淺談東莞清溪鎮(zhèn)污水管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)

孔德英

（深圳市鐵漢生態(tài)環(huán)境股份有限公司，廣東 深圳 518054）

污水管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)水利設(shè)施，它在城市污水排放中起著非常重要的作用。相關(guān)部門要高度重視其建設(shè)，努力做好污水管網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)工作，采取科學(xué)的計(jì)算方法建設(shè)污水管網(wǎng)[1]。

1　工程概況

清溪鎮(zhèn)位于廣東省東莞市東南部，是東莞、惠州、深圳三市的交匯點(diǎn)，東鄰深圳及惠州，距深圳38 km，距惠州市50 km，南接鳳崗鎮(zhèn)，西連塘廈鎮(zhèn)，北毗樟木頭鎮(zhèn)。

隨著清溪鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，區(qū)域城市化進(jìn)程加快、人口持續(xù)增多，人們對城市的排水提出了更新、更高的要求。為適應(yīng)新時(shí)期社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展，清溪鎮(zhèn)需盡快建立和完善與城市發(fā)展相適應(yīng)的城市排水體系，做好管網(wǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)勢在必行。

2　污水處理設(shè)施規(guī)劃

2.1　建設(shè)規(guī)模

根據(jù)污水量預(yù)測、污水處理率、污水處理廠模塊化設(shè)計(jì)等因素復(fù)核污水處理廠總體規(guī)模，合理確定分期建設(shè)規(guī)模。根據(jù)本次規(guī)劃確定的污水處理率要求，清溪鎮(zhèn)近期（2020年）污水處理率達(dá)90%，遠(yuǎn)期（2030年）污水處理率達(dá)到95%。按照片區(qū)污水量分配方案、污水收集率和全鎮(zhèn)污水總量，確定污水處理廠建設(shè)規(guī)模，如表1所示。

表1　清溪鎮(zhèn)各污水處理廠建設(shè)規(guī)模一覽表

長山頭污水處理廠現(xiàn)狀規(guī)模為7萬m3/d（其中5萬m3/d已投入運(yùn)行，2萬m3/d尚未投產(chǎn)），近期需擴(kuò)建3.9萬m3/d，規(guī)模達(dá)10.9萬m3/d；遠(yuǎn)期需擴(kuò)建2.2萬m3/d，總規(guī)模達(dá)到13.1萬m3/d。

廈坭污水處理廠現(xiàn)規(guī)模為5萬m3/d，近期需擴(kuò)建7.3萬m3/d，規(guī)模達(dá)12.3萬m3/d；遠(yuǎn)期需擴(kuò)建2.5萬m3/d，總規(guī)模達(dá)到14.8萬m3/d。

2.2　污水處理工藝

清溪長山頭污水處理廠目前采用FABT工藝，廈坭污水處理廠采用A2O微曝氧化溝工藝，為了維持污水處理廠建設(shè)管理的延續(xù)性，擴(kuò)建部分推薦仍然采用原設(shè)計(jì)工藝。

鐵場村污水處理站主要處理的是農(nóng)村居民生活污水，農(nóng)村生活污水來源受季節(jié)的影響，在不同時(shí)期變化幅度較大，因而污水水量和水質(zhì)的變化也較大，尤其水量變化的幅度比水質(zhì)的變化更大.因此，所選污水處理工藝對水量和水質(zhì)的變化，必須要有較強(qiáng)的適應(yīng)性。同時(shí)，污水處理工藝的選擇，必須把脫氮除磷效果作為重要指標(biāo)考慮。

從農(nóng)村發(fā)展對環(huán)境的要求、農(nóng)村實(shí)際經(jīng)濟(jì)狀況考慮，人們應(yīng)當(dāng)選擇技術(shù)先進(jìn)、成熟、管理方便、運(yùn)行費(fèi)用低、投資省的處理工藝。

綜上所述，從處理效果、占地面積、主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、對水量水質(zhì)變化的適應(yīng)性、實(shí)際規(guī)模需求、廠址的地形限制等各項(xiàng)因素綜合考慮，相對而言，采用復(fù)合生物濾池工藝比較適合鐵場村污水處理站工程。

3　污水管網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)

3.1　污水管網(wǎng)平面布置原則

（1）截污次支管按遠(yuǎn)期污水量一次性設(shè)計(jì)，管徑按遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)流量確定；僅考慮市政道路的截污次支干管道布置，不考慮工業(yè)企業(yè)內(nèi)及住宅小區(qū)內(nèi)污水管的設(shè)計(jì)；通過次支管網(wǎng)的建設(shè)提高污水收集率，并結(jié)合現(xiàn)狀盡可能地考慮雨污分流，盡量將污水管向合流制管渠的上游延伸，收集從住宅小區(qū)和工業(yè)區(qū)排出的分流制污水。

（2）截污次支管的布置要遵循污水主干管網(wǎng)的系統(tǒng)布局及服務(wù)區(qū)劃，力求符合各主干管的排水要求；優(yōu)先考慮隨城市新建、改建以及擴(kuò)建道路建設(shè)，結(jié)合河涌整治而同步敷設(shè)污水管道；優(yōu)先考慮主干管網(wǎng)附近污水管道的布設(shè)，將已建污水管網(wǎng)接入主干管網(wǎng)，以盡快發(fā)揮已建污水管網(wǎng)的效益；優(yōu)先考慮將新建城區(qū)或分流制區(qū)域的污水接入主干管網(wǎng)[2]。

（3）由于截污次支管工程投資有限，要提高污水收集率，近期要重點(diǎn)收集集中排水用戶的污水，包括政府機(jī)關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、酒店、住宅小區(qū)（農(nóng)民公寓）、企業(yè)等；近期在附近道路鋪設(shè)污水管，再由企事業(yè)單位將本單位內(nèi)污水管自行改道接入污水管。

（4）對于近期沒有條件實(shí)施雨污分流的排污口，應(yīng)考慮對其進(jìn)行截污；截污次支管的布置要充分考慮“三舊”改造，配合區(qū)域改造進(jìn)度，預(yù)留好污水管道的接口，使以往污水難以收集的舊城區(qū)、舊村莊納入污水管收集范圍；對于現(xiàn)狀道路較寬、污水管建設(shè)條件較好的路段，近期可以收集到污水的應(yīng)鋪設(shè)污水管。

（5）管道布置力求符合地形變化趨勢，順坡排水，盡量采用重力形式，避免提升；管道的鋪設(shè)線路應(yīng)避免迂回往復(fù)，力求水力流暢，用最短的行程送入主干管網(wǎng)或污水處理廠，使投資效果最佳。

（6）近期管道應(yīng)敷設(shè)在已建道路或即將實(shí)施的道路上，盡量不要布置在遠(yuǎn)期規(guī)劃（尤其是已建成區(qū)）或繁華而狹窄的道路上；對升級改造或新建道路上的污水管網(wǎng)，要從規(guī)劃的角度出發(fā)留足預(yù)留接入的檢查井，避免上、下游管道接入時(shí)破壞已建道路，造成重復(fù)建設(shè)和浪費(fèi)；管道布線除應(yīng)符合排水工程相關(guān)要求外，還應(yīng)滿足市政基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)規(guī)劃和法規(guī)的要求，合理處理交叉區(qū)域的管道布置，以充分利用日益狹窄的城市公用空間。

3.2　污水管網(wǎng)豎向規(guī)劃

污水次支管網(wǎng)豎向規(guī)劃，應(yīng)在滿足各排水用戶的接入及與主干管順利銜接的情況下，盡可能減少埋深，以降低工程投資。除應(yīng)滿足《城市工程管線綜合規(guī)劃規(guī)范（GB50289-2016）》，還要考慮以下幾方面的要求：

（1）在不受截污主干管高程影響的區(qū)域，為避免其與其他地下管線（特別是雨水管）交叉時(shí)相碰，污水次支管起點(diǎn)覆土控制在2.0 m左右；在受截污主干管高程影響的區(qū)域，以接入點(diǎn)高程反推上游污水次支管起點(diǎn)埋深，但管道埋深應(yīng)滿足排水用戶接入的要求。

（2）充分利用地形地勢，采用合適的管徑及坡度，減小管道埋深，以降低工程投資，管道最小坡度應(yīng)滿足管道自清要求；污水次支管道的高程應(yīng)滿足順利接入主干管的要求，盡量避免使用中途提升泵站。

（3）污水次支管道的高程應(yīng)滿足沿途排水用戶的接入要求，并能順利截流排污口；在污水管道不可避免與河涌、溝渠相交叉時(shí)，應(yīng)盡量從河涌、溝渠底部穿越，管頂覆土不小于1.0 m，滿足抗浮要求；當(dāng)?shù)厮块T有具體要求時(shí)應(yīng)從其要求，但應(yīng)盡量避免采用倒虹吸管；污水系統(tǒng)應(yīng)滿足與規(guī)劃雨水系統(tǒng)、排洪管渠的交叉豎向要求，污水管與雨水管渠的凈距不小于0.2 m。

3.3　污水管網(wǎng)水力計(jì)算

3.3.1設(shè)計(jì)流量

污水主干管按遠(yuǎn)期規(guī)模一次性設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)期采用30%合流制和70%分流制的混流系統(tǒng)。管道設(shè)計(jì)流量由以下三部分組成，并預(yù)留適當(dāng)發(fā)展余地：

（1）污水量（設(shè)計(jì)生活污水量和設(shè)計(jì)工業(yè)廢水量）。污水量按單位建設(shè)面積比流量乘匯水面積計(jì)算。

（2）截流的污（雨）水量。截流的雨水量根據(jù)該段管道所處區(qū)域分流制比例計(jì)算，總體上為污水量的40%。根據(jù)我國現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2006）有關(guān)合流水量一節(jié)中規(guī)定，截流井以后管段的流量Q′應(yīng)按式（1）計(jì)算：

式中，Q′為截流井以后管渠的設(shè)計(jì)流量，L/s；n0為截流倍數(shù)；Qdr為截流井以前的旱流污水設(shè)計(jì)流量，L/s；Q′s為截流井以后匯水面積的雨水設(shè)計(jì)量，L/s；Q′dr為截流井以后的旱流污水量，L/s。

3.3.2地下水滲入量

地下水滲入量按污水量的10%計(jì)算。

3.3.3水力計(jì)算與校核

根據(jù)遠(yuǎn)期收集污水量、規(guī)劃建設(shè)用地面積進(jìn)行比流量計(jì)算，依據(jù)此數(shù)據(jù)進(jìn)行管段設(shè)計(jì)污水流量計(jì)算。清溪鎮(zhèn)按污水收集量為27.91萬m3/d，規(guī)劃建設(shè)用地面積為5 046.57 hm2計(jì)算，平均面積比流量為0.64 L/（s·hm2）。管徑按照遠(yuǎn)期合流污水量確定，以旱季污水量進(jìn)行流速校核。在計(jì)算時(shí)，總體上按照全鎮(zhèn)30%合流制和70%分流制的原則，但局部應(yīng)根據(jù)管段所服務(wù)片區(qū)的現(xiàn)狀和規(guī)劃情況，進(jìn)行合流制比例調(diào)整。經(jīng)復(fù)核，清溪鎮(zhèn)現(xiàn)已建污水主干管及次支管的過水能力均滿足遠(yuǎn)期收集污水量的要求，雖然本次規(guī)劃截流倍數(shù)采用2，增大一倍，但原管道設(shè)計(jì)經(jīng)已為清溪鎮(zhèn)未來發(fā)展預(yù)留一定余量。例如，根據(jù)水利計(jì)算復(fù)核，遠(yuǎn)期長山頭污水處理廠管網(wǎng)末端設(shè)計(jì)污水流量為3 256.44 L/s，現(xiàn)主干管管徑為DN1400，實(shí)際流量為3 505.91 L/s，滿足設(shè)計(jì)過流要求；遠(yuǎn)期廈坭污水處理廠管網(wǎng)末端設(shè)計(jì)污水流量為2 622.61 L/s，現(xiàn)主干管管徑為DN1500，實(shí)際流量為2 905.98 L/s，滿足設(shè)計(jì)過流要求[3]。

4　結(jié)語

根據(jù)東莞清溪鎮(zhèn)的實(shí)際情況，按流域、地形、地勢，統(tǒng)籌安排，從建模規(guī)模、處理工藝等方面，再結(jié)合水力計(jì)算和校對，對污水管網(wǎng)進(jìn)行綜合的優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣才能有效地提高區(qū)內(nèi)污水管網(wǎng)的覆蓋率、排放率，逐步實(shí)現(xiàn)水資源的有效利用，使區(qū)內(nèi)污水排放科學(xué)化和制度化，促進(jìn)污水管網(wǎng)事業(yè)的健康快速發(fā)展。本規(guī)劃使清溪鎮(zhèn)達(dá)到排水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保護(hù)區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活安全，為鎮(zhèn)區(qū)的建設(shè)提供安全保障。