新城增設垃圾氣力輸送系統(tǒng)的方案研究
——以吳中太湖新城5號社區(qū)為例

陸敏博，李元寅

[悉地（蘇州）勘察設計顧問有限公司，江蘇 蘇州215123]

0 引言

建設新型垃圾收運系統(tǒng)，可以增強城市生活垃圾處理能力，有利于全面提高城市生活垃圾處理水平。長期以來，城市的生活垃圾收集方式大多沿用傳統(tǒng)方式，居民將垃圾送至收集點傾倒入敞開式收集容器內，再由環(huán)衛(wèi)車輛每天定時清運[1]，這種方式造成的環(huán)境污染、社會危害以及經濟問題都是不容忽視的。

相較于傳統(tǒng)垃圾收運系統(tǒng)，垃圾氣力輸送系統(tǒng)是一種國際先進的垃圾管道收集系統(tǒng)。垃圾氣力輸送系統(tǒng)是指利用負壓氣流通過預先敷設在地下的管道系統(tǒng)，將從建筑室內、小區(qū)、市政等室外分類垃圾投放設施投入的垃圾，輸送至中央收集站，經固、氣分離后壓縮集中存儲外運處置，垃圾管道內氣體經除塵過濾、除臭凈化達標排放的垃圾收集輸送系統(tǒng)[2-3]。垃圾氣力管道收送方式是目前可對生活垃圾實行全封閉化、壓縮化、集裝化收運的先進的、現代化的垃圾收運方式，垃圾通過地下的氣力管道進行輸送，避免了人與垃圾直接接觸，可大大提高垃圾收集效率，也克服了傳統(tǒng)垃圾收運方式易產生臭氣、蚊蠅、鼠害等二級污染的問題，是當前具有國際先進水平的垃圾收運方式，符合國家密閉、環(huán)保、高效的垃圾收運系統(tǒng)要求，是一項值得大力推廣的新型垃圾輸運技術體系[4-5]。

蘇州吳中太湖新城位于蘇州南部，南臨太湖水，背靠七子山脈，是蘇州“一核四城”城市發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，也是蘇州走進“太湖時代”戰(zhàn)略的發(fā)展方向[6]。新城陸地規(guī)劃面積約20km2，10km2的啟動區(qū)于2012年啟動規(guī)劃建設，目前仍在全面推進新城基礎設施和環(huán)境建設。在太湖新城推廣垃圾氣力輸送系統(tǒng)，符合建設高標準配套市政基礎設施的要求，符合提高生活垃圾處理能力和水平的要求。

1 現有環(huán)衛(wèi)規(guī)劃及修編考慮

吳中太湖新城的環(huán)境衛(wèi)生設施專項規(guī)劃是在2012年蘇州市政府批準的吳中太湖新城控制性詳細規(guī)劃基礎上編制的，該規(guī)劃基于《2012年蘇州市生活垃圾分類工作行動方案》中垃圾分類要求，遵循生活垃圾“減量化、無害化、資源化”、兼顧末端處置、方便市民投放等原則，提出生活垃圾末端處理、餐廚垃圾處理、分類收集實施等納入蘇州市的相應系統(tǒng)。鑒于蘇州市生活垃圾將實現全量焚燒，該規(guī)劃提出設置一座中型壓縮站實現集中轉運。收集方式為垃圾亭或單放桶，垃圾收集車以3～5t后裝式壓縮收集車為主?，F有環(huán)境衛(wèi)生設施專項規(guī)劃并未考慮垃圾氣力輸送系統(tǒng)。

吳中太湖新城擬修編環(huán)境衛(wèi)生設施專項規(guī)劃，同步現行垃圾分類形式，豐富垃圾收運方式，并計劃在5號社區(qū)增設垃圾氣力輸送系統(tǒng)進行試點工作。編修主要基于以下兩個方面的考慮：一方面，為了更好的滿足吳中太湖新城生態(tài)新城和智慧新城的發(fā)展要求，應對外部經濟、社會環(huán)境的變化，吳中太湖新城控制性詳細規(guī)劃在2016年進行了調整，涉及部分用地性質優(yōu)化及規(guī)劃人口調減；另一方面，《蘇州市生活垃圾分類管理條例》于2020年6月1日實施，其中日常生活垃圾為“四分類”，即有害垃圾、可回收物、廚余垃圾和其他垃圾。生活垃圾的精細分類對垃圾收運系統(tǒng)提出了更高的要求，建設垃圾氣力輸送系統(tǒng)，進一步提高生活垃圾收集、處理能力和水平，符合吳中太湖新城最新垃圾分類方案建設的要求，具有很強的必要性。

2 增設系統(tǒng)的總體方案

5號社區(qū)西至天鵝港大街，東至蘇震桃公路，北至君益路，南至太湖大堤，規(guī)劃面積約1.50km2，規(guī)劃人口2.2萬。目前該社區(qū)主干路網已基本建成，綜合管廊等基礎設施配套相應在建，部分支路和市政基礎配套設施尚未建設，部分地塊已出讓并在開發(fā)建設中（見圖1）。

圖1 5號社區(qū)范圍及綜合管廊線位

受5號社區(qū)用地限制，擬在5號社區(qū)外建設垃圾收集站一座。生活垃圾產量一般根據居住人口及人均產量進行預測。根據十三五時期蘇南地區(qū)人均垃圾產量及規(guī)劃區(qū)實際情況，本方案取人均垃圾量為0.95kg/（人·d），高峰系數取1.15。經計算，居民垃圾量均值為20.9t/d，峰值為24.0t/d?？紤]到垃圾收集站收集范圍的不確定，故其設計規(guī)模適當放大取30.0t/d。

市政垃圾管道布置的原則首先是要覆蓋到社區(qū)所有33個地塊，并盡可能利用綜合管廊進行敷設。根據此原則，本次市政垃圾管道敷設涉及8條道路總長約6km，其中可利用4條綜合管廊（見圖2）。

3 垃圾收集站方案

由于原規(guī)劃未考慮垃圾收集站位置，經多方協(xié)調，將5號社區(qū)外的一塊規(guī)劃白地作為垃圾收集站選址。為盡量減少對地面的影響，建筑考慮全地下設置，僅在地上設置必要的消防設施及疏散樓梯，建筑共計地下2層，地上1層。垃圾收集站主要經濟技術指標見表1。

圖2 5號社區(qū)垃圾氣力輸送系統(tǒng)總體方案

表1 垃圾收集站主要經濟技術指標

地上一層主要有出入口、消控室和地面景觀區(qū)。垃圾收集站主要出入口設置在場地南側，工作及參觀人員通過地面道路可以直接進入場地內部。地面共設置3個疏散出口，其中主要出入口結合地面消防設置，作為工作參觀出入口；另外2個疏散出口，作為次要出入口，盡量設置在靠近用地外側，直接對外，減少對用地景觀的影響（見圖3）。

圖3 垃圾收集站一層平面圖（單位：mm）

地下一層主要包括垃圾車通道及卸貨區(qū)、分離器大廳、集裝箱升降臺、供電控制室、除塵除臭室、參觀接待區(qū)、消防水池和泵房等。分離器大廳布置3臺分離器，固體經分離器進入地下二層的壓實機，壓實后推入地下二層的集裝箱，集裝箱填裝滿后通過升降臺至地下一層外運。收集車通過汽車坡道直接進入地下一層工作，在地下一層設置回轉空間，從原坡道返回。收集車和工作參觀人員通過兩條不同的流線分流，互不干擾（見圖4）。

圖4 垃圾收集站地下一層平面圖（單位：mm）

地下二層主要包括集裝箱放置區(qū)、風機房、控制室、集裝箱升降臺等。集裝箱放置區(qū)設置5個集裝箱位，近期設置3只集裝箱，其中2只收集廚余垃圾，1只收集其他垃圾（見圖5）。

圖5 垃圾收集站地下二層平面圖（單位：mm）

4 垃圾管道布置

目前該社區(qū)4條綜合管廊已建成1條，其余均在施工中。綜合管廊在設計之初均考慮了預留管位，因此，有綜合管廊的道路，垃圾管道入廊敷設，沒有綜合管廊的道路，垃圾管道直埋敷設。

以君益路為例，該道路規(guī)劃路幅32m，燃氣、污水、雨水直埋敷設在人行道和慢車道下，給水、電力、通信三種管線集中敷設在道路中央分隔帶下的綜合管廊內（見圖6、圖7）。目前該管廊和道路正在施工。綜合管廊內原預留管位處可以敷設垃圾管道。

圖6 君益路道路管線布置橫斷面圖

圖7 君益路綜合管廊管線布置圖

垃圾管道額定管徑為500mm，壁厚6～25mm（根據各管段或彎頭輸送的垃圾量而定）。管材一般采用低碳鋼，當壁厚超過20mm，考慮采用合金鋼管。管道內載體速度按70～90km/h考慮，負壓壓力不超過40kPa。管道一般情況下干管極限長度不超過2000m，覆土不少于1250mm。管道上升和下降坡度不超過10°，轉彎半徑一般為2m。

沿垃圾管道設置垃圾檢修口、分段閥、進氣閥、室外投放口等。垃圾管道三通、彎頭下游2m左右處設置檢修口，在直管段檢修口的間距不超過100m，以便管道堵塞時及時清掏。

5 存在問題及解決方案

（1）垃圾收集站選址

受垃圾管道輸送效率的影響，一個垃圾收集站的收集范圍，一般直徑為1.5～2.0km。對于規(guī)劃片區(qū)，垃圾收集站應盡量選址于社區(qū)中央，這樣垃圾管道的總長可以最小，最長垃圾輸送距離可以最小，從而可以減少建設和運維費用。而對于增設垃圾氣力輸送系統(tǒng)的新城，垃圾收集站受限于已出讓地塊，選址就很難保證。對于確定的選址，可以將其作為新的圓心向外輻射，盡可能多的擴大收集范圍。5號社區(qū)垃圾收集站位于社區(qū)東北角，其收集范圍可以輻射到5號社區(qū)的北側和東側，因此垃圾收集站的規(guī)模在設計時做了一定的預留。

（2）垃圾分類模數確定

目前蘇州城市生活垃圾為“四分類”。為了控制垃圾氣力輸送系統(tǒng)初期投資，降低運維難度和減少運維費用，垃圾氣力輸送系統(tǒng)的前端垃圾投放口，建議近期按“兩分類”遠期按“三分類”考慮。5號社區(qū)地塊內近期設置“兩分類”投放口（廚余垃圾和其他垃圾），預留可回收物投放口。與之相匹配，垃圾收集站內近期設置廚余垃圾和其他垃圾集裝箱位共3個，遠期設置5個垃圾集裝箱位，即廚余垃圾和其他垃圾各2個集裝箱位，可回收物1個集裝箱位。

對于有害垃圾，因量少且有害，不建議納入垃圾氣力輸送系統(tǒng)，可實行定期收集、運輸模式。

（3）環(huán)衛(wèi)專項規(guī)劃修編

現有2012版《蘇州市濱湖新城（吳中片）環(huán)境衛(wèi)生設施專項規(guī)劃》并未考慮垃圾氣力輸送系統(tǒng)。該規(guī)劃中，垃圾生產量是按規(guī)劃區(qū)人口計算的，按該方法，5號社區(qū)峰值垃圾量為24.0t/d。5號社區(qū)除居住用地外，商業(yè)用地和商辦混合公用地占比較大，其規(guī)劃建筑面積達149萬m2，社區(qū)內還有學校、行政辦公、社區(qū)中心等用地。參照北京昌平區(qū)未來科技城垃圾生產量測算方法，僅商業(yè)用地和商辦混合公用地垃圾峰值產量就有12.9t/d。因此，需要盡快修編環(huán)衛(wèi)設施專項規(guī)劃，復核垃圾產生量，明確5號社區(qū)垃圾收集站的收集范圍和規(guī)模。

（4）綜合管廊需局部優(yōu)化改造

綜合管廊規(guī)劃設計時，在管廊內預留了一個DN300中水管道管位，同時也為其預留了進出管廊條件，即在管廊側壁預留了同等規(guī)模的管線進出孔。此次5號社區(qū)增設的DN500垃圾管道納入管廊后，其操作空間受限，同時也會間接影響相鄰管線操作空間變化，需要與相鄰管線單位溝通確認（見圖8）。

原預留中水管道可以直角轉彎，而垃圾管道的轉彎半徑一般為2m，特殊情況下不宜小于1.8m。因此，原預留的管線進出孔，一方面孔洞位置需要重新復核，另一方面，孔徑需要擴大。

（5）已建道路需要增設管位

對于沒有綜合管廊且已建的道路，如果需要增設垃圾管道，一般建議在路幅外側綠化下。對于道路路幅外沒有綠化的，則可以采用非開挖施工方法增設在機動車道。

（6）管道堵塞問題

垃圾沉降在管底或黏附在管壁上，長期累積容易造成管道堵塞[7]。管道堵塞是影響垃圾氣力輸送系統(tǒng)正常運行的重要原因，針對此問題，結合吐魯番北站輸送工程[8]，每隔100m設置檢查井和檢修口,當系統(tǒng)輸送能力降低時,通過檢查井及檢修口排除堵塞，此外，還可以配置管道疏通機,對距離檢修口較遠處的堵點進行疏通作業(yè)。

（7）管道磨損問題

垃圾氣力輸送系統(tǒng)中,垃圾和設備管道的內壁接觸并進行相對運動，從而發(fā)生摩擦，因此容易造成設備和管道內壁產生磨損。為了減少磨損，可以對裸露的金屬表面進行油漆涂裝、電鍍或表面鈍化等措施[9-10]。

6 結論與建議

（1）對于有增設垃圾氣力輸送系統(tǒng)的新城，需要提前修編完善環(huán)衛(wèi)專項規(guī)劃。新城（新建片區(qū)）可以試點推進生活垃圾氣力輸送系統(tǒng)的建設。

（2）垃圾收集站盡量選擇在收集片區(qū)的中央，對于選址不在片區(qū)中央的，需先從規(guī)劃層面調整優(yōu)化收集范圍。為盡量減少對地面的影響，垃圾收集站可考慮全地下設置。

（3）垃圾管道有條件的可以納入綜合管廊敷設，綜合管廊規(guī)劃設計時需要充分考慮垃圾管道的入廊要求。對于沒有綜合管廊且已建的道路需要增設垃圾管道的，可采用非開挖施工，以盡量減少對現有道路的破壞。