城市合流制排水系统截污设计难点分析

摘　要：本文概括了城市排水系统的主要形式，简要分析了直接合流制排水系统的截污缺点及改造方式，着重阐述了截流式合流制排水系统的特点及设计难点。

关键词：合流制；截流式；排水系统
一、城市排水系统概述
　　城市的出现，是人类走向成熟和文明的标志，城市排水工程是城市基础设施的重要组成部分，做好城市排水设计意义重大。截污工程对控制城市饮用水源的水质、改善城市人居环境有着重要的作用。污水截流对于改善饮用水水质、提高公众健康意义重大，它为生活在城市中的居民竖立了一道安全防线。
　　排水系统是指系统地排除和处置各种废水而建设的整套工程设施。生活污水、生产污水和雨水是采用一套管道系统还是采用两套或两套以上各自独立的的管道系统来排除，这就体现了不同的排水系统体制。
　　排水系统体制主要分两种，即分流制排水系统和合流制排水系统。将污水和雨水分别在两套或两套以上各自独立的管道内排除的系统称为分流制排水系统。将生活污水、工业废水和雨水混合在同一套管道内排除的系统称为合流制排水系统。合流制排水系统又分为两种形式，即直接合流制和截流式合流制。将排除的雨水和废污水不经处理和利用，就近直接排入水体的系统称为直接合流制排水系统。以往国内外的老城区一般都是采用直接合流制排水系统。这种排水系统截污效果不理想，对水体污染严重，目前较少使用，本文将不做重点阐述。
二、直接合流制排水系统截污设计要点及难点
　　2.1直接合流制排水系统截污现状
　　目前,在我国大多数城市除开发区及一些新建区域采用雨水、污水分流排水体制外，其余地区大都采用旧合流制排水管渠系统，直接将雨水和污水就近排入水体，即直排式合流管道。这种污水直排方式直接造成水体严重污染，严重影响了城市居民的生存环境。因此，如果要增强直接合流制排水系统的截污能力，就必须对老城区采用的旧合流制排水管系统进行改造。
　　2.2直接合流制排水截污能力改造途径
　　大部分城市，老城区建成多年，地面建筑及地下设施已经成型，如果水体环境具备足够的自净能力，可采取截流合流制排水系统，对合流污水实施截流，即保留老城区部分合流管道，沿城区周围水体敷设截流干管。合流制改为截流式合流制，是城市排水系统向分流制改造的过渡期。这种过渡方式，工程量相对较小，易于施工，节约投资且截污效果较好。
　　旱季时，污水可通过截流式合流制排水系统全部送入污水处理厂。雨季时，通过截流装置，将一部分合流的污水排向污水处理厂处理。进入污水处理厂的污水，由于混有大量雨水，使进水的水质、水量波动较大，会冲击到污水处理厂各污水处理单元，这就对污水厂处理工艺提出了更高的要求。而超出截流水量的污水则通过管网直接排入附近水体，在短期内无法避免地会对水体局部造成污染。
三、截流式合流制排水系统截污设计重难点
　　3.1截流式合流制排水系统的特点
　　在临河的截流管上设置溢流井并利用原有合流管道沿河道两侧敷设污水截流管来收集污水的形式，称为截流式合流制排水系统。这种系统的具体做法是在污水截流干管前设置截流井。阳光充足的时候，非满流的污水或工业废水被截流管输送到污水处理厂处理。雨季时，降雨量增加，满流的生活污水，工业废水和雨水混合污水被截流管送到污水处理厂。当雨水径流继续增加至混合污水量超过截流管设计承载能力时，溢流井开始溢出，随着雨水流量的增加溢出流量也增加。当降雨继续扩大，由于降雨强度减弱，雨水溢流井溢流流量减少。最后，混合污水量又等于或小于截流管的设计承载能力，这时溢出停止。
　　上面所说的排水系统在各地老城区实施污水拦截时已取得了一定成效。它充分利用原有的合流管，避免了大量困难、复杂的处理工作，减少了在城市道路上道铺设污水管时，对道路交通和周围居民的影响，而且还节省了大量的投资。同时，这种排水系统还可以解决较脏的初期雨水和城市污水的污染，在一定程度上满足了环保的要求而且容易实施。一段时间内可视为一种经济、快速、有效的污水收集形式。但是，当暴雨来临时，仍然是会有部分污水漫溢后流入水体，造成水体的周期性污染。这样，其拦截污水的效果就不明显了。
　　3.2截流式合流制排水系统适用条件
　　截流式合流制排水系统适用以下几种条件：（1）雨水稀少的区域 ；（2）污水和雨水都要处理的，对水体卫生要求特别高的地区；（3）排水区域内要有更多且充沛的水源，它的流量和体积要足够大，适量的与雨水混合的污水排入水体所造成的污染程度是在允许范围内；（4）该区域街道建设较完善，且街道横断面较窄，无法分流； （5）地面坡向水体，不需用水泵抽取。
　　3.3截流式合流制排水系统布局特点及要求
  为最大化的提高截流式合流制排水系统的截污能力，布置系统时应按如下要求设计：
  （1） 管渠的布置应使该排水区域内的污水和雨水都能尽可能地以最短的距离进入渠道和管道。
  （2）沿水体岸边布置与之平行的截流干管，寻找合适的位置，在截流干管上设置溢流井，以保证超过截流干管设计输水能力的那部分混合污水，能顺利地通过溢流井，排入水体。
  （3）如果沿排水面积的道路沟渠可排泄雨水，可只设污水管道。只有当雨水不宜沿地表径流时，才布置合流管渠。截流干管应尽可能沿河岸铺设，以便于截流和溢出。
  （4）在截流干管上，必须合理地确定溢流井的位置及数量，以便尽可能地使截流干管的断面尺寸减小、排放渠道的长度缩短，从而减少对水体的污染。
  （5）在汛期，应在溢流管渠上设置闸门，以防止洪水入侵倒灌。还应考虑排水泵站提升排放的设置。同时，溢流井也应当适当集中，以便排水泵站集中抽水。
  （6）可考虑在溢流出水口附近设置混合污水贮水池，这将解决水体污染之污水混合溢出的问题，同时也能充分利用截流干管的输水能力和污水处理厂的处理能力。在暴雨期间，溢流的混合污水可利用贮水池储存，暴雨后，贮存的混合污水可单独送往污水处理厂处理。同时，贮水池在一定程度上也可改善溢流污水的水质，发挥沉淀池的作用。
  3.4截流式合流制排水系统截污设计难点及相关设计数据的规定
  3.4.1截流式合流制排水系统截污设计难点
  截流式合流制排水系统截污设计难点，主要是截污管的布置：（1）如何结合市政、交通、污水、雨水规划，将 河道整治工程和污染治理项目、景观工程等整体考虑，布局合理的截污管道。（2）如何能让截污管布置既符合规划要求，又能按实际情况具体操作，使截污管道系统设计合理、经济。
  3.4.2截流式合流制排水系统截污设计数据的规定
  （1）设计充满度：全部设计流量以满流计算；
  （2）设计最小流速：渠道和管道交汇处满流时，最低设计流量0.75m／s；
  （3）设计重现期：应适当提高设计重现期；
  （4）截流倍数：截流倍数是指合流制排水系统在降雨时截留的雨水量与旱季污水流量的比值。从环保角度出发，应当选择使用较大的截流倍数，以减少水体受污染程度。但从经济角度考虑，如果截流倍数过大，就会造成污水提升泵站和污水处理厂等投资成本增加。在我国《室外排水设计规范》中规定截流倍数采用1-5，且选取的截流倍数必须经当地卫生主管部门的同意。而在实际工作实践中，截流倍数要考虑旱季污水的流量、水质情况以及经济、环保等相关因素后才能确定，我国多数城市截流倍数通常采用3较为科学合理。
四、结语
　　我国大多数城市市政基础设施薄弱，建设资金不足情况普遍，加之城市老城区多数街道横断面较窄，无法达到分流，因此，合流制在一定时期内仍将存在。截流式合流制排水系统，具有施工量较小、节省投资、施工方便、效果明显等优点。因此，在现阶段，对于设计者而言，要努力在工程实际中完善相关设计，最大化地提高系统截污能力，使截流式合流制排水系统适应社会发展的需求，具有更高的使用价值。
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