
水的問題根源在岸上,核心是管網,管網是城市的“毛細血管”,它的運行狀態對市民生活質量和城市可持續發展起著舉足輕重的作用。
根據《給水排水設計手冊(第5冊)城鎮排水》,污水管網都會有一個最 大充滿度。不同的污水管管徑大小,設計規范要求的充滿度通常在0.55~0.75之間,當管段充滿度大于設計充滿度時即是高水位運行狀態。
正常情況下,污水管網水位應該是支管>次干管>主干管,污水水流方向應該是支管→次干管→主干管→污水處理廠。
當市政污水管網高水位運行時,會出現主干管→次干管→支管”的現象。
污水管網為何總是會高水位運行呢?這個情況應該很普遍,很多城市污水管網和農村污水治理的污水管網都會存在高水位運行的情況。
那么為什么會出現污水管網高水位運行呢?有什么措施可以把水位降下來?
污水管網高水位運行的原因
(1)下游污水處理廠(或泵站)處理能力不足。
隨著城市化進程的加快,污水排放量激增,部分后端污水處理廠的擴建與升級未能及時跟上步伐,處理能力不足,導致污水廠提升泵站的水位偏高,大量污水在管網中滯留,從而抬高了污水管網的整體水位。
(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)出現了淤積(或存在缺陷),導致管道過流斷面變小,管道的輸水能力降低,導致上游污水管道的運行水位升高。這時在異常管段前后測定管網水位,能看到水位突變。
(3)地表水倒灌,導致管網流量增大。
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)倒灌會在排口末端安裝拍門或鴨嘴閥,這類防倒灌設施若存在異物卡滯,則會造成地表水倒灌進入污水管網,造成管網內流量增大,從而抬升污水管道運行水位。這時可觀察運行水位和地表水水位的變化關系,是否存在關聯性。
(4)管道老化破裂,地下水入滲
長期使用的污水管道因不均勻沉降、腐蝕等原因出現破損,當污水管網水位低于周邊地下水位時,地下水會入流入滲,導致污水濃度下降,污水量增加,增加了污水處理廠的負荷。
(5)管徑設計過小,規劃與設計不足
在管網建設初期,存在對城市未來發展速度預估不足的情況,導致管徑設計偏小,難以滿足日益增長的排水需求。此外,管網布局不合理,也可能加劇局部區域的排水壓力。
(6)雨污分流不徹底,雨水立管接入污水井
管道建設初期,雨水立管接入污水井,降雨時,大量雨水流入污水管道,增加了污水管道的流量,降低了管網內污染物的濃度,造成管網高水位運行。
(7)運維管理缺失
由于污水管網采用的是重力流,要保證周邊地塊的水能夠接入,對埋深有一定的要求,部分主干管和過河倒虹管的埋深甚至會超過十米,給管道的養護運維增加了困難,一旦缺乏有效的定期清淤、檢修機制,會導致管道內淤積嚴重,過流斷面減小,流速降低,逐步形成高水位運行。
污水管網高水位運行的危害
(1)管道堵塞
根據GB50014—2006《室外排水設計規范(2016年版)》,污水管道在設計充滿度下最 小設計流速為0.6m/s,管道高水位運行時,流速過小,會增加管道內污染物的沉淀,進而導致管道堵塞。在堵塞的情況下,污水管網通暢的一側將無法正常運行。
(2)影響河道等水體水質
當市政污水管網水位高于周邊水網、河道水位時,出現污水外滲,不僅污染土壤和地下水,還可能通過地表徑流進入河流、湖泊等自然水體,影響河道水質。
(3)增加了管道的壓力
污水管網高水位運行,會增加管道的壓力,尤其是軟土地基地段,會導致整個管道壓力變大,增加了管道的沉降量,同時管道內部的壓力也會變大,也會導致管網更容易破損。
(4)雨季溢流污染
雨季時污水管網內富余的污水轉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,但當污水管網高水位運行時,管內已無富余的污水轉輸空間,初期雨水等濃度較高的地面污水可能會產生溢流,對河道造成污染。
(5)增加了管網運維的難度
當管網低水位運行時,井室內水位低,更便于判斷發現井壁破裂、入流入滲、由井壁伸入的錯混接情況;當污水管網高水位運行時,井室管道被淹沒,管道的接入情況、出流情況均不可知,容易影響對管網運行狀況的研判結果,增加了管網運維的難度。
污水管網的降水位措施
根據以上高水位運行的成因,逐一采取相應的措施解決相應的問題,即可逐步解決污水管網高水位運行的問題。
(1)后端污水處理廠擴容。
理論上,污水處理廠泵站最 大限度抽水,是可以把管網高水位運行問題解決的(除非有大量河水倒灌進入管網)。
(2)對污水管網進行疏通、修復。
污水管道恢復正常后,該段管網前后的污水管道運行水位會趨于一致,即可解決高水位問題。
(3)對沿河(魚塘)的排口進行排查整改。
若由于河水(或魚塘水)倒灌,則對防倒灌裝置進行維修、更換,使得無地表水進入污水管道,高水位問題也會逐步解決。
(4)管道設置過小,可增大管道。
污水管道增大后,輸水能力提升,高水位問題會得到緩解。
(5)雨污分流,降低清水進入污水管道。
逐步推行雨污分流,既可以解決污水管網高水位問題,又能提高污水處理站點的進水濃度。
對于一個排水系統,污水管網高水位運行一般都是很多因素綜合后的結果,所以要解決污水管網高水位的問題,還是需要找準原因,再對癥下藥,才能最終解決管網高水位的問題。
來源:環保工程師那些事、海綿水圈等
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