浅谈污水厂配套主干管道设计要点

张建亮

（厦门市政水务规划设计研究院有限公司，福建 厦门 361000）

城市污水系统是城市重要的基础设施，污水管道的有效设置，可有效提高污水收集率，减少城市环境污染，提高区域范围水系水质、实现水污染的有效控制。

本文结合建瓯城西污水厂配套污水主干管工程，探讨城市污水管道的具体布置设计。

1 工程概况

本项目为南平建瓯城西污水处理厂配套污水管网工程，建设DN300～DN1200 污水管道合计10.67km，建设三座一体化泵站（1.0 万m3/d 泵站 一 座、1.6 万m3/d泵站一座、0.9 万m3/d 泵站一座）、0.75 万m3/d 截流泵站两座、1.7 万m3/d 截流泵站一座。其中配套污水管网主要包括湖滨路（瑶坪泵站～瑶坪南路）、五里街（兴泰街～水西大桥）、江滨路（竹园～建溪大桥）、江滨段（建溪大桥～柳坑铁路桥）、进厂道路段、过建溪段、南环线（新叶外滩～三门大桥）、城西污水厂尾水排放管。

管网主要服务区域范围为高铁新区、水西、柳坑、三门、水南及木西林区域。

2 现状及问题

2.1 污水管网系统建设不完善，雨污分流不彻底

现状污水系统建设不完善，现状敷设污水管线的区域较少，管线收集范围不足以覆盖整个中心城区，污水收集能力较弱。雨污分流不完善，雨污合流所占的比例很高，其中水西、水南部分区域采用的是明沟加盖板的合流排水管渠，大多较为简陋、不成系统，易发生破损、堵塞，遇下雨或排水量较大时，造成水流不畅，污水漫流路面、街巷。同时城区污水多排入加盖明渠，进入雨水管网系统后随雨水管道分散排放，给城市沿溪造成污染。

2.2 管理养护不到位，缺乏专业管道养护制度和力量

由于缺乏专业管道养护制度和力量，导致部分管道和渠道年久失修、堵塞，破损严重，影响污水系统功能的正常运行。

3 工程具体设计

3.1 排水干管布置

3.1.1 沿河设防洪堤段，结合防洪堤设计

污水管道设置于防洪堤内侧，三江口大桥～金福花园、金福花园～建溪大桥段布置于防洪堤内侧，结合待建防洪堤布置管道。

3.1.2 沿河无防洪堤段，结合现场征地实施条件设计

结合现场地形及征地条件，并结合防洪水位等考虑，本项目中建溪大桥～柳坑铁路桥段、南环路段及金瓯湾旱桥段均为此种情况。基于抗浮、抗冲及管道稳定考虑，建溪大桥～柳坑铁路桥段、南环路段及金瓯湾旱桥段均采用20cm 厚C25 钢筋砼包管，并加铺20cm 厚砼垫层。

3.1.3 城市主干路下，结合道路现场管网布置情况选择合适位置布置

结合现场道路管网具体布置情况，选择有合适的管位布置污水干管。金瓯湾～家兴酒店白改黑道路段现状两侧道路已有管网，结合道路白改黑改造施工，污水管道布置于五里街西侧机动车道下，管道离机动车道边线5m。

3.1.4 农田段

城西污水厂厂外道路（柳坑铁路桥～厂区段）下污水主干管与尾水并排敷设，由于污水厂外国道205 尚未实施，新建污水重力管布置于现状便道及浇灌渠南侧，管中心距离该侧浇灌渠边线4 米，设计管径为DN1200。管道收集道路两侧地块污水及转输上游污水后由东向西排入城西污水厂。由于周边为农田、房屋等，为避免对周边现有构筑物影响，部分管段施工采用钢板桩支护。

管段具体分布如下：

图1 污水管段分布图

3.2 流量确定

图2 污水系统服务范围规划图

3.2.1 污水系统设计平均日污水量

从用水量推求进入污水系统的污水量可按下式转换：平均日污水量= 最高日用水量/日变化系数×污水排放系数×截污系数×（1+渗透系数），日变化系数根据供水规模生活水平、气候条件、用水量组成并结合当地类似供水工程的年内供水变化情况综合分析确定，根据《城市给水工程规划规范》（GB50282-2016）推荐，可在1.1～1.5 范围内取值。本次取1.3。

3.2.2 最高日用水量

最高日用水量=综合生活用水量+工业企业用水量+其他用水量。

根据《城市给水工程规划规范》（GB50282-2016）综合生活用水量指标取350L／(人·d)；工业用水量根据指标为30～150 m3／(ha·d)，本次选择50m3／(ha·d)。

其他用水量按上述两者之和的15%选取。

3.2.3 城市污水排放系数

水被使用后，大部分以污废水形式排放，城市污水排放系数反映了用水量与污水量之间的关系，即用户产生的污水量与用水量的比值，本次按远期规划2030 年取90%。

3.2.4 截污系数

截污系数指进入城市污水系统的污水量与产生的污水量的比值，其与污水收集系统的完善程度等因素有关。

本次按远期取95%。

3.2.5 渗透系数

污水管道埋深基本超过2 米，由于沿河敷设段地下水位较高，且施工质量不能完全保证等因素，地下水易从管道裂缝、接口或管道与检查井的接口处渗入。对于新建地区，地下水渗入较少；而对于老城区，地下水渗入较多。大部分管网位于老城区，因此渗透系数取10%。由此算出城西污水系统各分区规划污水量如图3 所示。

图3 污水系统服务范围规划图

3.3 污水管材、管径及坡度设计

基于防腐性能、密封效果等考虑，污水压力管道及沿河岸段重力管道采用污水用球墨铸铁管，接口为承插胶圈连接。城市道路下基于安装迅捷、减少道路围挡封闭时间、采用硬聚氯乙烯玻璃钢复合缠绕管，接口为承插胶圈连接。硬聚氯乙烯玻璃钢复合缠绕管管道环刚度选用为：行车道下埋深4 米内选SN10，4-6 米SN12.5，6-8米以上SN16。顶管段采用顶管专用DN1000 离心浇铸玻璃钢管；局部竖向段及过河段采用钢管，焊接；拉管段采用PE100 管；管材及管道配件均应满足国家标准要求。

污水管道最大设计流速、最大设计充满度和最小设计坡度按GB 50014-2021《室外排水设计标准》选取，其中街坊支管最小管径为dn300，本工程设计采用的最小管径为dn300。

3.4 局部提升泵站设计

针对部分现状雨污合流排放口高程较低，上游雨污分流改造难度大的情况，可在末端截流设置提升泵站，本项目共设置3 处截流泵站。

采用截流泵井截流，泵井前端设置沉砂井，在沉砂池（往泵井方向）管口设置格栅，防止杂物堵塞。同时泵井设置潜水泵，并设置仪表与自控系统，保证污水提升泵站能适应各种生产工况的变化。泵井及沉砂池均设置溢流管，截流旱季污水，雨季时过量汇水通过溢流管溢流排放。污水截流倍数均取2。

3.4.1 七里街综合入河排污口截流泵站

七里街截流泵站位于七里街芝华中学南侧，设计规模为7500m3/d；泵站收集北侧d1000排管及南侧d1500 排管。

3.4.2 竹园污水截流泵站

竹园污水截流泵站位于水西竹园地块，泵站设计规模为17000m3/d，泵站收集竹园现状d1000 排口污水及望江园现状0.6m (宽) X1.2m(高)排口污水。

3.4.3 体育场截流泵站

污水泵站位于待建江滨路南侧，紧邻建瓯市体育场，截流泵站设计规模为9000 m3/d，泵站截流体育场至市政府沿线周边水西片区污水。

3.5 管道过河设计

本次设计采用围堰施工，过河方式对比见表1。

表1 过河方式对比表

本工程管道过河方式做如下分析：

根据《城市桥梁设计准则》CJJ 11－93 中2.0.10“不得在桥上敷设污水管、煤气管和其它可燃、有毒或腐蚀性的液、气体管。”因此污水管不适合采用随桥过河方式。

桩桥过河方式跨度施工周期长，需做管桥桥台桩基，单根桩长至少12m，造价高;现场过河安装施工要求较高; 接口若渗漏易污染河道，且影响河道美观，不适合采用。

本次过河跨度达460 米，跨度过大，无法采用圆弧形架空管方式。

本工程管径为DN400mm，不适宜采用顶管法过河。

建溪水位落差较大，不适宜采用沉管施工法，且对施工要求高。

根据地勘报告，河床下依次为卵石层（3～5m 厚）及强风化片岩，不适宜采用拉管施工。

综上，为了管道过河时能有效实施抗浮、抗冲刷等外部保护措施，本次设计采用枯水期（11 月～1 月）围堰施工。

3.6 管道施工方式

过铁路桥段采用顶管施工，白改黑道路段结合白改黑施工，深度较大采用钢板桩支护施工，深度小按直接开挖施工考虑。开挖过程中碰到其他管线采用悬吊等保护措施。

南环路（新叶外滩段）设计污水压力管径为DN400，由于道路两侧人行道下均无管位，管道布置于机动车道下，为避免开挖影响交通，采用拉管施工。

同样瑶坪泵站DN400 出水压力管道跨越G205 国道采用拉管施工。

4 结论

4.1 项目建设意义

项目的建设可解决现状污水无序排放的难题。目前除了老城区及城北片区以外，其它片区的雨污水均未经处理排放致建溪，兴建城西污水处理厂配套管网工程，可有效解决水西、水南、三门-柳坑、高铁新区等城区的雨污水无序排放困境；同时能有效完善建瓯市污水管网系统和配合城西污水厂顺利投产。

4.2 工程设计经验及总结

污水管网及泵站设计工作应充分考虑近远期，并结合周边相邻项目，管网布置应因地制宜，结合现场条件布置。

4.2.1 设计应考虑项目实施的近远期污水收集范围

污水提升泵站应结合近远期污水规模配置水泵，当近远期流程相差较大时可考虑大小泵搭配设计，并按大泵流量考虑备用泵。

污水管网管径则统一按远期设计，并校核现状旱流流量下污水流速。

4.2.2 考虑地块标高实施的近远期高程

管网及泵站敷设路由途经不少低洼农田地，泵站场地标高及管网回填标高需结合远期地块标高及现场美观、造价考虑，满足现状功能运维要求同时也能预留并适应后期标高的调整。

4.2.3 考虑管养运维的合理

由于管网及泵站敷设路由途经低洼地，泵站红线内构筑物允许淹没运行。而对于带电柜体，为避免受淹，泵站配电柜体可置于周边其他高地建筑物，以满足泵站日常管养及运维的要求。