安徽歙縣金灘村污水收集管網(wǎng)工程設(shè)計(jì)

楊 陽(yáng)，王玲玲，奚姍姍，王 猛，黃 瑞，曹 蕾，袁軍成

（1.安徽環(huán)境科技股份有限公司，安徽合肥230001；2.合肥師范學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，安徽合肥230001；3.安徽省通源環(huán)境節(jié)能股份有限公司，安徽合肥230001；4.安徽建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院，安徽合肥230001；5.旌德縣住房和城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)，安徽 宣城242600）

近年來(lái)隨著政府資金投入和人類環(huán)保意識(shí)的提高，城市和縣鎮(zhèn)的居民生活污水收集和處置工程發(fā)展迅速，污水處理率達(dá)到80%以上。但是在地勢(shì)偏遠(yuǎn)、交通不便、經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū)，尤其是山區(qū)，該項(xiàng)工作的開(kāi)展力度還不夠，相當(dāng)部分的居民生活污水未經(jīng)有效收集和處理就近直接排入溝渠、水塘、湖泊等，導(dǎo)致下游水體水質(zhì)惡化，對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成了一定破壞。

1 項(xiàng)目背景

歙縣位于安徽省黃山市，面積2 122 平方公里，接壤浙江，新安江部分干流貫穿境內(nèi)。項(xiàng)目資金來(lái)源為新安江生態(tài)保護(hù)資金，由浙江省財(cái)政撥款，安徽歙縣新安江保護(hù)局和環(huán)境保護(hù)局建設(shè)。

本項(xiàng)目對(duì)歙縣沿江流域的九個(gè)村鎮(zhèn)實(shí)施污水收集管網(wǎng)和終端建設(shè)工程，本文選取其中地形特點(diǎn)比較鮮明的一個(gè)中心村——金灘村，做設(shè)計(jì)方案介紹。

2 給排水現(xiàn)狀

通過(guò)政府的農(nóng)村安全飲水工程，金灘村居民自來(lái)水普及率達(dá)到90%以上。管網(wǎng)沿著主次干道環(huán)狀向居民供水，自來(lái)水的主管管徑為DN 100，各個(gè)支管管徑為DN 20～DN 50。居民的生活水平較高，室內(nèi)給水設(shè)施比較普及，家中常規(guī)的用水和衛(wèi)生設(shè)備都比較齊全。在衛(wèi)生器具方面，馬桶、淋浴器、盥洗盆等已成為每個(gè)家庭最基本的衛(wèi)生設(shè)備。居民的日常生活用水主要用于餐飲、洗滌、洗澡等。目前村內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一的排水系統(tǒng)，且排水體制為雨、污合流制。生活污水順地勢(shì)直排匯入新安江，村內(nèi)未建污水處理終端。

3 污水收集系統(tǒng)重難點(diǎn)分析

（1）金灘村地勢(shì)高差大，陡坡多

金灘村依山順勢(shì)而建，村民房屋沿山路布置，高低有別，最高點(diǎn)黃海高程121.4，最低點(diǎn)黃海高程104.2，高差近20 米，一定坡度的落差有利于管道淺挖，但是落差過(guò)大則需要考慮水流的消能措施。

（2）地質(zhì)多為山體巖石，施工開(kāi)挖難度大

部分房屋、道路建在山體巖石之上。根據(jù)地勘報(bào)告，地質(zhì)結(jié)構(gòu)多為粉砂和千枚巖，與常規(guī)軟質(zhì)基土相比，開(kāi)挖難度較大。

（3）居民房屋間距小，機(jī)械開(kāi)挖受影響

村民房屋布置不整齊，間距較小，一般巷道不足2米寬，常規(guī)機(jī)械開(kāi)挖很難實(shí)施，需進(jìn)行人工電鎬開(kāi)挖，施工效率受影響。

（4）地勢(shì)高低起伏不平，純重力收集無(wú)法實(shí)現(xiàn)

金灘村居民住宅整體沿004 縣道兩側(cè)布置，兩端高，中間低，純重力收集系統(tǒng)收集污水需建提升泵站，運(yùn)行成本高，且對(duì)周邊居民有噪音影響。

（5）存在雨污合流明渠，改造難度大

經(jīng)調(diào)研，部分居民住宅臨明渠而建，污水管埋入水渠側(cè)壁，日常生活污水與山水、雨水混合，經(jīng)明渠排入新安江內(nèi)。渠內(nèi)污水管不具備雨污分流改造條件。

（6）考核標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，管網(wǎng)覆蓋率要求達(dá)到90%

依據(jù)項(xiàng)目中標(biāo)合同要求，工程實(shí)施完成后，中心村內(nèi)90%以上村民的生活污水能夠被有效收集，設(shè)計(jì)難度較大。

4 污水收集系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路及方案

結(jié)合金灘村地勢(shì)條件及房屋布置現(xiàn)狀，提出重力流管網(wǎng)與真空負(fù)壓管相結(jié)合的污水收集方式，這樣既能對(duì)污水進(jìn)行有效收集，滿足考核目標(biāo)，又能避免提升泵站的運(yùn)行噪音對(duì)周邊居民生活的影響，并且在土建開(kāi)挖量和施工作業(yè)難度上都有一定降低。

具體收集方案如下：

（1）004 縣道北面集中區(qū)約95 戶采用傳統(tǒng)重力流污水管網(wǎng)，將污水收集至最低點(diǎn)后，在最低點(diǎn)設(shè)置真空提升井。此區(qū)域共設(shè)置三座真空提升井，編號(hào)分別為ZK01、ZK02、ZK03。三座真空井的真空負(fù)壓管合并后，由004 縣道地下涵管穿過(guò)公路，經(jīng)壓力管道輸送至終端處理站。

（2）004 縣道西南面集中區(qū)約55 戶采用傳統(tǒng)重力流污水管網(wǎng)，將污水收集至最低點(diǎn)后，在最低點(diǎn)設(shè)置真空提升井。此區(qū)域共設(shè)置三座真空提升井，編號(hào)分別為ZK04、ZK05、ZK06，經(jīng)壓力管道輸送至終端處理站。

（3）村中心片村委會(huì)及村委會(huì)附近約10 戶居民生活污水，直接由重力流污水管網(wǎng)收集至末端污水處理站。

（4）004 縣道東北片區(qū)約6 戶居民生活污水，現(xiàn)接入縣道兩邊雨水渠，生活污水由雨水渠排入自然水系中。由于此區(qū)域住戶較少，縣道兩側(cè)不具備開(kāi)挖布管條件，故對(duì)此處污水收集采用截流式合流制。在縣道南面涵管末端設(shè)置截流井，收集此處6 戶旱流污水，重力流送入離此處最近的真空提升井，再經(jīng)壓力管道輸送至終端處理站。

（5）其余004 縣道東南面約35 戶采用傳統(tǒng)重力流污水管網(wǎng)，將污水收集至最低點(diǎn)后，在最低點(diǎn)設(shè)置真空提升井。此區(qū)域共設(shè)置兩座真空提升井，編號(hào)分別為ZK07、ZK08，將污水抽至末端污水處理站（包括東北面6戶截流旱流污水）。

根據(jù)此方案，本污水收集系統(tǒng)污水收集覆蓋率可達(dá)到90%。

5 真空負(fù)壓收集系統(tǒng)

在金灘村污水管網(wǎng)收集設(shè)計(jì)中采用傳統(tǒng)重力流污水管網(wǎng)與真空負(fù)壓污水收集系統(tǒng)相結(jié)合的方式，其具體結(jié)構(gòu)為：前端污水入戶收集，支管部分全部采用重力流污水管，因不考慮后續(xù)遠(yuǎn)距離輸送，故可大大降低管道埋深。污水被收集到低點(diǎn)的重力井之后，由就近設(shè)置的真空井將廢水提升至終端污水處理站，真空井通過(guò)真空管與重力井連通。真空負(fù)壓管管徑小，減少了土建開(kāi)挖量，還可以適當(dāng)爬坡，沿地形隨意敷設(shè)，施工難度小。

真空收集系統(tǒng)主要由四部分組成，分別為：

（1）真空收集井：用于收集重力自流進(jìn)來(lái)的生活污水，并形成一定的液位，方便后續(xù)液位自動(dòng)控制真空負(fù)壓閥門啟閉。本設(shè)計(jì)方案真空收集井采用傳統(tǒng)磚混結(jié)構(gòu)，適當(dāng)增大井內(nèi)空間，方便安裝液位浮球，在進(jìn)水口設(shè)施格網(wǎng)攔截大塊雜質(zhì)，以避免后續(xù)設(shè)備堵塞。井內(nèi)設(shè)高位臨時(shí)檢修排水管，防止真空負(fù)壓設(shè)備故障、停電或檢修等非正常工況，使排水系統(tǒng)保持順暢。

（2）真空負(fù)壓閥門井：用于安裝真空管道閥門及其他相關(guān)原件，單獨(dú)設(shè)置閥門井與污水收集井分離，防止?jié)駳飧g設(shè)備。

（3）真空管道：采用PE（聚乙烯）管熱熔焊連接，管道全密閉用于保持負(fù)壓。本方案支管采用DN50、DN65，主管道采用DN80。管道埋深30 cm。

（4）終端真空泵站：用于提供整套系統(tǒng)中的負(fù)壓，有相關(guān)管壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)負(fù)壓過(guò)小，自動(dòng)運(yùn)行增加管道內(nèi)負(fù)壓，以保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

圖1 真空負(fù)壓收集系統(tǒng)示意圖

圖2 真空收集井示意圖

6 管材選擇及材料統(tǒng)計(jì)

6.1 管材選擇

根據(jù)工程實(shí)踐和經(jīng)濟(jì)技術(shù)核算，埋深4 m 內(nèi)、管徑≤d 800 的管道常采用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管（又稱HDPE 雙壁波紋管）。鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管用于污水管道具有以下優(yōu)點(diǎn)：①管道內(nèi)壁光滑，過(guò)水能力比同管徑的鋼筋混凝土管大；②耐腐蝕性能強(qiáng)，耐低溫性能好；③抗沖擊性能強(qiáng)且重量輕，壽命長(zhǎng)；④施工安裝方便，工期短，連接安全可靠。鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管對(duì)施工技術(shù)要求較高。

普通鋼筋混凝土管在國(guó)內(nèi)污水系統(tǒng)內(nèi)被廣泛使用，因其價(jià)格便宜，強(qiáng)度較高，對(duì)施工技術(shù)要求相對(duì)較低。缺點(diǎn)是小口徑管道在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)耐腐蝕性能不佳。由于粗糙系數(shù)與PE 管相比較大，在污水管道系統(tǒng)始端流量不大的情況下容易堵塞。

綜合以上分析，本次工程暫定管徑≤d 300，埋深≤0.8 m 的重力流污水管采用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管，粗糙系數(shù)n 選為0.009，接口采用卡箍式彈性連接方式。

壓力提升管采用PE 管，根據(jù)污水泵出水口，確定管徑為DE63、DE75、DE90，管壁承壓≥1.25 MPa。

6.2 材料統(tǒng)計(jì)（表1）

表1 材料統(tǒng)計(jì)一覽表

7 結(jié)束語(yǔ)

歙縣部分村鎮(zhèn)污水收集及治理EPC 工程當(dāng)前正在實(shí)施，其中金灘村按照該設(shè)計(jì)方案已經(jīng)施工完畢，該項(xiàng)目中標(biāo)價(jià)977 萬(wàn)元，金灘村預(yù)算128 萬(wàn)元。在管網(wǎng)設(shè)計(jì)方面，除了常規(guī)的重力收集方式以外，因地制宜地采用了截流及真空負(fù)壓的污水收集方式，在污水收集率、項(xiàng)目投資、施工難度等方面均作了較好的優(yōu)化。該工程的建設(shè)極大地改善了當(dāng)?shù)鼐用竦纳瞽h(huán)境，對(duì)新安江水質(zhì)保護(hù)具有十分重要的意義，對(duì)同類型山區(qū)地形條件下農(nóng)村生活污水收集管網(wǎng)建設(shè)工程有一定的借鑒作用。