浅谈大沥工业排水现状及其管网的设计

摘要：本文从污水处理厂建设现状、排水系统存在问题、排水管网的工程设计等问题来简单探讨大沥工业排水的现状。

关键词：工业排水 污水处理厂管网的设计

1 工程概况

大沥镇工业废水处理厂纳污范围可分为五个片区。分别为：大沥有色金属产业园区和兴贤、颜峰工业区；横岗潭边片区；大沥镇中心片区，包括凤池、太平、钟边、曹边、大镇、谢边村委会地块；水头奇槎片区；沥西沥北片区。总服务面积约为38.39km2。工程一期建设规模2.0万m3/d，出水水质执行《广东省地方标准水污染排放限值》（DB44/26-2001）第二时段的一级标准和《电镀污染物排放标准》（GB21900-2008）表2“新建企业污染物排放限值”中的较严格标准；大气污染物排放执行GB18918-2002的二级标准；污泥经浓缩脱水后外运处置，含水率小于80%。

通过收集现场资料以及多次实地踏勘，在收集各个企业废水排放资料的基础上，确定了大沥镇工业废水处理厂配套集污管网一期工程布置方案。工业污水管网纳污范围一期为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区，包括大沥有色金属产业园区和兴贤、颜峰工业区；横岗潭边片区；大沥镇中心片区等大部分地方，共有排污企业为65家。Ⅰ区纳污范围污水主干管沿广云路、贤谭路等主干道敷设，中途在贤谭二涌排灌站北侧进行一次泵站提升，提升后以压力管直接进入城西工业废水处理厂；Ⅱ区纳污范围主干管敷设在贤谭路上，收集企业废水后直接进入城西工业废水处理厂；Ⅲ区纳污范围主干管敷设在禅碳路上，中途在明爱西路绿化小公园内设置埋地式小泵井进行一次提升，提升后以压力管直接进入城西工业废水处理厂。

2 污水处理厂建设现状

自从2005年12月大沥城南污水处理厂投产后，大沥镇拥有本镇第一座污水处理厂，日处理能力为1.5万m3/d，以2007年底的大沥镇污水量计算，污水日处理率只有6.30%，污水处理率较低。

随着国民经济的高速发展，居民的保护环境意识日益增强，在大沥镇人民政府的领导下，一批污水处理厂及其配套管网正在建设中，其中包括城西污水厂以及盐步污水厂。盐步污水厂首期工程规模为5万m3/d，二期工程规模同为5万m3/d，污水厂及其配套管网已在2010年建成投产。城西污水厂首期工程规模为5万m3/d，目前也已经建成。

3排水系统存在问题

1）镇内现状工业废水经厂内处理站简单处理后，分散排放。

2）镇内工业废水存在超标排放现象，部分工企业废水偷排时有发生，而且偷排现象隐蔽、不定时、不定量，致使环保部门监管较困难。

3）镇内缺乏系统的工业废水管网，现状工业废水与生活污水是混合排放的，生活污水处理厂经常遇到混入的超标工业废水，而且工矿企业的排水时间比较集中，给污水处理厂带来一定的冲击负荷，影响污水处理厂安全运行。

4）偷排的工业废水直排就近河涌，导致河涌污染严重，水质不断恶化，严重影响周边居民人文活动。

4 排水管网的工程设计

4.1 管网设计原则

1）本次考虑集污主干管、干管以及工业废水支管的设计。

2）集污系统按远期规模4.0万吨/日设计，支管设计流量参照各排水口的废水量。

3）与城市其他基础建设设施的发展相协调，如道路给水、市政排水、雨水、防洪等工程建设的近期单项工程密切配合、互相协调。

4）集污管网结合地形地势布置，并结合实际情况，满足远期发展的需要。

5）集污管网按现有企业的排水口位置确定管径和具体走向，尽可能控制大多数企业出厂废水以压力输送形式进入主干管网，且分区域设置工业废水提升泵站

6）重力污水管道布置力求符合地形变化走势，顺坡排水，线路短捷，减少管道埋深和管道迂回往返，降低工程造价，确保良好的水力条件。

7）生产企业内排污加压提升泵站的设置，要因地制宜，方便运行，尽可能减少占地面积。

8）合理选择集污管网中的污水干管中途加压泵站，泵站数量应尽可能少，根据输送废水性质，加压泵站应具备一定的酸碱调节功能。

9）根据国内管材和当地实际情况，合理选用集污管网的材质，保证废水输送系统安全。

10）积极采用经过鉴定的、行之有效的新技术、新工艺、新材料、新设备。

4.2配套管网收集系统设计

4.2.1管网系统设计

（1）管网系统概述

本设计推荐方案管网系统采用重力流结合压力流的形式布置。从源头，均采用压力流形式，即在各家企业厂区内部设置生产废水收集池，把生产废水汇集作简单处理后，通过设置的压力提升泵把废水加压以压力流的形式排向厂区外拟建废水重力系统。

市政道路上拟建重力系统分区域收集各企业厂区废水后，根据地形走向尽量以浅埋的方式敷设管道，在适当的位置设置中途提升泵站，泵站后污水干管以压力流形式直接排入城西工业污水处理厂进行集中处理。

本初步设计为大沥镇工业废水处理厂配套集污管网一期工程，收集三个区的工业废水，下面分三个区说明管网系统设计。

（2）Ⅰ区收集系统

Ⅰ区包括大沥有色金属产业园区和兴贤、颜峰工业区，共35家企业被纳入工业废水处理一期工程。兴贤、颜峰工业区需纳污企业位于广云路两侧被广三高速分为西北、东南两部分。考虑企业厂区分布在广云路两侧，以及管道横穿广三高速只能在广云路处有通道，因此把废水重力干管布置在广云路下。恰好西北部分有西高东底的有利地形，以长兴西路为重力管道起点，沿长岗北路排至广云路，此部分重力管道埋深大部分不超过3.0米，均采取开槽埋管施工方式，只有在广云路上约400米的管段管道走向与广云路道路纵坡反坡敷设，导致埋深较大，因此该反坡敷设管段采用非开挖式牵引施工。

（3）Ⅱ区收集系统

Ⅱ区收集系统为横岗谭边片区，仅有5间企业，全部是铝型材生产企业，分布在贤谭路与广佛新干线交叉口处。考虑该片区距离工业污水处理厂较近，而且片区西侧为规划工业区预留用地，远期有更多的企业加入污水集中处理系统中，因此该段废水主管道均选用重力流形式布置在贤谭路东侧距离机动车道边线1米处的人行道下，由南往北排，最终进入污水处理厂。

（4）Ⅲ区收集系统

Ⅲ区范围收集大沥镇中心片区，包括凤池、太平、钟边、曹边、大镇、谢边村委会，共计有26间企业，其厂区分布呈长条形主要分布在禅碳路两侧，个别企业厂区位于广佛新干线以北乐平路以及大沥镇南边界处海景大道上。考虑企业分布跨度大，而且大部分在禅碳路两侧，因此确定在禅碳路上布置重力废水管道，重力管道在确保管道埋深不超过3.5米的前提下，尽量往南北两侧延伸，目的为使乐平路与海景大道上企业厂区内部加压泵站扬程不至于太大。禅碳路下重力主管布置在道路东侧辅路下，重力主管北起广佛新干线南侧，南起海景大道，禅碳路南北侧重力管道汇总后需要往西排至工业污水处理厂，考虑禅碳路以西段广佛新干线为拓宽改造刚竣工通车，而且已建管道较多，管位紧张，因此经过与业主等协商，确定由东往西排入工业污水处理厂的主管布置在明爱西路下。由于禅碳路主管汇总后往明爱西路走的主管需要在现状涵洞下横穿，导致明爱西路下管道标高较低，因此确定在明爱西路上设置Ⅲ区中途提升泵站，泵站规模为0.78万吨/天。考虑Ⅲ区中途提升泵站规模小，而且明爱西路两侧没有能用作泵站的地块，因此该泵站设计为埋地泵井形式布置在人行道边上。明爱西路泵站前管道由于埋深较大采用顶管施工工艺，泵站加压后管道采用压力流形式排至工业污水处理厂。

4.3管道管材及接口

4.3.1管材选择要求

集污管道工程投资在项目总投资中占有很大的比例，而管道工程总投资中（一般条件下施工），管材费用约占总费用50％左右，排水管道属于城市地下永久蔽工程设施，要求具有很高的安全可靠性，而且本次工程为工业废水收集，水质的特殊性对管材有更高的要求，因此需要慎重选用合适的管材，才能保证正常的排水功能。

1）排水管渠必须具有足够的强度，以承受外部的荷载和内部的水压。

2）排水管渠必须能抵抗污水中杂质冲刷和磨琢。也应有抗腐蚀的功能，特别对有某些腐蚀性的工业废水。

3）考虑整体的排水管及检查井系统，采取必要措施，以防止工业废水渗漏或地下水渗入，而污染地下水或腐蚀其它管线和建筑物基础。

4）排水管渠的内壁应平整光滑，使水流阻力尽量减小。

5）排水管渠应尽量就地取材，并考虑到预制管件及快速施工的可能，减少运输和施工费用。

4.3.2重力管材确定

目前国内用于污水重力输送管道的管材主要有：钢筋混凝土排水管、球墨铸铁管、高密度聚乙烯管（HDPE）、纤维缠绕增强玻璃钢夹砂管（简称RPMP），聚乙烯给水管（PE），以上管材有其各自的特点和适用条件。

分析各种管材的优缺点，结合本工程实际情况，从摩擦系数、耐腐蚀性、柔韧性、抗冲击强度、管材接口密封性，以及管材重量、管材长度、运输安装、综合单价等因素考虑，最终优选确定本工程重力管材采用聚乙烯（PE）给水管。重力管选用PE给水管材，工作压力要求为0.6Mpa，电热熔连接方式。管材的各项指标应满足《给水用聚乙烯（PE）管材》的要求。

4.4压力管材确定

目前国内用于污水压力输送管道的管材主要有：钢筋混凝土排水管、球墨铸铁管、钢管、聚乙烯给水管（PE），以上管材有其各自的特点和适用条件。

与重力管材一样，分析各种管材的优缺点，结合本工程实际情况，从耐磨性、耐腐蚀性、柔韧性、抗冲击强度、管材接口密封性，以及管材重量、管材长度、运输安装、综合单价等因素考虑，最终优选确定本工程压力管材采用聚乙烯（PE）给水管。而且对于企业内部小管径管道，PE给水管还可以盘卷，长度可以自由控制。这样带来的最大好处是减少了接口，也就是减少了泄露事故的发生频率，既安全有节能。

压力管材选用PE给水管道，工作压力要求为0.6Mpa，电热熔连接方式。管材的各项指标应满足《给水用聚乙烯（PE）管材》的要求；污水压力管与阀门等其他管件连接采用法兰连接，45°弯头。

4.5压力管管沟

本工程管网系统为压力管与重力管结合系统，存在较长的压力管道。由于每个企业厂区内部均单独设置一根压力管道，压力管道设置一直到接入重力管道前才解压释放，因此会出现多根压力管道并行的情况。考虑多根压力管道并行敷设所占面积较大，而且管网运营后维护管理需要多次反复开挖路面，若将来有新增加压力管道，那就更麻烦。因此本次设计在广云路（贤谭路以东）段设置压力管管沟（详见图4-6-1、图4-6-2），管沟上有管道接入处以及直线段每隔200米左右均设置检查井（管沟接入井构造图），而且在高处设置排气阀门井（管沟排气阀井构造图），在底处设置排泥阀门和湿井（管沟排泥阀井构造图），管沟检查井等详见相关检查井工艺设计图。

图4-7-2 压力管管沟断面图2（广云路4管道）

4.6压力管消能井

本工程压力管道较多，为防止压力管道水压对重力系统的冲刷，在压力管道接入重力管道前，设置压力管道消能井。具体构造详见消能井构造图。

4.7 管道基础及回填

本工程重力及压力管材均采用PE给水管材，塑料管材按国标要求采用土弧基础。本设计管道基础分为两层铺设，下层用150mm厚粒径为5~40mm的碎石，上层铺设厚度100mm的中粗砂。基础表面应平整，其密实度应达到90%。当地基承载特征值fak＜55kpa，或因施工原因地基原状土被扰动而影响地基承载力时，必须按结构设计要求先对地基进行加固处理，在达到规定地基承载力后，再铺设管道基础进行管道施工。

排水管道用中粗砂从管底回填到管顶0.5米处，管顶0.5米以上至路基底采用海砂回填。管道回填的密实度及其它技术要求、沟槽开挖应同时满足《埋地塑料排水管道施工 06MS201-2》和《给水排水管道工程施工及验收规范 GB50268-2008》中的相关内容，污水管道安装完毕后应按规范要求做闭水试验。

4.8 顶管及牵引施工

在禅碳路管道排入明爱西路、进泵站段主管段，由于管道标高需避让禅碳路西侧现状涵洞，管道埋深较深，因此此段管道采用非开挖式顶管施工。该段管道管径为DN800，管长约350米，在管道中间约170米处设置顶管工作坑，分别往东、西方向两段顶管。顶管施工完毕后，其操作井需按要求恢复为普通检查井，操作坑与普通检查井之间用中粗砂填实。

4.9 管网结构设计

4.9.1 工程概况

佛山市南海区大沥镇工业废水处理厂配套集污管网一期工程所包含的结构工程项目有：消能井、排泥井、排气井、压力管沟、牵引检查井、顶管工作坑、顶管接收坑、污水管道地基处理和污水管道开挖支护。

4.9.2 设计标准

1）设计荷载机动车道内采用：公路-Ⅰ级；非机动车道地面超载-10KPa。

2）场地抗震设防烈度为7度，设计地震分组属第一组，设计基本地震加速度值为0.10g，特征周期值为0.35s。建筑场地类别属Ⅱ类，框架及构筑物设防等级二级。

3）构筑物设计使用年限为50年。

4）本工程建筑物及构筑物设计安全等级为二级，结构重要性系数γ0=1.0。

5）结构混凝土耐久性：环境类别二a类。

6）地基基础设计等级-丙级。

7）抗渗标号：S6

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。