淺談污水廠配套主干管道設計要點

張建亮

（廈門市政水務規劃設計研究院有限公司，福建 廈門 361000）

城市污水系統是城市重要的基礎設施，污水管道的有效設置，可有效提高污水收集率，減少城市環境污染，提高區域范圍水系水質、實現水污染的有效控制。

本文結合建甌城西污水廠配套污水主干管工程，探討城市污水管道的具體布置設計。

1 工程概況

本項目為南平建甌城西污水處理廠配套污水管網工程，建設DN300～DN1200 污水管道合計10.67km，建設三座一體化泵站（1.0 萬m3/d 泵站 一 座、1.6 萬m3/d泵站一座、0.9 萬m3/d 泵站一座）、0.75 萬m3/d 截流泵站兩座、1.7 萬m3/d 截流泵站一座。其中配套污水管網主要包括湖濱路（瑤坪泵站～瑤坪南路）、五里街（興泰街～水西大橋）、江濱路（竹園～建溪大橋）、江濱段（建溪大橋～柳坑鐵路橋）、進廠道路段、過建溪段、南環線（新葉外灘～三門大橋）、城西污水廠尾水排放管。

管網主要服務區域范圍為高鐵新區、水西、柳坑、三門、水南及木西林區域。

2 現狀及問題

2.1 污水管網系統建設不完善，雨污分流不徹底

現狀污水系統建設不完善，現狀敷設污水管線的區域較少，管線收集范圍不足以覆蓋整個中心城區，污水收集能力較弱。雨污分流不完善，雨污合流所占的比例很高，其中水西、水南部分區域采用的是明溝加蓋板的合流排水管渠，大多較為簡陋、不成系統，易發生破損、堵塞，遇下雨或排水量較大時，造成水流不暢，污水漫流路面、街巷。同時城區污水多排入加蓋明渠，進入雨水管網系統后隨雨水管道分散排放，給城市沿溪造成污染。

2.2 管理養護不到位，缺乏專業管道養護制度和力量

由于缺乏專業管道養護制度和力量，導致部分管道和渠道年久失修、堵塞，破損嚴重，影響污水系統功能的正常運行。

3 工程具體設計

3.1 排水干管布置

3.1.1 沿河設防洪堤段，結合防洪堤設計

污水管道設置于防洪堤內側，三江口大橋～金福花園、金福花園～建溪大橋段布置于防洪堤內側，結合待建防洪堤布置管道。

3.1.2 沿河無防洪堤段，結合現場征地實施條件設計

結合現場地形及征地條件，并結合防洪水位等考慮，本項目中建溪大橋～柳坑鐵路橋段、南環路段及金甌灣旱橋段均為此種情況。基于抗浮、抗沖及管道穩定考慮，建溪大橋～柳坑鐵路橋段、南環路段及金甌灣旱橋段均采用20cm 厚C25 鋼筋砼包管，并加鋪20cm 厚砼墊層。

3.1.3 城市主干路下，結合道路現場管網布置情況選擇合適位置布置

結合現場道路管網具體布置情況，選擇有合適的管位布置污水干管。金甌灣～家興酒店白改黑道路段現狀兩側道路已有管網，結合道路白改黑改造施工，污水管道布置于五里街西側機動車道下，管道離機動車道邊線5m。

3.1.4 農田段

城西污水廠廠外道路（柳坑鐵路橋～廠區段）下污水主干管與尾水并排敷設，由于污水廠外國道205 尚未實施，新建污水重力管布置于現狀便道及澆灌渠南側，管中心距離該側澆灌渠邊線4 米，設計管徑為DN1200。管道收集道路兩側地塊污水及轉輸上游污水后由東向西排入城西污水廠。由于周邊為農田、房屋等，為避免對周邊現有構筑物影響，部分管段施工采用鋼板樁支護。

管段具體分布如下：

圖1 污水管段分布圖

3.2 流量確定

圖2 污水系統服務范圍規劃圖

3.2.1 污水系統設計平均日污水量

從用水量推求進入污水系統的污水量可按下式轉換：平均日污水量= 最高日用水量/日變化系數×污水排放系數×截污系數×（1+滲透系數），日變化系數根據供水規模生活水平、氣候條件、用水量組成并結合當地類似供水工程的年內供水變化情況綜合分析確定，根據《城市給水工程規劃規范》（GB50282-2016）推薦，可在1.1～1.5 范圍內取值。本次取1.3。

3.2.2 最高日用水量

最高日用水量=綜合生活用水量+工業企業用水量+其他用水量。

根據《城市給水工程規劃規范》（GB50282-2016）綜合生活用水量指標取350L／(人·d)；工業用水量根據指標為30～150 m3／(ha·d)，本次選擇50m3／(ha·d)。

其他用水量按上述兩者之和的15%選取。

3.2.3 城市污水排放系數

水被使用后，大部分以污廢水形式排放，城市污水排放系數反映了用水量與污水量之間的關系，即用戶產生的污水量與用水量的比值，本次按遠期規劃2030 年取90%。

3.2.4 截污系數

截污系數指進入城市污水系統的污水量與產生的污水量的比值，其與污水收集系統的完善程度等因素有關。

本次按遠期取95%。

3.2.5 滲透系數

污水管道埋深基本超過2 米，由于沿河敷設段地下水位較高，且施工質量不能完全保證等因素，地下水易從管道裂縫、接口或管道與檢查井的接口處滲入。對于新建地區，地下水滲入較少；而對于老城區，地下水滲入較多。大部分管網位于老城區，因此滲透系數取10%。由此算出城西污水系統各分區規劃污水量如圖3 所示。

圖3 污水系統服務范圍規劃圖

3.3 污水管材、管徑及坡度設計

基于防腐性能、密封效果等考慮，污水壓力管道及沿河岸段重力管道采用污水用球墨鑄鐵管，接口為承插膠圈連接。城市道路下基于安裝迅捷、減少道路圍擋封閉時間、采用硬聚氯乙烯玻璃鋼復合纏繞管，接口為承插膠圈連接。硬聚氯乙烯玻璃鋼復合纏繞管管道環剛度選用為：行車道下埋深4 米內選SN10，4-6 米SN12.5，6-8米以上SN16。頂管段采用頂管專用DN1000 離心澆鑄玻璃鋼管；局部豎向段及過河段采用鋼管，焊接；拉管段采用PE100 管；管材及管道配件均應滿足國家標準要求。

污水管道最大設計流速、最大設計充滿度和最小設計坡度按GB 50014-2021《室外排水設計標準》選取，其中街坊支管最小管徑為dn300，本工程設計采用的最小管徑為dn300。

3.4 局部提升泵站設計

針對部分現狀雨污合流排放口高程較低，上游雨污分流改造難度大的情況，可在末端截流設置提升泵站，本項目共設置3 處截流泵站。

采用截流泵井截流，泵井前端設置沉砂井，在沉砂池（往泵井方向）管口設置格柵，防止雜物堵塞。同時泵井設置潛水泵，并設置儀表與自控系統，保證污水提升泵站能適應各種生產工況的變化。泵井及沉砂池均設置溢流管，截流旱季污水，雨季時過量匯水通過溢流管溢流排放。污水截流倍數均取2。

3.4.1 七里街綜合入河排污口截流泵站

七里街截流泵站位于七里街芝華中學南側，設計規模為7500m3/d；泵站收集北側d1000排管及南側d1500 排管。

3.4.2 竹園污水截流泵站

竹園污水截流泵站位于水西竹園地塊，泵站設計規模為17000m3/d，泵站收集竹園現狀d1000 排口污水及望江園現狀0.6m (寬) X1.2m(高)排口污水。

3.4.3 體育場截流泵站

污水泵站位于待建江濱路南側，緊鄰建甌市體育場，截流泵站設計規模為9000 m3/d，泵站截流體育場至市政府沿線周邊水西片區污水。

3.5 管道過河設計

本次設計采用圍堰施工，過河方式對比見表1。

表1 過河方式對比表

本工程管道過河方式做如下分析：

根據《城市橋梁設計準則》CJJ 11－93 中2.0.10“不得在橋上敷設污水管、煤氣管和其它可燃、有毒或腐蝕性的液、氣體管。”因此污水管不適合采用隨橋過河方式。

樁橋過河方式跨度施工周期長，需做管橋橋臺樁基，單根樁長至少12m，造價高;現場過河安裝施工要求較高; 接口若滲漏易污染河道，且影響河道美觀，不適合采用。

本次過河跨度達460 米，跨度過大，無法采用圓弧形架空管方式。

本工程管徑為DN400mm，不適宜采用頂管法過河。

建溪水位落差較大，不適宜采用沉管施工法，且對施工要求高。

根據地勘報告，河床下依次為卵石層（3～5m 厚）及強風化片巖，不適宜采用拉管施工。

綜上，為了管道過河時能有效實施抗浮、抗沖刷等外部保護措施，本次設計采用枯水期（11 月～1 月）圍堰施工。

3.6 管道施工方式

過鐵路橋段采用頂管施工，白改黑道路段結合白改黑施工，深度較大采用鋼板樁支護施工，深度小按直接開挖施工考慮。開挖過程中碰到其他管線采用懸吊等保護措施。

南環路（新葉外灘段）設計污水壓力管徑為DN400，由于道路兩側人行道下均無管位，管道布置于機動車道下，為避免開挖影響交通，采用拉管施工。

同樣瑤坪泵站DN400 出水壓力管道跨越G205 國道采用拉管施工。

4 結論

4.1 項目建設意義

項目的建設可解決現狀污水無序排放的難題。目前除了老城區及城北片區以外，其它片區的雨污水均未經處理排放致建溪，興建城西污水處理廠配套管網工程，可有效解決水西、水南、三門-柳坑、高鐵新區等城區的雨污水無序排放困境；同時能有效完善建甌市污水管網系統和配合城西污水廠順利投產。

4.2 工程設計經驗及總結

污水管網及泵站設計工作應充分考慮近遠期，并結合周邊相鄰項目，管網布置應因地制宜，結合現場條件布置。

4.2.1 設計應考慮項目實施的近遠期污水收集范圍

污水提升泵站應結合近遠期污水規模配置水泵，當近遠期流程相差較大時可考慮大小泵搭配設計，并按大泵流量考慮備用泵。

污水管網管徑則統一按遠期設計，并校核現狀旱流流量下污水流速。

4.2.2 考慮地塊標高實施的近遠期高程

管網及泵站敷設路由途經不少低洼農田地，泵站場地標高及管網回填標高需結合遠期地塊標高及現場美觀、造價考慮，滿足現狀功能運維要求同時也能預留并適應后期標高的調整。

4.2.3 考慮管養運維的合理

由于管網及泵站敷設路由途經低洼地，泵站紅線內構筑物允許淹沒運行。而對于帶電柜體，為避免受淹，泵站配電柜體可置于周邊其他高地建筑物，以滿足泵站日常管養及運維的要求。