水的問題根源在岸上,核心是管網(wǎng),管網(wǎng)是城市的“毛細(xì)血管”,它的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)市民生活質(zhì)量和城市可持續(xù)發(fā)展起著舉足輕重的作用。
根據(jù)《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)(第5冊(cè))城鎮(zhèn)排水》,污水管網(wǎng)都會(huì)有一個(gè)最 大充滿度。不同的污水管管徑大小,設(shè)計(jì)規(guī)范要求的充滿度通常在0.55~0.75之間,當(dāng)管段充滿度大于設(shè)計(jì)充滿度時(shí)即是高水位運(yùn)行狀態(tài)。
正常情況下,污水管網(wǎng)水位應(yīng)該是支管>次干管>主干管,污水水流方向應(yīng)該是支管→次干管→主干管→污水處理廠。
當(dāng)市政污水管網(wǎng)高水位運(yùn)行時(shí),會(huì)出現(xiàn)主干管→次干管→支管”的現(xiàn)象。
污水管網(wǎng)為何總是會(huì)高水位運(yùn)行呢?這個(gè)情況應(yīng)該很普遍,很多城市污水管網(wǎng)和農(nóng)村污水治理的污水管網(wǎng)都會(huì)存在高水位運(yùn)行的情況。
那么為什么會(huì)出現(xiàn)污水管網(wǎng)高水位運(yùn)行呢?有什么措施可以把水位降下來?
污水管網(wǎng)高水位運(yùn)行的原因
(1)下游污水處理廠(或泵站)處理能力不足。
隨著城市化進(jìn)程的加快,污水排放量激增,部分后端污水處理廠的擴(kuò)建與升級(jí)未能及時(shí)跟上步伐,處理能力不足,導(dǎo)致污水廠提升泵站的水位偏高,大量污水在管網(wǎng)中滯留,從而抬高了污水管網(wǎng)的整體水位。
(2)管道淤堵或管道存在缺陷,縮小了管道過流斷面。
某一段污水管道(例如倒虹管段、過河管段等)出現(xiàn)了淤積(或存在缺陷),導(dǎo)致管道過流斷面變小,管道的輸水能力降低,導(dǎo)致上游污水管道的運(yùn)行水位升高。這時(shí)在異常管段前后測(cè)定管網(wǎng)水位,能看到水位突變。
(3)地表水倒灌,導(dǎo)致管網(wǎng)流量增大。
很多沿河(或魚塘)的排口通過截流井的形式截污,為了防止河水(或魚塘)倒灌會(huì)在排口末端安裝拍門或鴨嘴閥,這類防倒灌設(shè)施若存在異物卡滯,則會(huì)造成地表水倒灌進(jìn)入污水管網(wǎng),造成管網(wǎng)內(nèi)流量增大,從而抬升污水管道運(yùn)行水位。這時(shí)可觀察運(yùn)行水位和地表水水位的變化關(guān)系,是否存在關(guān)聯(lián)性。
(4)管道老化破裂,地下水入滲
長(zhǎng)期使用的污水管道因不均勻沉降、腐蝕等原因出現(xiàn)破損,當(dāng)污水管網(wǎng)水位低于周邊地下水位時(shí),地下水會(huì)入流入滲,導(dǎo)致污水濃度下降,污水量增加,增加了污水處理廠的負(fù)荷。
(5)管徑設(shè)計(jì)過小,規(guī)劃與設(shè)計(jì)不足
在管網(wǎng)建設(shè)初期,存在對(duì)城市未來發(fā)展速度預(yù)估不足的情況,導(dǎo)致管徑設(shè)計(jì)偏小,難以滿足日益增長(zhǎng)的排水需求。此外,管網(wǎng)布局不合理,也可能加劇局部區(qū)域的排水壓力。
(6)雨污分流不徹底,雨水立管接入污水井
管道建設(shè)初期,雨水立管接入污水井,降雨時(shí),大量雨水流入污水管道,增加了污水管道的流量,降低了管網(wǎng)內(nèi)污染物的濃度,造成管網(wǎng)高水位運(yùn)行。
(7)運(yùn)維管理缺失
由于污水管網(wǎng)采用的是重力流,要保證周邊地塊的水能夠接入,對(duì)埋深有一定的要求,部分主干管和過河倒虹管的埋深甚至?xí)^十米,給管道的養(yǎng)護(hù)運(yùn)維增加了困難,一旦缺乏有效的定期清淤、檢修機(jī)制,會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)淤積嚴(yán)重,過流斷面減小,流速降低,逐步形成高水位運(yùn)行。
污水管網(wǎng)高水位運(yùn)行的危害
(1)管道堵塞
根據(jù)GB50014—2006《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范(2016年版)》,污水管道在設(shè)計(jì)充滿度下最 小設(shè)計(jì)流速為0.6m/s,管道高水位運(yùn)行時(shí),流速過小,會(huì)增加管道內(nèi)污染物的沉淀,進(jìn)而導(dǎo)致管道堵塞。在堵塞的情況下,污水管網(wǎng)通暢的一側(cè)將無法正常運(yùn)行。
(2)影響河道等水體水質(zhì)
當(dāng)市政污水管網(wǎng)水位高于周邊水網(wǎng)、河道水位時(shí),出現(xiàn)污水外滲,不僅污染土壤和地下水,還可能通過地表徑流進(jìn)入河流、湖泊等自然水體,影響河道水質(zhì)。
(3)增加了管道的壓力
污水管網(wǎng)高水位運(yùn)行,會(huì)增加管道的壓力,尤其是軟土地基地段,會(huì)導(dǎo)致整個(gè)管道壓力變大,增加了管道的沉降量,同時(shí)管道內(nèi)部的壓力也會(huì)變大,也會(huì)導(dǎo)致管網(wǎng)更容易破損。
(4)雨季溢流污染
雨季時(shí)污水管網(wǎng)內(nèi)富余的污水轉(zhuǎn)輸空間可作為初期雨水等濃度較高的地面污水的暫存空間,但當(dāng)污水管網(wǎng)高水位運(yùn)行時(shí),管內(nèi)已無富余的污水轉(zhuǎn)輸空間,初期雨水等濃度較高的地面污水可能會(huì)產(chǎn)生溢流,對(duì)河道造成污染。
(5)增加了管網(wǎng)運(yùn)維的難度
當(dāng)管網(wǎng)低水位運(yùn)行時(shí),井室內(nèi)水位低,更便于判斷發(fā)現(xiàn)井壁破裂、入流入滲、由井壁伸入的錯(cuò)混接情況;當(dāng)污水管網(wǎng)高水位運(yùn)行時(shí),井室管道被淹沒,管道的接入情況、出流情況均不可知,容易影響對(duì)管網(wǎng)運(yùn)行狀況的研判結(jié)果,增加了管網(wǎng)運(yùn)維的難度。
污水管網(wǎng)的降水位措施
根據(jù)以上高水位運(yùn)行的成因,逐一采取相應(yīng)的措施解決相應(yīng)的問題,即可逐步解決污水管網(wǎng)高水位運(yùn)行的問題。
(1)后端污水處理廠擴(kuò)容。
理論上,污水處理廠泵站最 大限度抽水,是可以把管網(wǎng)高水位運(yùn)行問題解決的(除非有大量河水倒灌進(jìn)入管網(wǎng))。
(2)對(duì)污水管網(wǎng)進(jìn)行疏通、修復(fù)。
污水管道恢復(fù)正常后,該段管網(wǎng)前后的污水管道運(yùn)行水位會(huì)趨于一致,即可解決高水位問題。
(3)對(duì)沿河(魚塘)的排口進(jìn)行排查整改。
若由于河水(或魚塘水)倒灌,則對(duì)防倒灌裝置進(jìn)行維修、更換,使得無地表水進(jìn)入污水管道,高水位問題也會(huì)逐步解決。
(4)管道設(shè)置過小,可增大管道。
污水管道增大后,輸水能力提升,高水位問題會(huì)得到緩解。
(5)雨污分流,降低清水進(jìn)入污水管道。
逐步推行雨污分流,既可以解決污水管網(wǎng)高水位問題,又能提高污水處理站點(diǎn)的進(jìn)水濃度。
對(duì)于一個(gè)排水系統(tǒng),污水管網(wǎng)高水位運(yùn)行一般都是很多因素綜合后的結(jié)果,所以要解決污水管網(wǎng)高水位的問題,還是需要找準(zhǔn)原因,再對(duì)癥下藥,才能最終解決管網(wǎng)高水位的問題。
來源:環(huán)保工程師那些事、海綿水圈等
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