村镇级污水处理设施配套管网工程设计实例--中国期刊网

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村镇级污水处理设施配套管网工程设计实例

发表时间：2020/11/30 来源：《基层建设》2020年第22期作者：林县平

[导读] 摘要：本文以广东茂名市某村镇级污水收集管网工程为例，根据该镇区及其周边临近村落的具体现状排水设施，制度实际可行的排水方案，对设计污水排放体制的进行论证、参数选取、管网设计方案、部分居民楼单独直排污水管道的污水收集措施、小型提升泵站的设计等要点进行了相关分析与论证，供同类工程参考。

        广东省重工建筑设计院有限公司
        摘要：本文以广东茂名市某村镇级污水收集管网工程为例，根据该镇区及其周边临近村落的具体现状排水设施，制度实际可行的排水方案，对设计污水排放体制的进行论证、参数选取、管网设计方案、部分居民楼单独直排污水管道的污水收集措施、小型提升泵站的设计等要点进行了相关分析与论证，供同类工程参考。
        关键词：污水管网；排放体制；提升泵站
        根据《茂名市加快推进新一轮生活垃圾和污水处理基础设施建设实施方案》，到2018年底，要求实现全市乡镇污水处理设施覆盖80%以上。本工程内容主要针对茂名下辖的小型村镇地区的生活污水治理。项目的实施能有效改善现有镇区和农村生活污水无序排放、处理能力不足的局面，切实解决水污染环境问题，不断满足城镇及农村地区人民对生活环境、生活质量日益提高的要求。本工程设计污水管道管径DN200~DN400，重力管长9445m，压力管长458m，污水泵站1座。
        1 工程概况
        1.1 工程现状
        本工程现状排水设施较为滞后，仅在镇区中心区域敷设有部分排水管渠，且为雨污合流制的排水体制，缺少独立的污水管道，镇区中心区域的生活污水和地面雨水皆就近排入雨水管渠或附近水体。镇区周边村落村的污水基本临近散排至周边低洼农田小沟或水塘，临河建筑则通过出户管直排河涌，工程范围内所有污水最终都排至镇区河涌。随着该镇的经济发展和生活污水排放量逐步增加，污染源直排河涌势必给下游干流水质带来很不好的影响。本项目的实施可以有效地保护市域内水环境质量，改善居民的生活环境和投资环境，促进茂名市经济的快速发展，符合茂名市自身发展定位要求。
        1.2 纳污范围
        本工程设计纳污范围包括圩镇中心区域、纳污主管沿线村落；服务人口约10000人，纳污面积约0.685Km²。
        2.基础设计参数的确定
        2.1排放体制的确定
        合理地选择排水体制，是排水系统设计中的一个重要问题，关系到整个排水系统是否实用，能否满足环境保护要求，同时也影响到排水工程的总投资、初期投资和经营费用。常见的排水体制主要为截留式合流制、完全分流制和混合制。
        完全分流制排水系统，即分设雨水和污水两套管渠系统。污水管渠汇集生活污水、工业废水，输送至污水处理厂，经处理后排放或利用。雨水管渠汇集雨水和部分工业废水（较洁净），就近排入水体。该排水体制能较好减少了城市污水对水体的污染，但初期投资较大。
        截流式合流制是在现有合流制排水系统的排污口处设置截污井，并建造截流干管，在晴天和初雨时，将所有污水和初期雨水都截流入污水处理厂，经处理后排入水体。当雨量增加，混合污水的数量超过截流干管的输水能力后，将部分混合污水经溢出直接排入水体。这种排水体制的优点是污水收集系统的实施比较容易，工程上马快、投资省，能收集较脏的初期雨水，避免初期雨水对于水体的污染。缺点是雨量大时，有部分污水溢流入水体，对水体水质有一定的污染，截流式合流制多适用于老城区的改造。
        混流制既有合流制也有分流制。混流制兼有合流制和分流制的优点。混流制是与城市发展的不同时期相联系的，城市中由于各区域自然条件和建设情况不同，因地制宜在各区域采用不同的排水体制，即混流制。
        本工程镇区部分区域房屋密集，并且宅间巷道狭窄，仅有的通道下往往就是合流排水暗渠；对于此类区域来说，实际中有条件敷设管道到户的区域非常少，考虑满足一定截流倍数情况下，保持截流式合流制在保证旱季污水有效收集的基础上还可避免一定程度的初雨污染。因此从实际出发，确定了近期对不具备分流改造条件的镇区密集老宅区、村庄在规划期内可保留截流式合流制，远景阶段逐步改造为分流制。对于镇区新建区域，有条件接管到户的村庄实施雨污分流制。
        2.2截流倍数的确定
        截留倍数的确定，主要是依据经济条件和环境要求的合理性，截留倍数越大，其环境污染的程度越轻，而截流管的基建投资越大。因此，任何一个设计都必须找到一个合理的截流倍数，这个截留倍数必须兼顾经济和环境两因素。由于本工程所在地位于南方多雨地区，降雨量较为丰富，如果选择较大的截流倍数，势必大大增加截污管道的规模、工程的投资以及污水厂的雨季运行负荷。因此经济和环境因素考虑，本工程截流倍数取值为2。
        2.3污水量预测
        考虑到纳污范围内规划和现状用地性质以居住用地为主，本工程按人均综合用水量法预测污水量。城镇人均综合生活用水量参考《广东省用水定额DB 44/ T 1461-2014》，并结合当地实际用水量情况确定。本工程人均综合用水量取120升/人日，日变化系数取1.4，污水综合排放系数取0.8，地下水入渗率取10%，由此预测该工程纳污范围内的旱季污水量为754m³/d，雨季合流污水量为2263m³/d。
        3.污水收集方案设计
        3.1管网定线
        本工程污水处理设施位于镇区西南部河涌边荒地，河流的下游；整体地势呈东北高西南低，局部有下凹区域。纳污范围的南边是镇区的纳污河涌。在进行管网定线时，需综合考虑各方因素，顺应地势，首选重力自流。一般对于大城市的污水管网定线基本以沿道路敷设为主，但对于本工程部分村落区域，管线的具体敷设位置需重点征求当地居民的意见。经过充分的现场调研和沟通，本工程东部镇中心区域，道路基本为双向两车道为主，区域内污水最终排入南边河涌，需沿区域内主要道路敷设DN300的污水管，由北向南敷设。管位设计尽量只占据一条车道，预留一个车道供当地居民通行。为了减少管段下游端的管道埋深，本工程在镇中心区域的南边设置一座提升泵站。
        经提升的污水汇入自东向西敷设的DN400的污水主干管。由于当地居民对破坏镇区主路较为抗拒，该DN400的污水主干管沿主路旁的荒地敷设，并收集沿途村落的生活污水。村落大部分居民楼采用直排屋后低洼农田的排污方式。收集此类污水采取沿各家屋后农田敷设DN200污水管道，最终汇入DN400的主干管。由于农田地势较低，管道埋深只需满足不影响耕作的要求即可。
        3.2提升泵站设计方案
        本工程镇中心区域DN300污水管道末端地面标高较DN400主管始端地面低6米左右，若采用重力自流排水方式，势必大增施工费用，而且从现场施工条件来说，施工的可行性非常低。由于水量规模较小，并从投资成本考虑，本工艺选择一体式钢砼泵站，将格栅装置和泵坑设置集成在一个矩形井坑内。本一体化钢砼泵站按合流泵站进行设计。泵站配置两台潜水泵，旱季一用一备，雨季全开的运行模式。根据预测的污水量，进入泵站的旱季污水量约为400m3/d=16.67m3 /h=4.63L/s，按照截流倍数取值为2，则雨季泵站设计规模为 1200m3/ d=50.01m3 /h。本一体化钢砼泵站采用内径LxB=1.5mx2m，集水池有效容积2m³，提升泵的设计扬程满足集水池水位与出水管渠水位差和水泵管路系统的水头损失以及3米的安全水头的累加。潜水泵通过液位控制开关自动开停泵。泵的出水管上设置缓闭式止回阀和闸阀，以防止水锤对水泵的破坏。压力出水管在排入DN400的重力自流管前设置消能井，并在压力管的最高点设计排气阀井和最低点设置排泥阀井。
        3.3.污水散排居民楼的污水收集措施

        图2.散排村落敷管示意图一        图3.散排村落敷管示意图二
        村落居民楼污水排放往往是无序杂乱，根据现场实地调研存在两种类型，第一种是村落巷道存在敷管条件，并且当地居民允许沿宅间巷道敷设污水管道；第二种是现状各户排污管道位于现状巷道的相反一侧，直接排向屋后低洼农田，而当地居民又不允许破坏现状巷道。对于第一种类型的区域，直接在巷道浅埋暗敷DN200的支管和500X500方形接户检查井。接管到户的接户管管径为 DN150，坡度为千分之四，如图2所示。对于第二种类型的区域，即使将各户排口反接回巷道，不仅接户管量剧增，巷道支管的埋深也会大增，也徒增狭窄巷道的施工难度。仅需在各家屋后耕作地中敷设DN200的支管，并设置500x500的接户小方井，井位尽量设置在田埂位置，减少占用耕作地，如图3所示。管道敷设实施期间会对居民的生活带来一定的影响，必须多与居民沟通，让居民清楚项目实施对改善他们生活环境的重要性。
        4.结语
        村镇污水管网的设计，从平面定位，到附属构筑物的设计等，都需要因地制宜的设计，不可生搬硬套大城市的模式。本工程对各户散排型村落的污水收集和一体化钢砼提升泵站的设计均具有典型性，可供同类工程参考。目前该村镇的排污量逐年增加，因此开展村镇污水治理对下游干流水质提高具有重要意义。本项目的实施能直接减少生活污染物排入河涌，是改善水环境质量、提高当地人居环境的重要环保工程。