農(nóng)村污水納管中提升泵站的布置要點(diǎn)分析

王 巖

（上海市政交通設(shè)計(jì)研究院有限公司，上海 200030）

0 前言

近年來，我國致力于解決突出環(huán)境問題，中共中央辦公廳、國務(wù)院印發(fā)《農(nóng)村人居環(huán)境整治三年行動(dòng)方案》，要求加快水污染防治，加強(qiáng)農(nóng)村面源污染防治，開展農(nóng)村人居環(huán)境整治行動(dòng)。改善農(nóng)村人居環(huán)境，建設(shè)美麗宜居鄉(xiāng)村，梯次推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理。《十三五全國城鎮(zhèn)污水處理及再利用設(shè)施建設(shè)規(guī)劃》中規(guī)定，至2010年末，我國建制鎮(zhèn)污水處理率達(dá)到70%；《全國農(nóng)村環(huán)境綜合整治“十三五”規(guī)劃》中要求，到2010年，我國新增完成環(huán)境綜合整治的建制村13 萬個(gè)。我國目前農(nóng)村人口約為8 億，根據(jù)農(nóng)村不同區(qū)位條件、村莊人口聚集程度、污水產(chǎn)生規(guī)模，因地制宜采用污染治理與資源利用相結(jié)合、工程措施與生態(tài)措施相結(jié)合、集中與分散相結(jié)合的建設(shè)模式和處理工藝，推動(dòng)城鎮(zhèn)污水管網(wǎng)向周邊村莊延伸覆蓋。十三五期間將增加約2000 萬噸/天的農(nóng)村污水處理量，這對(duì)我們環(huán)保人提出了巨大的挑戰(zhàn)。[1]

為響應(yīng)上海市第七輪（2018年～2010年）環(huán)保三年行動(dòng)計(jì)劃，為深入貫徹十九大精神，打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)，加快改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，全面推進(jìn)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展，持續(xù)深化生態(tài)文明體制改革，浦東新區(qū)計(jì)劃在農(nóng)村已建成污水設(shè)施與管網(wǎng)的基礎(chǔ)上，完善農(nóng)村污水處理系統(tǒng)，提高農(nóng)村污水排放標(biāo)準(zhǔn)，到2019年底，實(shí)現(xiàn)全區(qū)農(nóng)村區(qū)域污水治理率100%的目標(biāo)。

而農(nóng)村污水治理的方案主要分為污水納管和污水就地處理排河兩種，其中污水納管是將農(nóng)村生活污水經(jīng)過管網(wǎng)收集納入市政污水管網(wǎng)，最終經(jīng)城市污水處理廠處理達(dá)標(biāo)后排放，其擁有著高效的處理效率、成熟的處理工藝、可靠的處理穩(wěn)定性及完善運(yùn)行管理等優(yōu)點(diǎn)，使其成為對(duì)農(nóng)村污水進(jìn)行治理時(shí)候的首選方案。[2][3]但是由于農(nóng)村地區(qū)和城鎮(zhèn)地區(qū)的不同特點(diǎn)，農(nóng)村污水納管工程設(shè)計(jì)中不能直接照搬城鎮(zhèn)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。[4]

1 農(nóng)村污水納管設(shè)計(jì)路徑

本設(shè)計(jì)對(duì)區(qū)域內(nèi)的行政村實(shí)施污水治理工程，在村內(nèi)新建DN100～DN300 污水管道、一體化提升泵站及道路溝槽修復(fù)等內(nèi)容。

具體內(nèi)容包括：

（1）、對(duì)民宅內(nèi)部實(shí)施分流制改造。從房屋外開始新建De160 污水管道，將衛(wèi)生間衛(wèi)生器具污水引至戶外新建的化糞池，并將化糞池污水改接入擬建的戶外污水收集系統(tǒng)，部分農(nóng)戶家里不止一個(gè)化糞池，此種情況采用并聯(lián)方式一并接入，新建De160 污水管道將廚房廢水引入隔油井、將洗浴等廢水引入水封井，再接入擬建的戶外污水收集系統(tǒng)，戶外洗滌池增設(shè)存水彎后接入擬建的戶外污水收集系統(tǒng)，廢除現(xiàn)狀化糞池，新建一體化成品化糞池，為防止臭氣溢出以及室外、管道中小蟲等通過管道進(jìn)入室內(nèi)，考慮每戶除糞便污水外的其他生活廢水管道設(shè)置存水彎或水封井，然后再納入收集管道。

（2）、沿?cái)M實(shí)施納管的道路新建污水收集系統(tǒng)，新建DN100～DN300 污水管道，管道埋深到達(dá)一定深度后增設(shè)一體化提升泵站，接入已建的市政污水管道中納管。

2 方案對(duì)比

本文對(duì)民宅內(nèi)部污水改造不做探討，只討論戶外污水收集管網(wǎng)的布置及一體化提升泵站的布置。泵站的布置，不僅要考慮管道的埋深，同時(shí)要考慮管網(wǎng)走向及接入污水量，做到經(jīng)濟(jì)合理。

浦東某鎮(zhèn)總面積23.4 平方公里，擬對(duì)鎮(zhèn)內(nèi)4127 幢民宅進(jìn)行納管改造。管網(wǎng)總長度約115km，污水市政管網(wǎng)接入點(diǎn)10 處。按照浦東地區(qū)地質(zhì)情況及常規(guī)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)排水管道埋深超過3m 后，開槽埋管時(shí)需要做鋼板樁支撐圍護(hù)，管道造價(jià)及施工難度將會(huì)有所增加。因此，本工程以3m 埋深為分界，對(duì)埋深4m、埋深3m和埋深2m 進(jìn)行方案對(duì)比。

方案一（4m 埋深）

本方案擬沿村莊道路敷設(shè)DN250-DN300 污水管道約115km，污水管道起始覆土70cm，最不利點(diǎn)開始按照2.0‰的坡度重力流向下游敷設(shè)，當(dāng)污水管道埋深達(dá)到4m 左右時(shí)，需增設(shè)污水提升泵站以減少下游管道埋深，污水經(jīng)提升后繼續(xù)重力流向下游污水管道排放。

此方案需設(shè)置污水提升泵站14 座。污水管道最大埋深達(dá)到4m，3-4m 區(qū)間管道約10km，2-3m 區(qū)間管道約19km。具體方案見圖1。

圖1 污水納管方案一

此方案中有部分污水管道敷設(shè)較深，施工時(shí)需進(jìn)行降水及溝槽維護(hù)，如遇到道路較窄或距離民宅較近時(shí)，施工難度較大，容易對(duì)周邊房屋產(chǎn)生影響。本工程方案一建安費(fèi)為25122 萬元。

方案二（3m 埋深）

本方案擬沿村莊道路敷設(shè)DN250-DN300 污水管道約115km，污水管道起始覆土70cm，最不利點(diǎn)開始按照2.0‰的坡度重力流向下游敷設(shè)，當(dāng)污水管道埋深達(dá)到3m 左右時(shí)，需增設(shè)污水提升泵站以減少下游管道埋深，污水經(jīng)提升后繼續(xù)重力流向下游污水管道排放。

此方案需設(shè)置污水提升泵站23 座。污水管道最大埋深達(dá)到3m，2-3m 區(qū)間管道約22km。具體方案見圖2。

圖2 污水納管方案二

此方案管道最深處為3m，基本不需要進(jìn)行降水，只需要簡單的橫列版支護(hù)即可。由于埋深較淺，所以對(duì)周邊房屋影響不大。但一體化泵站個(gè)數(shù)較多。但是兩個(gè)方案均需要進(jìn)行一體化泵站的統(tǒng)一管理養(yǎng)護(hù)，因此泵站個(gè)數(shù)的增加，對(duì)管理養(yǎng)護(hù)的標(biāo)準(zhǔn)和難度并沒有顯著的增長。本工程方案二建安費(fèi)為22924 萬元。相比較方案一，節(jié)省費(fèi)用約9%。

方案三（2m 埋深）

本方案擬沿村莊道路敷設(shè)DN250-DN300 污水管道約115km，污水管道起始覆土70cm，最不利點(diǎn)開始按照2.0‰的坡度重力流向下游敷設(shè)，當(dāng)污水管道埋深達(dá)到2m 左右時(shí)，需增設(shè)污水提升泵站以減少下游管道埋深，污水經(jīng)提升后繼續(xù)重力流向下游污水管道排放。

此方案需設(shè)置污水提升泵站50 座。污水管道最大埋深達(dá)到2m。具體方案見圖3。

此方案管道最深處為2m，不需要進(jìn)行降水，只需要在地質(zhì)較差或距離房屋較近地段進(jìn)行簡單的橫列版支護(hù)即可。由于埋深淺，所以對(duì)周邊房屋影響較小。但一體化泵站個(gè)數(shù)增加較多。對(duì)后續(xù)管理養(yǎng)護(hù)提出了較大的挑戰(zhàn)。本工程方案二建安費(fèi)為23824 萬元。相比較方案一，節(jié)省費(fèi)用約5%。

方案比選的具體內(nèi)容見表1。

表1 納管方案對(duì)比

綜上所述，方案一管道埋深4m，施工難度較大，同時(shí)造成工程費(fèi)用的增加；隨著管道敷設(shè)深度降低到方案二的3m，施工難度有所下降，提升泵站個(gè)數(shù)雖有所增加，但對(duì)后期管理養(yǎng)護(hù)影響不大；繼續(xù)降低管道敷設(shè)深度到方案三的2m，施工變得很簡單，但泵站確由方案一的14 座增加到了50 座，對(duì)后期管理養(yǎng)護(hù)帶來了挑戰(zhàn)，同時(shí)為了達(dá)到此目的還需要將很多DN250 的管道改為DN300 以減小管道水力坡降，從而導(dǎo)致工程費(fèi)用的上升。因此合理選擇方案二為最優(yōu)方案。

3 結(jié)語

以浦東某鎮(zhèn)大區(qū)域復(fù)雜枝狀管網(wǎng)為例，污水管道敷設(shè)越淺，管道施工難度越小，而提升泵站數(shù)量越多，當(dāng)埋深降低到一定程度后，污水提升泵站數(shù)量成幾何級(jí)數(shù)增長。通過方案技術(shù)比選，結(jié)合后期管理養(yǎng)護(hù)，施工難度，經(jīng)濟(jì)性等指標(biāo)得出，污水管道埋深達(dá)到3m 左右時(shí)，設(shè)置污水提升泵站是比較經(jīng)濟(jì)合理的方案。

我國農(nóng)村污水治理工程目前還處于初級(jí)階段，但是農(nóng)村污水的治理對(duì)改善人居環(huán)境，改善河道水質(zhì)有著至關(guān)重要的作用。而作為有效治理方式的污水納管工程，不可避免要建設(shè)污水提升泵站，而關(guān)于農(nóng)村污水納管工程中泵站位置對(duì)管網(wǎng)系統(tǒng)和造價(jià)影響方面的研究還比較少。因此，在農(nóng)村污水納管工程設(shè)計(jì)中，尤其是大區(qū)域大系統(tǒng)的納管工程設(shè)計(jì)中，需要對(duì)提升泵站位置進(jìn)行反復(fù)調(diào)整優(yōu)化總結(jié)，從而獲得寶貴的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，使農(nóng)村污水納管工程發(fā)揮最大效益。