第二节 小城镇排水系统的体制选择
生活污水、工业废水和降水是采用一个管渠系统来排除,或者是采用两个或两个以上各自独立的管渠系统来排除,将直接影响到污水管道系统的设计、施工等。对于生活污水、工业废水和降水采取的汇集方式,称作排水体制。按照污水汇集方式,排水体制可以分为合流制和分流制两种类型。
一、排水工程系统的体制(一)合流制排水系统
将生活污水、工业废水和降水用一个管渠系统汇集输送的称为合流制排水系统。根据污水、废水、降水径流汇集后的处理方式不同,可分为两种情况:
1.直排式合流制
布置管渠系统时就近坡向水体,分为若干个排出口,混合的污水未经处理直接排泄入水体。我国许多城镇旧城区的排水方式大多是这种系统。这是因为以往工业尚不发达,城镇人口不多,生活污水和工业废水量不大,加上环境保护意识淡薄,直接泻入水体,对环境卫生及发生水体污染问题还不是很严重。但是随着经济和城镇的发展,污水量不断增加,水质日趋复杂,污水未经过无害化处理就直接排放,会使收纳水体遭到严重污染。因此,这种直泄式合流制排水系统目前不宜在规划时采用。整个排水系统如图
4 1所示。
2.截流式合流制
在早期直排式合流制排水系统的基础上,临河岸边建造一条截流干管,同时,在截流干管处设置溢流井,并设置污水处理厂,如图42所示。
图41 直排式合流制排水系统
图42 截流式合流制排水系统
1—污水干管;2—污水主干管;3—污水厂;
1—合流干管;2—溢流井;3—截流主干管;4—污水厂;
4—出水口;5—雨水干管;6—河流
5—出水口;6—溢流干管;7—河流
晴天和初雨时,所有污水都排送到污水厂,经过处理后排入水体,随着降雨量的增加,雨水径流也随之增加,当混合污水的流量超过截流干管的输水能力后就有部分混合污水经溢流井溢出直接排入水体。这种截流式合流制排水系统较前一种方式前进了一大步,但仍有部分混合污水未经处理,经溢流井溢出直接排入水体,成为水体污染源而使水体遭受污染,这是它最大的缺点。国内外改造老城区的合流制排水系统时,通常采用这种方式。
(二)分流制排水系统
当生活污水、工业废水和雨水用两个或两个以上排水管渠排除时,称为分流制排水系统。其中排除生活污水,工业废水的系统称为污水排水系统;排除雨水的系统称为雨水排水系统。
(1)完全分流制。分设污水和雨水两个管渠系统,前者汇集生活污水、工业废水,送至处理厂,经处理后排放和利用;后者汇集雨水和部分工业废水(较洁净),就近排入水体。该体制卫生条件较好,但仍有初期雨水污染问题,其投资较大。新建的城镇和重要工矿企业,一般应采用该形式。工厂的排水系统,一般采用完全分流制,甚至要清浊分流,分质分流。有时,需几种系统来分别排出不同种类的工业废水,如图43所示。
(2)不完全分流制。只有污水管道系统而没有完整的雨水管渠排水系统。污水经由污水管道系统流至污水厂,经过处理利用后,排入水体;雨水通过地面漫流进入不成系统的明沟或小河,然后进入较大的水体,如图44所示。
该种体制投资少,主要用于有合适的地形,有比较健全的明渠水系的地方,一边顺利排泄雨水。在降水极少的地区,由于降水量少,水资源宝贵,也可以采取这种形式,以充分利用雨水资源。对于某些新建城镇或发展中地区,为了节省投资,常先采用明渠排除雨图43 完全分流制排水系统
图44 不完全分流制排水系统
1—合流支管;2—合流干管;3—河流
1—污水干管;2—污水主干管;3—污水厂;4—出水口;5—明渠或小河;6—河流
水,待有条件以后,再改建雨水暗管系统,变成完全分流制系统。对于地势平坦,多雨易造成积水地区,不宜采用不完全分流制。
二、排水体制的选择
合理选择排水体制,是城镇排水系统规划中的一个十分重要的问题。它关系到整个排水系统是否使用,能否满足环境保护的要求,同时也适应排水工程的总投资、初期投资和经营费用。一般应根据小城镇总体规划、环境保护的要求、污水利用处理情况、原有排水设施、水环境容量、地形、气候条件等,从全局出发,通过技术经济比较,综合考虑确定。下面从不同的角度进一步说明各种体制的使用情况。
(1)环境保护方面。截留式合流制排水系统同时汇集了全部污水和部分雨水输送到污水处理厂,特别是初期的污水带有较多的悬浮物,其水质较差,这对保护水体有利。但当雨水量超过一定程度时会通过溢流井将部分生活污水、工业废水泄入水体,周期性的给水体带来一定程度的污染,对环境造成了一定污染。分流制排水系统,将小城镇污水全部送到污水处理厂处理,初期雨水未经处理直接排入水体。从环境卫生方面分析,究竟哪一种体制较为有利,要根据当地具体条件分析比较才能确定。一般情况下,截流式合流制排水系统对保护环境卫生、防止水体污染而言不如分流制排水系统。由于分流制排水系统比较灵活,较容易适应发展需要,通常能符合城镇卫生要求,因此,目前得到广泛应用。
(2)基建投资方面。合流制排水体制只需要一套管渠系统,大大减少了管渠的总长度,而且管渠造价在排水系统总造价中占70%~80%,所以合流制的总造价比分流制要低。从节省初期投资考虑,初期只建污水排除系统而缓建雨水排除系统,可以节省初期投资费用,同时施工期限短,发挥效益快,随着城镇的发展,再行建设雨水管渠。
(3)维护管理方面。合流制排水管渠可利用雨水剧增的流量来冲刷管渠中的沉积物,维护管理较为方便、简单,可降低管渠的维护管理费用。但对于泵站和污水处理厂,由于设备容量大,晴天和雨天流入污水厂的水量和水质变化都很大,使得泵站与污水厂的运行管理较为复杂,增加了日常的运行费用。分流制中排入污水厂的污水水量和水质较为稳定,利于污水处理和运行管理。
(4)施工管理方面。合流制管线单一,减少了与其他市政管线、构筑物的交叉,管渠施工较为简单。对于人口密度大、街道狭窄、地下设施较多的地区,管渠施工问题会比较多。
(5)近远期关系方面。排水体制的选择要考虑到近期、远期建设的关系,在规划设计时应做好分期工程的协调与衔接。在城镇发展的新区,可以分期建设,先建污水管,收纳污染严重的污水,后建雨水管或用明渠过渡;在城镇发展进度很快,地形平坦,综合开发的新区,雨水管道系统适宜一次性建成。而在地形平坦,下游有一条水量充沛的水流,污水浓度较大,街道狭窄的地区,可以采用合流制。由于旧城区多为合流制,则只需在河流管出口处埋设截流管,即可初步改善环境质量,与分流制相比,工程量少,易于上马且工时短。旧城区的合流制过渡到分流制涉及许多问题,需要因地制宜,综合考虑,进行技术经济比较。
总之,排水体制的选择应根据小城镇的具体情况分析。一般新建的排水系统宜采用分流制,但在附近有水量充沛的河流或近海,发展受到限制的小城镇地区,在街道狭窄,地下设施多,修建污水和雨水管线有困难的地区,或在雨水稀少,废水全部处理的地区等,采用合流制也是更适宜的。
一个城镇中,也可能既有分流制也有合流制,这是与城镇发展的不同时期相联系的。城镇建设初期,周围水体良好,排除污水规模小,因受建设资金的限制,往往采用合流制,甚至是直排式。随着城镇发展和水环境恶化,逐渐在水体岸边进行污水截流,排入污水处理厂;而新建城镇往往直接按雨污分流规划设计,有的结合旧区改造,变合流制为分流制,导致了城镇中存在混合的排水体制。混合制有两种情况,一种是分流制区域和合流制区域相互独立,分别明显;另一种是同一区域既有分流制管道,又有合流制管道,甚至是同一干管中同时接纳污水和雨水混合水流。城镇中由于各地区自然条件及建设情况的不同,应该因地制宜地采取不同的排水体制。