淺析市政管網(wǎng)與污水管道分流治理的措施

王春輝

（中國(guó)水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001）

引言

市政管網(wǎng)與污水管道的設(shè)計(jì)模式對(duì)城市污水治理、雨水綜合利用以及內(nèi)澇控制等具有重要的作用，早期老舊城區(qū)采用的雨污合流設(shè)計(jì)模式在現(xiàn)階段的運(yùn)行中暴露出較多的弊端。雨污分流治理的技術(shù)措施可顯著提升市政排水的能力、降低污水處理量以及保證污水處理設(shè)備的高效運(yùn)行，而雨水和污水分流之后，雨水可經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的沉淀排放至周邊的河流或者湖泊中。對(duì)雨污分流的治理措施開(kāi)展深入的技術(shù)研究，能夠?yàn)橛晡鬯卫硖峁└涌茖W(xué)的路徑和更好的效果。

一、雨污水管道應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）雨污水管道設(shè)計(jì)模式

第一，合流制。這種設(shè)計(jì)模式是將城市污水和雨水合流在一起，通過(guò)同一根管道將其輸送到污水處理設(shè)施，經(jīng)處理后排放或者存儲(chǔ)起來(lái)，在我國(guó)城市建設(shè)的早期階段普遍采用這種雨污水管道設(shè)計(jì)方法。第二，分流制。與合流制不同，分流制是將污水排放和雨水排放分別采用不同的管道，對(duì)應(yīng)的污水收集系統(tǒng)和污水處理系統(tǒng)一般也是分離的，因?yàn)橛晁臀鬯谔幚砉に嚿洗嬖谳^大的差異，污水處理的成本和難度遠(yuǎn)高于雨水[1]。

（二）雨污合流的管理現(xiàn)狀

城市基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)方式與經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、工程技術(shù)水平、人口規(guī)模以及環(huán)保理念等具有直接的聯(lián)系，我國(guó)市政污水管道系統(tǒng)在過(guò)去大量采用了雨污管道共用的設(shè)計(jì)方式，也就是將污水和雨水合流處理。城市污水包含了洗衣、如廁、餐飲、工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生等各種活動(dòng)所產(chǎn)生的污水，其成分也非常復(fù)雜，尤其是工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)所產(chǎn)生的污水，重金屬離子、油質(zhì)、有毒化學(xué)物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)等都是其中常見(jiàn)的成分，這類(lèi)污水的污染性也非常高。雨污分流的市政污水管道設(shè)計(jì)方法在現(xiàn)階段越來(lái)越受到重視，新建設(shè)的路段都采用這種設(shè)計(jì)模式，而早期建設(shè)的老舊城區(qū)普遍采用市政管道改造工程來(lái)實(shí)現(xiàn)雨污分流，原本的雨污合流設(shè)計(jì)正在快速地減少[2]。

（三）采用雨污合流設(shè)計(jì)的原因

第一，缺乏科學(xué)設(shè)計(jì)的理念。城市管網(wǎng)雨污水管的主要作用是收集雨水和污水，并將其輸送到專(zhuān)門(mén)的污水處理廠，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。雨水和污水在受污染程度方面存在很大的差異，自然降水基本上無(wú)需過(guò)多的處理就可排放到河流、湖泊以及其他的地表水系，通過(guò)滲透作用進(jìn)入到地下水系統(tǒng)，通常雨水的污染程度非常低。所以雨水在收集后經(jīng)過(guò)一定的沉淀作用，除去泥沙即可排放。將其與污水混合在一起之后實(shí)際上增加了雨水的污染程度，此時(shí)必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的污染治理才能排放[3]。這種設(shè)計(jì)方案缺乏科學(xué)性，并且還增加了市政污水處理的負(fù)擔(dān)。

第二，資金投入不足。采用雨污管道合流的設(shè)計(jì)方法可大幅減少管道敷設(shè)的長(zhǎng)度，其建造成本比較低，早期的城市建設(shè)采用這種設(shè)計(jì)方案是為了降低建造的成本，其根本原因在于當(dāng)時(shí)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平非常薄弱，國(guó)家財(cái)政無(wú)力支撐大規(guī)模的雨污分流。

二、雨污分流的優(yōu)點(diǎn)

（一）提升環(huán)保性

第一，雨水降落到地面后會(huì)攜帶一定量的泥沙，進(jìn)入到專(zhuān)門(mén)的雨水管道，并且在這一過(guò)程中會(huì)溶解農(nóng)藥殘留物、化肥以及其他類(lèi)型的污染物，但是其整體的污染程度比較低，雨水處理一般是借助沉淀作用除去其中泥沙、垃圾等物質(zhì)，經(jīng)過(guò)處理的雨水可用于市政道路清洗、水景設(shè)施，在干旱少雨的地區(qū)還會(huì)依靠自然降雨來(lái)補(bǔ)充城市水資源儲(chǔ)備量。由于雨水的處理方式和污水之前具有較大的差異，將雨污管道分離開(kāi)具有顯著的優(yōu)勢(shì)。第二，城市污水成分復(fù)雜、污染性高，必須經(jīng)過(guò)污水處理廠的治理，雨污分流之后污水處理廠主要用于處理生活污水、工業(yè)制造產(chǎn)生的廢水，污水處理的效率會(huì)大幅提升。

（二）減少城市內(nèi)澇

雨污水管道合流的情況下，雨水中含有的泥沙會(huì)在一定程度上增加管道積垢和堵塞的風(fēng)險(xiǎn)，并且污水的排放量和人口具有直接的關(guān)系，水量相對(duì)比較穩(wěn)定。而自然降水量具有一定的隨機(jī)性和不均勻性，有些時(shí)段降雨量少，有時(shí)候在很短的時(shí)間內(nèi)會(huì)產(chǎn)生大量的降雨，短時(shí)大量降雨會(huì)導(dǎo)致城市排水系統(tǒng)承受很大的壓力，而雨污管道合流時(shí)會(huì)加劇這一情況。近年來(lái)國(guó)內(nèi)各大城市中頻繁出現(xiàn)內(nèi)澇，尤其在老舊城區(qū)，這一問(wèn)題表現(xiàn)得更加突出，反映出與污水管道合流存在的缺陷。雨污水管道分流的措施可增加城市排水系統(tǒng)的承載能力，日常排放的生活污水和工業(yè)廢水等由污水管道輸送到污水處理廠，自然降水經(jīng)雨水管道排放至河流、湖泊等地表水系中。

（三）提高污水處理廠的效率

污水處理廠在設(shè)計(jì)之初必須考慮到污水的處理量，但是在雨污合流模式下，污水和雨水的總流量是不確定的，其中污水流量相對(duì)穩(wěn)定，容易確定，雨水的流量每年都在變化。按照污水流量來(lái)設(shè)計(jì)污水處理廠的處理能力時(shí)，難免會(huì)出現(xiàn)流量驟增、水質(zhì)變化劇烈的問(wèn)題。并且在較大的流量沖擊下，采用活性污泥來(lái)消除污染物時(shí)，其中的活性物質(zhì)會(huì)隨之流失，處理能力也會(huì)下降。另外，如果污水處理廠的最大流量設(shè)計(jì)為污水流量與雨水流量之和，而后者的流量非常不穩(wěn)定，大部分時(shí)段里不會(huì)降雨，由此帶來(lái)的問(wèn)題是污水處理廠的部分設(shè)備長(zhǎng)期處于閑置狀態(tài)，設(shè)備老化、故障維修以及日常運(yùn)維的成本卻依然要支付。由此可見(jiàn)，采用與污水管道合流的模式可提高污水處理廠的設(shè)計(jì)效果，避免雨水流量不穩(wěn)定所造成的干擾，市政污水處理廠的運(yùn)行效率也會(huì)因此而提升。

三、雨污分流治理實(shí)現(xiàn)措施

（一）雨污水管道分流設(shè)計(jì)重點(diǎn)

1.管材的選擇

雨污水管道的設(shè)計(jì)跨越了建筑物終端以及集中收集和輸送的主干和分支線路，不同部位的管徑、管材具有不同的要求。以居民住宅樓為例，其污水出戶管道一般可根據(jù)直徑采用UPVC 管或者HDPE 雙臂波紋管，雨水管的分支和主干輸送管線一般采用鋼筋混凝土管道，具體情況可參考表1。管材的選擇受到多方面因素的影響，其中最主要的參考指標(biāo)為內(nèi)水壓力、管道的埋深、道路載荷、管基形式以及施工區(qū)域的地質(zhì)條件等，這些制約因素主要用于確定隱蔽施工下的雨水管道。建筑物上的雨污水管道主要考慮到施工的便捷性、管材的耐腐蝕性以及建筑物尺寸等。管材的選擇在雨污水管道分流設(shè)計(jì)、施工以及后續(xù)的運(yùn)維中都具有非常重要的作用，因此，施工單位在管材驗(yàn)收階段必須對(duì)其材質(zhì)、表面的完整性、裂紋情況、變形情況開(kāi)展嚴(yán)格地檢查。根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》，室外污水管和雨水管的最小管徑都要求為300mm。

表1 雨污水管的管材選擇

（二）雨污水管道分流設(shè)計(jì)和施工的注意事項(xiàng)

1.施工準(zhǔn)備階段的注意事項(xiàng)

第一，地質(zhì)勘察。雨污水管道分流設(shè)計(jì)工作大多為隱蔽施工，其中涉及到管道埋深、管材選型、坡度設(shè)計(jì)、距離控制等要點(diǎn)，在地質(zhì)勘察階段必須充分掌握各種可影響工程設(shè)計(jì)的要素，如地質(zhì)類(lèi)型、地下水以及地形的起伏等。通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)牡刭|(zhì)勘察活動(dòng)獲取各種地質(zhì)信息，可為后續(xù)的工程設(shè)計(jì)和施工提供科學(xué)的依據(jù)，減少安全風(fēng)險(xiǎn)和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。第二，制定科學(xué)的施工方案。在地質(zhì)勘察之后要盡可能排除膨脹土、軟土地質(zhì)等對(duì)管基施工的影響，因?yàn)檫@兩種地質(zhì)類(lèi)型都具有很大的不穩(wěn)定性，管基施工階段必須借助換土或者加筋等技術(shù)措施來(lái)提高基土穩(wěn)定性。再如，當(dāng)施工作業(yè)區(qū)域地勢(shì)低洼、地下水含量高或者地表水比較豐富時(shí)，容易在作業(yè)位置產(chǎn)生顯著的給水作用，那么在工程方案設(shè)計(jì)階段必須做好排水、導(dǎo)流等工作。管徑的選擇要符合雨水和污水排放的流量要求，管材重點(diǎn)關(guān)注其強(qiáng)度和環(huán)境耐受力。

2.排除既有管線的干擾，制定保護(hù)措施

雨污水管線在設(shè)計(jì)階段必須先掌握地下現(xiàn)有的管線系統(tǒng)，城市地區(qū)的地下管線種類(lèi)多且數(shù)量龐大，燃?xì)夤艿?、石油輸送管道、既有的雨污水管道、光纜線路、電力電纜等大多都埋設(shè)在地下，其在埋設(shè)高度上和雨污水管道之間又具有一定的重疊性，這一客觀情況導(dǎo)致新建或改建市政雨污水管道時(shí)存在較大的技術(shù)難度，一方面要保證既有線路不會(huì)因?yàn)槭┕せ顒?dòng)而受到破壞或者干擾。另一方面又必須滿足工程設(shè)計(jì)的要求。在具體施工階段必須借助地質(zhì)勘探的結(jié)構(gòu)，清楚地掌握各種管線的位置、類(lèi)型，然后以此為基礎(chǔ)確定開(kāi)挖的位置、深度，防止動(dòng)土作業(yè)擾動(dòng)正在運(yùn)行的管線系統(tǒng)。在具體實(shí)施階段一般要先在作業(yè)區(qū)域挖出樣洞，然后再利用物探設(shè)備明確各種既有管線的位置。也可利用BIM等三維模擬軟件來(lái)構(gòu)建地下管線系統(tǒng)的可視化模型，為施工活動(dòng)提供依據(jù)。并且BIM 技術(shù)本身具有管線碰撞檢查的功能，非常利于市政雨污水管道的設(shè)計(jì)和施工輔助。

3.重視施工質(zhì)量控制

第一，檢查管材質(zhì)量。UPVC 管是塑料材質(zhì)，其強(qiáng)度和耐壓效果相對(duì)于金屬管材具有一定的差距，并且在運(yùn)輸和裝卸的過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)碰撞、變形的問(wèn)題，施工方在進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收階段必須加強(qiáng)對(duì)這種管材的質(zhì)量控制。橡膠密封圈用于保障管口連接部位的密封性，橡膠圈一旦存在破損或者開(kāi)裂的現(xiàn)象，管口漏水的風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)進(jìn)一步增加，加強(qiáng)對(duì)橡膠圈的驗(yàn)收也是非常重要的工作。第二，落實(shí)好各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。雨污水管道施工中具有大量的隱蔽施工內(nèi)容，管基的處理、管道敷設(shè)、管口連接和密封、埋深控制、覆土施工等都會(huì)影響到工程質(zhì)量，施工單位在設(shè)計(jì)和作業(yè)過(guò)程中必須嚴(yán)格按照國(guó)家和地方的技術(shù)規(guī)范來(lái)加強(qiáng)質(zhì)量控制。

四、結(jié)束語(yǔ)

市政雨污分流治理的重點(diǎn)在于根據(jù)社區(qū)或者各類(lèi)建筑物的特點(diǎn)合理的布設(shè)污水管道、雨水管道，設(shè)計(jì)和施工重點(diǎn)是管材的選型、管道連接方式、接口的密封、埋深、坡度以及檢查井等內(nèi)容。在具體實(shí)施過(guò)程中還要借助嚴(yán)格的地質(zhì)勘察活動(dòng)來(lái)掌握既有管線、地質(zhì)水文信息，為加強(qiáng)工程質(zhì)量提供依據(jù)。