溫州市靈昆街道截污納管工程設(shè)計(jì)

包松考 ，楊 勇 ，蔡丹新 ，馮晨飛

（1.溫州市甌江口開發(fā)建設(shè)投資集團(tuán)有限公司，浙江溫州 325026；2.無錫市政設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇無錫 214072）

0 前言

溫州市靈昆街道總面積約22.55 km2，下轄9個(gè)行政村，現(xiàn)有人口3.22萬人（包括戶籍人口21481人和流動(dòng)人口10721人）。目前共建成13座小型污水處理裝置或生態(tài)塘，出水水質(zhì)執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)。已建小型污水處理裝置較好地解決了各服務(wù)范圍內(nèi)的污水處理問題（見圖1），但處理能力有限，靈昆街道絕大部分污水通過化糞池簡單處理或直接就近排入附近河道，河體水質(zhì)普遍下降至Ⅳ類及其以下。當(dāng)?shù)貨Q定通過實(shí)施靈昆街道截污納管工程，改善水環(huán)境質(zhì)量，并保障靈昆街道東北角在建污水處理廠的正常運(yùn)行。

圖1 地理位置及服務(wù)范圍示意圖

1 截污納管工程方案

和城市污水處理相比，靈昆街道現(xiàn)狀污水處理有其自身特點(diǎn)。首先，技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，缺少專業(yè)的技術(shù)管理人員。其次，污水在排放方式、水質(zhì)和水量方面具有自身的特殊性，主要表現(xiàn)在：面廣分散，收集困難；水量變化大，排放不均勻；可生化性好，幾乎不含有毒有害有機(jī)污染物。此外，靈昆街道已經(jīng)建設(shè)了13座就地處理的小型污水處理裝置，而一座污水處理廠也在建設(shè)中，污水處理方式呈現(xiàn)出多元化。

結(jié)合靈昆街道污水處理現(xiàn)狀，確定采用“小型污水處理系統(tǒng)與污水處理廠處理結(jié)合”的方案，即距離污水處理廠較遠(yuǎn)地塊采用小型污水處理系統(tǒng)就地處理，距離污水處理廠較近地塊集中納入污水處理廠處理。

該方案有助于污水處理廠今后正常運(yùn)行，對距離污水處理廠較遠(yuǎn)、村莊布局分散、規(guī)模較小、地形條件復(fù)雜、污水不易集中收集的村莊采用小型污水處理系統(tǒng)就地處理可有效地降低施工難度，減少污水提升設(shè)施數(shù)量。

2 污水量預(yù)測

該工程最具全面性的基礎(chǔ)資料是靈昆街道的現(xiàn)狀人口及靈昆街道歷年實(shí)際用水量數(shù)據(jù)。設(shè)計(jì)采用單位人口綜合用水量指標(biāo)法和實(shí)際用水量推測法進(jìn)行污水量預(yù)測，按照日變化系數(shù)1.2，污水排放系數(shù)0.85，截污系數(shù)100%進(jìn)行計(jì)算，并考慮10%的地下水入滲率，服務(wù)范圍內(nèi)污水總量為7600 m3/d。

3 設(shè)計(jì)進(jìn)、出水水質(zhì)

靈昆街道現(xiàn)狀污水主要來源是居民生活過程中糞便及其沖洗水、洗浴污水和廚房污水等，污水主要含有有機(jī)物質(zhì)、氮（N）磷（P）營養(yǎng)物質(zhì)、懸浮物及病菌等污染成分，各污染物排放濃度一般為：CODCr250～400 mg/L，NH3-N40～60 mg/L，TP2.5～5.0 mg/L。

小型污水處理系統(tǒng)及在建污水處理廠出水水質(zhì)執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出水水質(zhì)確定為：

BOD5≤20 mg/L

SS≤20 mg/L

CODCr≤60 mg/L

NH3-N≤8（15）mg/L

TN≤20 mg/L

TP≤1 mg/l

PH為6～9

糞大腸菌群數(shù)為104個(gè)/L

注：括號外數(shù)值為水溫大于12℃時(shí)的控制指標(biāo)，括號內(nèi)數(shù)值為水溫小于等于12℃時(shí)的控制指標(biāo)。

4 工程設(shè)計(jì)

4.1 就地小型污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

該工程結(jié)合靈昆街道分散聚居及其地理氣候環(huán)境等特點(diǎn)，采用“沉砂池+一級厭氧消化池+二級厭氧消化池+好氧生物濾池模式”。該模式是一種以水壓氣、以氣送水的無動(dòng)力污水處理工藝，污水先后經(jīng)過物理處理、常溫發(fā)酵、多級厭氧消化、好氧生物濾池等工段。具有占地小，抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，處理效果穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)[1]，并且該模式在靈昆街道已被成功應(yīng)用，積累了一定的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，有利于在該工程中應(yīng)用和推廣。該工程共需新建20座就地小型污水處理系統(tǒng)，處理規(guī)模介于50 m3/d～120 m3/d。主要設(shè)計(jì)參數(shù)為：

沼氣設(shè)計(jì)壓力：8 kPa±0.1kPa消化時(shí)間：20～30 d

污水停留時(shí)間：3～5 d

生物濾池表面負(fù)荷：9～36m3/(m2·d)

生物濾池容積負(fù)荷：370～1840 gBOD5/(m3·d)

污泥清掏期：360 d

4.2 污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)

4.2.1 管道施工方法

針對靈昆街道軟土基礎(chǔ)情況，以及當(dāng)?shù)氐氖┕そ?jīng)驗(yàn)，當(dāng)溝槽深度大于4 m時(shí)，由于軟土基礎(chǔ)，地下水位高，管道開挖支護(hù)時(shí)，打樁的深度要10 m左右，管道采用開挖施工的難度要超過非開挖施工。所以在該項(xiàng)設(shè)計(jì)中，將管道埋深控制在4 m以內(nèi)，采用開挖的施工方法，通過設(shè)置污水提升泵站，降低管道埋深。

4.2.2 污水管材

沿各村道路綠化帶敷設(shè)的DN300及DN400污水管選用HDPE雙壁波紋管。HDPE環(huán)剛度不小于8 kN/m2，管材質(zhì)量符合《埋地用聚乙烯（PE）結(jié)構(gòu)壁管道系統(tǒng)第1部分：聚乙烯雙壁波紋管材》（GB/T 19472.1）標(biāo)準(zhǔn)。

沿77省道敷設(shè)的DN500污水干管，選用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管，HDPE環(huán)剛度不小于8 kN/m2，管材質(zhì)量符合《埋地用聚乙烯（PE）結(jié)構(gòu)壁管道系統(tǒng)第2部分：聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材》（GB/T 19472.2）標(biāo)準(zhǔn)。

當(dāng)穿越河流時(shí)，采用牽引定向鉆施工時(shí)，推薦采用PE100管、SDR17、1.0 MPa，管材質(zhì)量符合《給水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T 13663-2000）標(biāo)準(zhǔn)。

4.2.3 管道基礎(chǔ)

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，靈昆街道為抗震不利地段，多屬軟弱土類型，軟土地基承載力低、壓縮性大、透水性差，在污水管道安裝中不易滿足管道基礎(chǔ)設(shè)計(jì)要求，需要進(jìn)行處理。

該工程污水管道管材多采用HDPE雙壁波紋管和鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管，管道埋深小于4米，采用開挖施工方式。對一般土質(zhì)，當(dāng)?shù)鼗休d力特征值fak≥80 kPa時(shí)，基底可鋪設(shè)一層厚度為100 mm的中粗砂基礎(chǔ)層；當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差，其地基承載力特征值55 kPa≤fak＜80 kPa時(shí)，或槽底處在地下水位之下時(shí)，宜鋪墊厚度不小于200 mm的砂礫基礎(chǔ)層，也可以分兩層鋪設(shè)，下層用粒徑為5～40 mm的碎石，上層鋪設(shè)厚度不小于50 mm的中粗砂。對軟土地基（指淤泥、淤泥質(zhì)土、充填土或其它高壓縮性土層構(gòu)成的軟弱地基），地基承載力特征值fak＜55 kPa時(shí)，或因施工原因地基原狀土被擾動(dòng)而影響地基承載力時(shí)，先挖去基坑下的部分或全部軟土，然后回填素土分層夯實(shí)。

77省道敷設(shè)的污水主干管是在路基處理固化后的基礎(chǔ)上實(shí)施，可以滿足管道對地基的要求，故77省道管道地基不需另行處理。

4.2.4 管道輔助構(gòu)筑物

該項(xiàng)目設(shè)計(jì)的污水管網(wǎng)附屬設(shè)施主要為污水檢查井，做法詳見《給水排水標(biāo)準(zhǔn)圖集》（06MS201）。

由于靈昆街道河網(wǎng)水系較多，在穿越較大河流時(shí)采用凹字型倒虹管，河道寬度20 m以下的河流采用單管倒虹，20 m以上的采用雙管倒虹，施工方法采用牽引定向鉆施工。管道設(shè)計(jì)流速采用1.2～1.5 m/s，為防止污泥在管內(nèi)淤積，倒虹前一個(gè)檢查井采用沉泥井，沉泥深度500 mm，水頭損失的計(jì)算方式如下：

式中：H——倒虹管總水損，m；

i——倒虹管水力坡度；

L——倒虹管長度，m；

ξ——倒虹管進(jìn)出水局部阻力系數(shù)，進(jìn)水取0.5，出水取 1.0；

v——倒虹管內(nèi)水流流速，m/s，取1.2 m/s。

4.2.5 污水提升井及污水泵站設(shè)計(jì)

污水管道埋深大于4.0 m時(shí)，設(shè)計(jì)采用一體式污水提升井和污水提升泵站進(jìn)行污水提升，共需設(shè)置污水提升井6座（處理規(guī)模介于200 m3/d～1300m3/d），污水提升泵站1座（處理規(guī)模2100 m3/d）。污水先經(jīng)格柵井內(nèi)粉碎型格柵處理后進(jìn)入集水池，再經(jīng)潛水排污泵提升。一體式污水提升井和污水提升泵站均采用全地埋式，每套提升系統(tǒng)設(shè)相應(yīng)型號的粉碎型格柵1臺，潛水排污泵2臺（1用1備），水泵揚(yáng)程5 m。

5 運(yùn)行管理模式

污水處理系統(tǒng)“三分設(shè)計(jì)，七分管理”，即使污水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)再有缺陷，只要運(yùn)行管理好，都有一定的處理效果；反之，系統(tǒng)設(shè)計(jì)再完善，運(yùn)行管理不善，也達(dá)不到良好的運(yùn)行效果。

現(xiàn)階段，靈昆街道已建污水處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理模式主要為屬地化運(yùn)行管理模式，即由處理設(shè)施產(chǎn)權(quán)擁有者自行負(fù)責(zé)設(shè)施的運(yùn)行管理，這種運(yùn)行管理模式發(fā)揮了一定的成效，但是隨著時(shí)間的推移，無法實(shí)現(xiàn)科學(xué)維護(hù)和管理的局限越發(fā)明顯。

為充分發(fā)揮該工程的效益，建議工程完成后采用專業(yè)化社會運(yùn)行管理模式，即由污水收集和處理系統(tǒng)的產(chǎn)權(quán)擁有者通過招投標(biāo)形式，將污水收集和處理系統(tǒng)后續(xù)維護(hù)和管理工作委托給專業(yè)環(huán)境保護(hù)設(shè)施運(yùn)營單位。產(chǎn)權(quán)擁有者負(fù)責(zé)會同當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門對運(yùn)營公司的考核，主要考核指標(biāo)包括處理水量、污染物去除率、出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)率、電耗指標(biāo)、設(shè)備完好率和使用率、水力停留時(shí)間等，并根據(jù)考核結(jié)果下?lián)芫S護(hù)費(fèi)用。

6 建議

建議派專人全過程負(fù)責(zé)，在對靈昆街道的污水排放情況調(diào)查摸底，整理得出的各排水用戶的具體情況調(diào)查表。污水管道敷設(shè)過程中，了解整個(gè)管網(wǎng)布設(shè)情況；污水管道敷設(shè)完成后，需進(jìn)行閉水試驗(yàn)，做到簽字負(fù)責(zé)，閉水試驗(yàn)合格后方可交付使用。

對排入污水管網(wǎng)的工業(yè)廢水，要求達(dá)到《污水排放綜合標(biāo)準(zhǔn)》（GB 8978-1996）和《污水排入城鎮(zhèn)下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ343-2010）后，方可排入該工程管道系統(tǒng)。

[1]龔園園,張照韓,于艷玲,等.我國南北農(nóng)村生活污水處理模式研究[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，2012，12(1)：132-136.