温州市灵昆街道截污纳管工程设计

包松考 ，杨 勇 ，蔡丹新 ，冯晨飞

（1.温州市瓯江口开发建设投资集团有限公司，浙江温州 325026；2.无锡市政设计研究院有限公司，江苏无锡 214072）

0 前言

温州市灵昆街道总面积约22.55 km2，下辖9个行政村，现有人口3.22万人（包括户籍人口21481人和流动人口10721人）。目前共建成13座小型污水处理装置或生态塘，出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级标准的B标准。已建小型污水处理装置较好地解决了各服务范围内的污水处理问题（见图1），但处理能力有限，灵昆街道绝大部分污水通过化粪池简单处理或直接就近排入附近河道，河体水质普遍下降至Ⅳ类及其以下。当地决定通过实施灵昆街道截污纳管工程，改善水环境质量，并保障灵昆街道东北角在建污水处理厂的正常运行。

图1 地理位置及服务范围示意图

1 截污纳管工程方案

和城市污水处理相比，灵昆街道现状污水处理有其自身特点。首先，技术基础薄弱，缺少专业的技术管理人员。其次，污水在排放方式、水质和水量方面具有自身的特殊性，主要表现在：面广分散，收集困难；水量变化大，排放不均匀；可生化性好，几乎不含有毒有害有机污染物。此外，灵昆街道已经建设了13座就地处理的小型污水处理装置，而一座污水处理厂也在建设中，污水处理方式呈现出多元化。

结合灵昆街道污水处理现状，确定采用“小型污水处理系统与污水处理厂处理结合”的方案，即距离污水处理厂较远地块采用小型污水处理系统就地处理，距离污水处理厂较近地块集中纳入污水处理厂处理。

该方案有助于污水处理厂今后正常运行，对距离污水处理厂较远、村庄布局分散、规模较小、地形条件复杂、污水不易集中收集的村庄采用小型污水处理系统就地处理可有效地降低施工难度，减少污水提升设施数量。

2 污水量预测

该工程最具全面性的基础资料是灵昆街道的现状人口及灵昆街道历年实际用水量数据。设计采用单位人口综合用水量指标法和实际用水量推测法进行污水量预测，按照日变化系数1.2，污水排放系数0.85，截污系数100%进行计算，并考虑10%的地下水入渗率，服务范围内污水总量为7600 m3/d。

3 设计进、出水水质

灵昆街道现状污水主要来源是居民生活过程中粪便及其冲洗水、洗浴污水和厨房污水等，污水主要含有有机物质、氮（N）磷（P）营养物质、悬浮物及病菌等污染成分，各污染物排放浓度一般为：CODCr250～400 mg/L，NH3-N40～60 mg/L，TP2.5～5.0 mg/L。

小型污水处理系统及在建污水处理厂出水水质执行国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级标准的B标准，设计出水水质确定为：

BOD5≤20 mg/L

SS≤20 mg/L

CODCr≤60 mg/L

NH3-N≤8（15）mg/L

TN≤20 mg/L

TP≤1 mg/l

PH为6～9

粪大肠菌群数为104个/L

注：括号外数值为水温大于12℃时的控制指标，括号内数值为水温小于等于12℃时的控制指标。

4 工程设计

4.1 就地小型污水处理系统设计

该工程结合灵昆街道分散聚居及其地理气候环境等特点，采用“沉砂池+一级厌氧消化池+二级厌氧消化池+好氧生物滤池模式”。该模式是一种以水压气、以气送水的无动力污水处理工艺，污水先后经过物理处理、常温发酵、多级厌氧消化、好氧生物滤池等工段。具有占地小，抗冲击负荷能力强，处理效果稳定等优点[1]，并且该模式在灵昆街道已被成功应用，积累了一定的运行经验，有利于在该工程中应用和推广。该工程共需新建20座就地小型污水处理系统，处理规模介于50 m3/d～120 m3/d。主要设计参数为：

沼气设计压力：8 kPa±0.1kPa消化时间：20～30 d

污水停留时间：3～5 d

生物滤池表面负荷：9～36m3/(m2·d)

生物滤池容积负荷：370～1840 gBOD5/(m3·d)

污泥清掏期：360 d

4.2 污水管网设计

4.2.1 管道施工方法

针对灵昆街道软土基础情况，以及当地的施工经验，当沟槽深度大于4 m时，由于软土基础，地下水位高，管道开挖支护时，打桩的深度要10 m左右，管道采用开挖施工的难度要超过非开挖施工。所以在该项设计中，将管道埋深控制在4 m以内，采用开挖的施工方法，通过设置污水提升泵站，降低管道埋深。

4.2.2 污水管材

沿各村道路绿化带敷设的DN300及DN400污水管选用HDPE双壁波纹管。HDPE环刚度不小于8 kN/m2，管材质量符合《埋地用聚乙烯（PE）结构壁管道系统第1部分：聚乙烯双壁波纹管材》（GB/T 19472.1）标准。

沿77省道敷设的DN500污水干管，选用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，HDPE环刚度不小于8 kN/m2，管材质量符合《埋地用聚乙烯（PE）结构壁管道系统第2部分：聚乙烯缠绕结构壁管材》（GB/T 19472.2）标准。

当穿越河流时，采用牵引定向钻施工时，推荐采用PE100管、SDR17、1.0 MPa，管材质量符合《给水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T 13663-2000）标准。

4.2.3 管道基础

根据地质勘察报告，灵昆街道为抗震不利地段，多属软弱土类型，软土地基承载力低、压缩性大、透水性差，在污水管道安装中不易满足管道基础设计要求，需要进行处理。

该工程污水管道管材多采用HDPE双壁波纹管和钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，管道埋深小于4米，采用开挖施工方式。对一般土质，当地基承载力特征值fak≥80 kPa时，基底可铺设一层厚度为100 mm的中粗砂基础层；当地基土质较差，其地基承载力特征值55 kPa≤fak＜80 kPa时，或槽底处在地下水位之下时，宜铺垫厚度不小于200 mm的砂砾基础层，也可以分两层铺设，下层用粒径为5～40 mm的碎石，上层铺设厚度不小于50 mm的中粗砂。对软土地基（指淤泥、淤泥质土、充填土或其它高压缩性土层构成的软弱地基），地基承载力特征值fak＜55 kPa时，或因施工原因地基原状土被扰动而影响地基承载力时，先挖去基坑下的部分或全部软土，然后回填素土分层夯实。

77省道敷设的污水主干管是在路基处理固化后的基础上实施，可以满足管道对地基的要求，故77省道管道地基不需另行处理。

4.2.4 管道辅助构筑物

该项目设计的污水管网附属设施主要为污水检查井，做法详见《给水排水标准图集》（06MS201）。

由于灵昆街道河网水系较多，在穿越较大河流时采用凹字型倒虹管，河道宽度20 m以下的河流采用单管倒虹，20 m以上的采用双管倒虹，施工方法采用牵引定向钻施工。管道设计流速采用1.2～1.5 m/s，为防止污泥在管内淤积，倒虹前一个检查井采用沉泥井，沉泥深度500 mm，水头损失的计算方式如下：

式中：H——倒虹管总水损，m；

i——倒虹管水力坡度；

L——倒虹管长度，m；

ξ——倒虹管进出水局部阻力系数，进水取0.5，出水取 1.0；

v——倒虹管内水流流速，m/s，取1.2 m/s。

4.2.5 污水提升井及污水泵站设计

污水管道埋深大于4.0 m时，设计采用一体式污水提升井和污水提升泵站进行污水提升，共需设置污水提升井6座（处理规模介于200 m3/d～1300m3/d），污水提升泵站1座（处理规模2100 m3/d）。污水先经格栅井内粉碎型格栅处理后进入集水池，再经潜水排污泵提升。一体式污水提升井和污水提升泵站均采用全地埋式，每套提升系统设相应型号的粉碎型格栅1台，潜水排污泵2台（1用1备），水泵扬程5 m。

5 运行管理模式

污水处理系统“三分设计，七分管理”，即使污水处理系统设计再有缺陷，只要运行管理好，都有一定的处理效果；反之，系统设计再完善，运行管理不善，也达不到良好的运行效果。

现阶段，灵昆街道已建污水处理系统的运行管理模式主要为属地化运行管理模式，即由处理设施产权拥有者自行负责设施的运行管理，这种运行管理模式发挥了一定的成效，但是随着时间的推移，无法实现科学维护和管理的局限越发明显。

为充分发挥该工程的效益，建议工程完成后采用专业化社会运行管理模式，即由污水收集和处理系统的产权拥有者通过招投标形式，将污水收集和处理系统后续维护和管理工作委托给专业环境保护设施运营单位。产权拥有者负责会同当地环保部门对运营公司的考核，主要考核指标包括处理水量、污染物去除率、出水水质达标率、电耗指标、设备完好率和使用率、水力停留时间等，并根据考核结果下拨维护费用。

6 建议

建议派专人全过程负责，在对灵昆街道的污水排放情况调查摸底，整理得出的各排水用户的具体情况调查表。污水管道敷设过程中，了解整个管网布设情况；污水管道敷设完成后，需进行闭水试验，做到签字负责，闭水试验合格后方可交付使用。

对排入污水管网的工业废水，要求达到《污水排放综合标准》（GB 8978-1996）和《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ343-2010）后，方可排入该工程管道系统。

[1]龚园园,张照韩,于艳玲,等.我国南北农村生活污水处理模式研究[J].现代生物医学进展，2012，12(1)：132-136.