素。宜将厕所粪便污水与厨房污水、洗涤洗浴污水分开收集,厕所粪便污水首先排入化粪池,再流入排水管;厨房和洗浴污水可直接进入污水管,宜在厨房下水道前安装防堵漏斗,浴室设置毛发过滤网,出庭院前设置检查井和格网。村镇污水收集系统的设计排水管径不宜低于DN100,坡度不宜低于5‰。
六、结论和建议
通过对村镇污水收集系统设计中存在的问题及要点进行总结与探讨,得出以下结论:设计中主要关注的要点为基础资料的收集、现场踏勘定线、系统计算设计;其中系统设计计算需根据地区实际情况选择合适的用水定额,结合地形地势控制埋深和坡度;通过方案比选,合理设置泵站位置;管材、检查井类型的确定需根据地区地质条件和地方标准确定。通过总结以及工程实践,提出以下几点建议:地区政府宜推进村镇的雨污水专项规划,用规划指导设计和施工,使污水收集系统建设与地区发展协调;施工单位在施工前需严格进行图纸会审,设计单位做好施工前技术交底工作,建设单位和监理单位需做好施工质量监督和验收;界定相关部门的管理职责,要求县(市)区及开发区职能部门加强污水管网的运维监管,强化对运营单位的管理。
参考文献
[1]王晓昌.袁宏林.小城镇水污染控制与治理技术[M].北京:中国建筑工业出版社,2016.
[2]王俊安,魏维利,潘华崟,等.村镇污水处理系统设计与工程实践[J].给水排水,2017,53(11):33-38.
[3]文一波.中国村镇污水处理系统解决方案[M].北京:化学工业出版社,2016.
作者:刘霞 宫政 解东 邹稳 缪雨乘 单位:安徽国祯环保节能科技股份有限公司