填海地区长距离污水压力管线设计与养护

文/张栋 天津市市政工程设计研究院 天津 300450

就目前市政工程应用而言，采用管道输送污水以其污染小、美观卫生等优点成为污水输送的首选方式。在污水管道输送中，主要采用重力管线输送与压力管线输送两种输送方式。对于居民较为集中，基础设施建设较为完备的已建成片区，污水重力输送能够对管道有效利用，并具有较好的经济效益。而对于污水处理厂较远，或污水排放集中的大规模工业区域以及基础设施建设不够完备的片区而言，采用重力输送则具有管径大，埋深大、造价高，密闭性差等缺点，且养管困难，存在较多运行隐患。

天津某经济区位于天津市东南部海岸，主要为填海造地形成，经济区内因办公、工业、居住等不同用地性质分为不同区域。根据该区域相关规划，污水处理厂位于经济区东南部，居住区域位于经济区西部。生活区污水需经过管道输送至污水处理厂集中处理，而生活区污水泵站与污水处理厂之间相距约7 公里，并且管线沿途为未填海的区域，采用重力管线经济性差，且会造成一定的施工风险，故采用压力输送方式进行污水输送。

1、长距离污水压力管线的设计

1.1 管材选择

压力输水管线的管材有许多种，目前主要采用的是球墨铸铁管、高密度聚乙烯管、钢丝网骨架聚乙烯复合管等，

由于金属管道抗腐蚀性差，防腐措施费用高昂，对于污水压力输送通常采用抗腐蚀性较强的塑料材质管道。结合天津临港地区沉降大，污水组成复杂，PE 管运行经验丰富等特点，选择PE管作为压力输水管道。

1.2 水力计算

压力输水管道设计过程中，通过水力计算，可以合理选择管径，有效降低水力损失，并且避免水锤破坏。本工程中，利用Bentley HUMMER V8i 对管段运行过程中的水力状态进行模拟，结果图1：

图1 安装放气阀后管道水力计算

图1设置SCAR 复合排气阀后发生水锤时管道压力曲线，从图中可以看出，对于地势平坦的填海地区，水锤正压在20m 水头以内，水锤产生的负压在2～3m 水头左右，负压极大降低，但仍存在造成管道内部塌陷的可能。另外，管道应采用SCAR 复合排气阀，在水锤产生负压时对管道及时进行补气，降低负压破坏。

由图1中可以看出，考虑到输送介质为污水，在建成区管道随路浅埋，在未填海区域顺水流方向设置0.0005 的坡度。这样，一方面可以增加管道内污水流速，防止淤积；另一方面可以在管道内水量较少时，通过自流形式将管内污水排至污水厂。

1.3 管道节点设计

由于输送介质为污水，杂质含量多，且种类复杂，具有较大的污染性。为保证管道的正常运行，在管段中的沉泥设施由传统的排泥井改为排泥井与压力检查井相结合的方式。根据养管经验，相邻压力检查井间距控制在500m 以内，并在管道曲折地带增加压力检查井数量，以方便清掏。压力检查井由全盘四通与盲板组成，四通下方可以储存一定量的淤泥，上方盲板可打开，清掏四通中沉积的淤泥。

压力污水管道在途中没有接入或排出管，在管道堵塞时很难对堵塞位置进行确认，检修困难。因此本工程设计中通过在沿线设置污水专用隔膜压力表，根据压力表中所显示的压力变化，可以准确判断出相邻表位度数差较大处存在堵塞状况，从而快速疏通。

2、长距离污水压力管线的养护

首先，压力污水管道养管所面临的最大困难时堵塞问题。由于污水中含有大量的杂质，尤其是一些纤维状物质，极易相互缠绕，挂在管道管件处，造成水流不畅，最终早晨堵塞。因此，在日常养管工作中需通过多种手段进行清淤通塞，一是通过阀门的水力控制，加大管段中水流速度，利用水流进行清淤；二是定期清掏压力检查井中沉积的淤泥，防止淤泥结块，造成堵塞；三是定期通过压力表观察水压变化，如遇异常高压或低压，则表明管段发生堵塞，需及时处理。

其次，管道的养护对于运行安全也十分重要。PE 管具有较强的耐腐蚀性，但也不是对所有输送介质都能够安全运行。根据临港经济区已有的运行经验，经济区内工厂出水中会出现一些事故临时排放水，这些水中含有高浓度的氨及铵盐，会对PE管道造成内壁结痂、脱落，从而破坏管道，造成运行安全威胁。因此要严把来水水质控制关，坚决制止偷排行为。同时对于事故排放，还应及时对管道进行冲洗清理，降低腐蚀物质浓度，保护管道。

再次，需要对管道进行综合的管理和保护。压力污水管的最大优势在于可以减少管径，降低埋设深度，大幅减少土方开挖量。同时，由于管道埋设较浅，很容易受到地面行为的扰动，如重载、施工、开挖等，因此需要对管道进行标识，临港工业区内压力污水管道位于绿化带内，需在管道地面设立标识牌，同时在管道上方设立警示带，保证不会因其他工程施工对管道造成损害。相关管理部门还应建立管道养护日志，定期在管道沿线巡视，对阀门等关键进行监控检测，保证管道运行环境的可靠性。

结语：

综上所述，对于填海地区的压力污水管道设计与养护主要需注意以下几点：

（1）对于土壤易沉降，且管道腐蚀介质多，污水浓度大，采用PE 管较为经济安全。

（2）经过水锤计算，填海地区在运行过程中易产生负压而使水柱拉断，进而产生真空负压，从内部破坏管道，需要采用复合式排气阀进行补气来消除水锤。

（3）污水中杂质较多，易发生缠绕堵塞，选用阀门时宜应用闸阀，并设置压力检查井以便疏通，同时设置压力表对管道堵塞情况进行监测。

（4）管道运行时，需定期进行水利冲洗，定时清掏淤泥，严格控制排放介质，腐蚀性介质临时排放后需及时冲洗管道。

（5）建立健全管道运行维护制度，对管道设施定期检测。