浅析城市排水系统建设存在的问题及优化改进措施

赵丽娟 李旭峰 贾秀菊

1.张家口市城乡建设规划设计院;2.张家口市一建;3.河北捷扬置业房地产开发有限公司

目前,我国正处在城市化快速发展的阶段,随之产生的水污染及污水问题也得到了人们广泛的关注.而建设完善、合理、科学的城市排水系统不仅会成为有效解决这一问题的最佳途径,同时也关系到市民的切身利益和城市的安全,关系到城市生态环境改善和可持续发展.

城市排水系统就是将城镇的污水、废水和雨水有组织的排除与处理的工程设施,是城市基础建设的重要组成部分,通常由排水管网和污水处理厂组成.城市排水系统的建设在我国已有较长的历史,由于受到各方面因素的制约,直到20世纪初,我国才在个别城市开始建设现代化排水系统.近年来,随着社会经济发展,城市排水系统建设得到了长足的发展,城市排水系统在社会可持续发展中的重要作用也逐步被人们所认识.

1 城市排水系统存在的问题

1.1 现状分析

我国是一个水资源紧缺的国家,人均水资源占有量为273 m3,仅为世界人均水资源占有量的1/4,水资源紧缺已成制约我国城市可持续发展的重要因素[1].目前,许多国家都将污水的重复利用作为解决水资源紧缺的有效手段与途径.因此,城市排水系统建设的重点应从防止雨洪内涝、排除和处理污水、保护城市公共水域水质等逐步过渡到回收城市污水和净化再生、畅通城市水循环,从而恢复健康水循环和良好水环境,维系水资源可持续利用上来[2].

1.2 存在问题

1.2.1 排水管网的建设

由于资金短缺、拆迁量大等原因,我国不少城市和地区,往往只把污水处理厂作为重点工程对待,而放松与之相配套的污水管网的建设.这就形成了常常是污水处理厂按计划建成投产,而污水管网却只建了部分,或污水干管支管未建或支管与主管连接不上,造成一方面污水处理厂处理量不足,一方面污水仍直接排入河体污染环境.

目前,国内排水设施普遍存在着各种问题,许多城市排水管道不成系统,管道排水能力差,排水网普及率低,人均占有排水管道长度大约为0.55 m,而发达国家人均占有长度超过4 m,导致城市污水处理率偏低.

1.2.2 截流倍数

合理选取截流倍数是关键,其取值应综合考虑受纳水体的水质要求、受纳水体的自净能力、城镇的文明程度(或级别)、人口密度、降雨量、投资等各种因素.我国的截流倍数选取与发达国家相比还是偏低,而在实际运行的截流式合流制中,有的截流倍数更小,有的城市甚至仅为0～0.5.日本截流管容量一般按计划时间的最大污水量的3倍;英国的习惯做法是截流倍数采用5;德国一般选择的截流容量为高峰日的4倍,其中2倍流到污水处理厂进行处理.

出现这种情况原因有二:一是污水流量未预测准确,排水管尺寸不够,导致一下雨截流井就溢流入河,这时截流干管也只能是一个形式;二是考虑到经济因素,建设单位本身不愿意有截流倍数[3].

1.2.3 污水处理

由于对分流制排水系统存在误解,认为合流制排水系统需要有截留倍数,而分流制雨水道则无需截留倍数,无需处理雨水径流,致使我国绝大多数污水处理厂,只按旱季污水量设计、建造和运行,亦即截留倍数n=1,一旦进入雨季,对雨水径流既不能截留,也不能处理,致使降雨时受纳水体往往遭受严重污染,造成垃圾、粪便漂浮河面,即有碍观瞻,更影响环境卫生.另外,我国在城市污水处理厂的建设中一直主张建设大型污水处理厂,因为大型污水处理厂相对建造成本低,但城市集中式污水处理系统应与分散式污水处理系统相结合.

1.2.4 城市给排水系统规划存在的问题

首先,基础性工作匮乏,规划的科学依据不足.各类基础数据、指标、标准和分析工作还不够全面和完善,作为核心工作的水量预测和水平衡分析,预测方法十分落后,可靠性差,主要表现在水量预测过高.其次,排水体制的不合理.传统的防洪和排水设施设计中,强调采用分流制排水体制将雨水和污水尽快排出城市,忽视了城市径流面源污染的控制和雨水资源的利用.其次,排水体制规划混乱.城市建设发展速度很快,多采取分区,分片的建设,而规划跟不上建设速度,下水系统建设混乱、滞后.另外,管理混乱.目前绝大部分市区的排水设施分别由环保局、市政工程管理处、水利局等不同部门管理,由于各部门之间沟通不够,管理及责任不清,加之相关的法律法规不够健全,对排水设施存在的问题以及发生的新问题都无法及时解决.

1.2.5 其他因素

公民意识不强,一些市民、商户、企业、开发商等没有养成良好的卫生习惯,加之缺乏管理,生活、生产及建筑垃圾乱扔乱弃,造成城市排水管道堵塞.城市道路建设时,由于附属线路工程(如电力、通讯、交警等)未能同步实施,后期只好挖割已形成的路面埋设管线,造成路面“补丁”、“拉链”,人为形成道路病害,日久路面破损、塌陷,雨天积水,影响交通.

2 措施与对策

2.1 解决污水处理设施运行中的问题

确保污水处理设施正常运行.一要逐步提高污水处理费征收标准,达到“保本微利”目的;二要继续开展污水排放量调查,对未登记或少登记、多排放的用户,要在其排放出口安装计量设施,根据实际排水量来征收污水处理费,以提高污水处理费收费率和收费额,满足污水处理设施运行需要.对污泥的处理和处置需要达到减量化、稳定化、无害化和资源化的目的,目前常采用的是堆肥法,但如何去除污泥中的重金属还需要进一步研究.

对于污水厂进水超标问题,一方面要科学、合理、慎重的选择截流式合流制排水系统的截流倍数n0,尽量减少初期雨水的进入;另一方面如果场地及投资允许,可在污水厂内修建水量调蓄池或是选择具有较强抗冲击负荷的污水处理工艺,如氧化沟工艺等.此外,还需进一步提高再生水利用率,开辟新的水源,促进循环经济发展.为便于再生水的推广利用,污水处理厂的规划建设应采用集中与分散相结合的方式,尽量避免集中处理造成的弊端.

2.2 注重科学研究,应用现代科学技术

我国进行的大多是水资源短缺情况下的市政给水排水工程规划,所以应充分利用国际上成熟的先进科研成果和成功经验,特别是要充分利用最新的现代科学技术,为我国城市建设中的给排水工程建设提供强大的技术支持,确保给排水工程建设的高起点,高标准.具体应结合环境保护规划、防灾规划,对水源水质预测、水源水质保护、区域或流域的水资源统一调配、地下水的开发利用、城市生活污水和工业污水的污染控制、地面水和地下水的污染防治、废水和降水的综合利用、河道的整治、实现环境保护目标的措施、洪捞灾害的治理等方面都应作深入的研究.此外,规划设计人员应及时掌握工程技术新动态和新材料发展,将有利于开拓规划思路,解决以往困惑的问题.

2.3 完善各项法规

根据我国给排水体制规划混乱的现状,应用法律手段确保给排水工程建设及管理各项要求落到实处,确立好国际通用的规则.通过行政立法,完善法规,建立明确的给排水工程建设及管理职责制度体系,明确管理权限,形成规划、建设、维护、监督各部门明确的权利、职责和监管机制.

3 生态型排水系统

生态型排水系统是以“生态城市”的理念,对城市污水进行综合治理的一项新型措施,其指导思想是本着以“顺其自然”的理念,使城市水文过程尽量接近自然状态,以实现水在城市生态系统中循环利用、再生使用、满足生态用水需求的目标[4].目前,城市生态化的要求也需要城市给排水系统设计的生态化,而城市给排水系统设计的生态化必须采取因地制宜的原则,与具体的自然系统和特有的城市结构相结合,从而带来城市给排水系统的多样化.

控制城市给排水系统向可持续性方向发展的途径:1)在城市水系统中增加“节水”子系统,不仅可减少取水量和污水排放量,还能减少供水、排水和污水处理设施的投资,进而降低企业的综合成本和消费者的水费支出,这是一种多赢的循环模式;2)在城市水系统中增加“治污”子系统,可削减污染物,改善排水质量,有助于遏制水环境污染,保护水源水质;3)在城市水系统中增加再生水“回用”子系统,相当于增加系统的供水能力和可用水量,同时也能减少取水量.

[1]段志华.城市排水系统的优化设计.科技情报开发与经济,2009,19(22):21～22

[2]张杰,李捷,熊必永.城市排水系统新思维.给水排水.2002,28(11):24～26

[3]王阿华.城市排水系统建设中存在的问题及对策.中国给水排水,2003,19(03):27～28

[4]Novoltny V and Brown P,ed.Cities of the future;Towards Integrated Sustainable Water and Landscape M anagement. 2007,IWA Publishing