老城區(qū)排水系統的改造設計

老城區(qū)排水系統的改造設計

城市排水系統是城市基礎設施建設的重要組成部分，主要由給排水網絡和污水處理廠組成，承擔著防洪、排水、廢水收集和輸送的責任。城市排水系統是城市雨水排放、水污染控制和水生態(tài)環(huán)境保護體系中的重要環(huán)節(jié),更是城市“吐故納新”的生命保障。隨著城市化的快速發(fā)展,排水系統在社會可持續(xù)發(fā)展中起著越來越重要的作用。目前我國眾多城市已經興建或正著手籌建集中污水處理廠及配套管網收集系統。這些城市,除開發(fā)區(qū)及一些新建區(qū)采用雨、污分流排水體制外,其余地區(qū)大都采用舊合流制排水灌渠系統,通過直排式合流灌渠,將雨水和生活污水就近排入城市水體,污水造成水污染。因此,要興建城市污水治理工程,必須對老城區(qū)舊合流制排水管渠系統進行改造。1老城市的污水管道網絡建設1.1截流個數與水環(huán)境質量水環(huán)境質量水環(huán)境質量水環(huán)境質量水環(huán)境質量水環(huán)境質量水環(huán)境質量水環(huán)境質量水環(huán)境質量水環(huán)境質量水環(huán)境質量水環(huán)境質量水環(huán)境質量水環(huán)截流倍數是表示系統截流能力的一個重要參數,截流倍數是指合流制系統中,被截流的部分雨水量與晴天污水量的比值。截流倍數的大小直接關系到合流制排水系統雨天溢流水量的大小,是合流制排水系統截流改造中的重要參數,它的大小對截流改造工程的環(huán)境效益、建設投資以及運行成本均起著決定性作用。因此開展該方面的研究具有重要的理論與工程實用價值。截流改造工程中截流倍數的合理選擇,需要分析截流倍數與受納水體水環(huán)境質量之間的定量關系。一般來說,對于截流倍數的取值,大則環(huán)境效果好;小則相反。但是當截流倍數超過一定值之后,再增大截流倍數,其對水環(huán)境質量的改善作用將會變得很微弱。國內對截流倍數研究已取得一定成果。洪嘉年,王敬東,林家森等分別針對具體工程給出了不同截流倍數時的雨天混合污水的溢流次數、溢流水量,進而跟距受納水體的水環(huán)境要求,選定某一個合適的溢流次數、溢流水量,推出工程所需的截流倍數。王文遠分析了國內外大城市的截流倍數后,認為中國截流倍數可采用1.0~3.0,在設計時應綜合考慮各因素,經具體計算后確定。對比國內外各城市的截流倍數的取值,會發(fā)現存在很大差異,國外部分取值情況是:日本截流倍數取2.0;英國習慣采用5.0;德國按最大日旱季污水量設計時,截流倍數取3.0;美國采用1.5~5.0。中國部分城市采用情況:沈陽取2.0,天津取3.0~5.0,上海地區(qū)取2.43~2.63,香港、廣州、東莞等地取1.0,北京取1.0~2.0,重慶取3.0,昆明取2.5~3.0;另外,深圳地區(qū)由于人口密度大,雨量豐富,截流倍數多采用2.0。因此,在綜合考慮各因素的基礎上,經具體計算后確定,中國各地區(qū)的截流倍數根據實際情況去1.0~3.0。1.2截污工藝的局限性傳統的截流井設置在合流管道排放口,通常位于截流干管和合流排水管的相交處,為兩管共用井由傳統布置形式的截流井工況來看,截流井集截污轉輸、溢流等功能于一體,存在一定的局限性:(1)截污效果差;(2)截流污水水質所受影響、變化大;(3)截污量難以控制,截流井內水流條件較差。針對傳統截流井布置形式的不足,目前多采用改進型截流井。這種布置形式不但避免了傳統截流井布置形式帶來的不利影響,同時由于截污干管與截污支管的相對獨立,使得每個截流井均能靈活地進行限流、調控、維修及管理,對截流水量、水質也能進行有效控制。1.3截流量水質分析準確控制截流量,直接影響污水廠提升泵房的規(guī)模及設備選型,如果截流井設計不合理,實際截流量有可能大于設計流量,將導致泵房超負荷運行,甚至淹沒泵房。大多數工程截流量控制是通過溢流堰來實現的,根據溢流水量對溢流堰進行設計。溢流量的計算公式。式中Qy為溢流水量;Qc為合流水量;Q為截流水量;Qh為旱季污水量;n0為截流倍數。由式(1)、(2)可知截流量Q不受雨水量的影響,其值可視為定值;而合流水量Qc和溢流水量Qy則受雨水量的影響較大,在實際工程中很難對其準確控制。科學的做法是根據截流量Q值確定截流喉管管徑及坡度,同時進行流量校核。1.4截流井及鴨前閥如果截流井的溢流管管底低于設計的洪水位或潮水位時,為了防止河水或漲潮海水倒灌進入截流井,需采取措施進行防倒灌。目前,應用較為理想的防倒灌措施是采用在溢流管排放口加裝橡膠止回閥。橡膠止回閥又名“鴨嘴閥”,其工作原理是水流經過閥門且水壓大于閥外水壓(水壓差多為1kPa左右)時,鴨嘴閥打開;當流量或壓力增大時,鴨嘴閥的開啟幅度越大,可容許較大的固體經過;當水流停止或閥外水頭大于閥內水頭時,反壓力會把鴨嘴閥壓緊,防止水體回流?！傍喿扉y”可安裝在截流井內,也可裝設在溢流管的排放口,該類型的閥門為純橡膠結構,無機械構件,且有水頭損失小、耐腐蝕、使用壽命長(25~50a)、無需維修等優(yōu)點;同時該閥門安裝簡單方便,不易堵塞,即使其周圍有砂石、瓦礫等也能正常啟閉。因此該閥門廣泛用于城市污水截流管網及城市排澇系統中。從目前實際工程的應用情況來看,該閥止水效果較好,但多為進口產品,價格高,若在工程中大面積采用,則工程投資較大。2渠內排水及排水系統的加固雖然《室外排水設計規(guī)范》(50014-2006)中明確了分流制是較優(yōu)的排水體制,但在老城區(qū)的管網改造中,要具體問題具體分析。針對老城區(qū)排水管網改造中存在的問題,建議改造措施如下:(1)對直排式合流制老城區(qū)進行改造,要根據老城區(qū)特定進行。對于街道較寬,實施比較容易的城區(qū),要一步到位改造為分流制。對于地方街道比較狹窄,地下管線較多,實施起來比較困難的城區(qū),可以先將合流制改為截流式合流制,結合老城改造和道路逐步實施排水系統分流制改造。具體措施有:第一,對有溝渠的地方,沿溝渠敷設污水截流管道,溝渠內除汛期發(fā)生溢流外不再流淌污水。然后新建以溝渠為主干線的雨洪排水系統,結合道路新改擴建工程,敷設街道雨水管網,并按系統逐年完善;最后封堵所有截流管道上的溢流口,把現有的合流管網直接轉為污水排水系統,從而形成完善的雨污分流制排水系統。第二,原來已鋪設管道的地方,逐步敷設新的管道做為雨水管道,最終實行雨污分流。(2)已改造為截流式合流制的城鎮(zhèn),可以分期分區(qū)逐步改為分流制。第一,配合市政建設進行改造。即路鋪設到哪,管道就鋪設到哪,在道路改造擴建中,把污水管道系統建設同時納入議程。第二,充分利用城區(qū)的建設,在城市建設過程中做好規(guī)劃,新建設的樓盤或小區(qū)預先鋪設雨污分流改造時可以直接接入市政管道。第三,配合老城區(qū)改造進行鋪設。第四,由于條件不允許,無法建設污水管道系統的街道或小區(qū),可把合流管當做污水管,直接將合流管接入污水管道系統。在以后的改造中再鋪設多一條雨水管道。(3)排水管網的建設。中國不少城市和地區(qū)往往只把污水處理廠作為重點工程對待,而忽視與之配套的污水管網的建設。目前,城市排水系統存在的主要問題是污水處理廠按計劃建成投產,而污水管網卻只建了部分干管,由于資金短缺、拆遷量大等原因造成支管未建或支管與主管連接不上。這一方面造成了污水廠的處理水量不足,另一方面使大量的污水仍直接排人受納水體污染環(huán)境。因此,應把排水管網的建設與污水處理廠的建設作為一個整體,同步實施。(4)要做好排水的統一規(guī)劃,加強排水管網的維護,完善排水資料的收集。建議由建設部門結合城市規(guī)劃對本區(qū)域的排水做一個長期的規(guī)劃,同時做好資料的收集,結合現有排水管網系統檔案,建立城鎮(zhèn)排水管網地理信息系統(GIS)。排水公司要加強對排水管網的維護,特別是對錯接亂接的檢查、管道的清淤及管道破損修復等日常維護。3