吴江市合流制排水管道截留倍数初探

所属栏目:城市管理论文 发布日期:2012-12-07 10:12 热度:

  吴江市地处太湖流域范围,2007年5月太湖“蓝藻事件”爆发之后,江苏省针对太湖所面临的形势,提出太湖治理的两个阶段性目标。为达到太湖治理的目标,江苏省政府和各地方政府有关部门陆续制定了《江苏省太湖水污染防治条例》(新)、《太湖地区城镇污水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值》、《关于加强太湖流域城镇生活污水治理工作的意见》等法规标准文件,对太湖治理提出了明确的要求。在此背景下,为了改善城镇环境,提高居民生活质量,促进经济可持续发展,适应对外开放,加快经济发展的要求,吴江市政府积极开展吴江市域内各乡镇的污染治理工作。

  雨水和生活污水合在一起采用一套管线进行排放,就是合流制排水系统,这种排放方式不但增加了市政污水处理站的负担,同时也把本来洁净的雨水在不同程度上给污染了。为避免上述后果,可以把雨水和生活污水排放系统分开设置,各自有各自的排放管线,即分流制。这样一来市政污水处理站只对生活污水进行处理,而不必对雨水进行处理,大大减小了处理量,而雨水也不会被污染了。

  而目前吴江市各镇村的排水系统现状是,除了部分地区实现雨污分流外,绝大部分都是雨污合流。雨水、污水经合流制管道就近、分散、重力流排入水体。根据省市的要求,吴江市政府要求2010底前各乡镇镇区范围内污水主干管的全覆盖;农村生活污水处理率近期达到40%,远期达到80%。为此,除新建分流制管道外,对合流污水管网的截流处理也是重要的举措,同时有些地区受现实条件影响,也必须建合流制管道。合流制排水系统中,截流倍数对排水系统的造价和工程效益影响很大。截流倍数选择太大,排水系统投资过大;截流倍数太小,可能达不到对水体环境保护的要求。截流倍数的选择涉及的因素很多,在不同的国家差异很大,需要对水文条件、地表情况、水体环境质量保护要求、污水量的大小等进行综合判断加以确定。在我国的室外排水设计规范中,截流倍数的取值范围为1~5 ,至于具体取多少,没有明确的规定。对影响吴江市合流管道截流倍数的主要因素进行研究,探讨截流倍数与这些因素的关系,是合理确定截流倍数的基础,有助于减少截流倍数选择的盲目性,对降低合流制排水系统的工程投资、更好地发挥合流制排水系统的工程效益有一定的意义。

  1 截流倍数的最小取值

  合流制排水系统的设计至少应保证不降雨时没有混合污水溢出,即截流倍数不应小于污水量的变化系数减1,一般生活污水的总变化系数为1.3~2.3,城市污水的总变化系数一般小于生活污水的总变化系数,大多在2以下。最小截流倍数不宜小于1,这样可保证管道的过水能力达到2倍的旱流流量。建议选取截流倍数时,遵照规范不小于1的规定,不要轻易选取小于1的截流倍数。

  由于城市污水的变化系数是随着管道服务范围的变化而变化的,上游管道的污水量变化系数大,往往超过2,而下游管道的变化系数小,一般小于2。例如,服务5000人口的排水管道,如果单位人口的排水量取200L/cap·d,则按规范算得的总变化系数为2.17,当服务人口为10000人时,则按规范算得的总变化系数为1.91。对服务人口为5000人的排水管道,如果截流倍数取1,在晴天的时候,也可能发生污水滥流,这显然是不合理的。因此,最小截流倍数建议按下式确定

  1

  ≥ (1)

  式中, 为截流倍数; 为污水总变化系数。

  2 水体环境保护的要求对截流倍数的影响

  设置截流管道的主要目的就是保护水体环境,对水体环境保护的要求是确定截流倍数的根本依据.当然,在来用合流制排水体制的地区,已考虑到通过一定程度上牺牲水体环境质量来降低排水工程投资和运行费用的问题,如果对水体环境的保护要求过高,设置合流制排水系统本身就有问题。因此,在设置合流制排水系统的地方,对水体环境质量的要求要适当,否则有可能出现设置合流制排水系统比设置分流制排水系统的投资大、对环境保护的作用比分流制差的情况。

  对水体环境质量保护的要求确定以后,可以根据降雨时的允许污染物排放强度、污染物的量、旱流流量、混合水量按照下式来计算截流倍数

  (2)

  式中, 为溢流井处管道输送来的污染物量,kg/d; 溢流井处合流污水总量, L/s; 为溢流井处上游污水旱流流量,L/s; 为降雨时溢流井处允许污染物排放强度,kg/d。

  3 污水处理厂的处理能力与工艺对截流倍数的影响

  在排水系统中,污水管道(包括合流管道)的排水能力应与污水处理厂的处理能力和工艺相适应.合流制的污水处理厂,有可能出现以下几种情况:污水处理厂能将截流污水全部处理;污水处理厂的设计规模按照污水量确定,超出设计规模的合流污水简单处理后排放;污水处理厂的设计规模按照污水量确定,超出设计规模的合流污水直接排放。

  在第1种情况下,污水处理厂的规模是按照截流水量确定的,截流倍数只取决于经济条件和当地对水体环境保护的要求。第2种情况要视超出设计规模的污水的处理方案和对上游水体保护的要求,如果超出设计规模的污水能够得到较好的处理,截流倍数大些对环境保护就有利些;如果超出设计规模的合流污水只做拦截和沉淀等简单的处理,处理效果非常有限,采用较大的截流倍数并不能带来相应的环境效益;但如果对污水处理厂上游水体的保持要求比较高,这时截流倍数取决于对上游水体的保护要求,与污水处理厂本身关系不大。第3种情况下,截流倍数完全取决于对上游水体的保护要求。

  4截污率与截流倍数的关系问题

  截污率指的是截污干管截流的污染物的量与进入溢流井的污染物量的比值,如果提高截流干管的截流倍数对提高截污率的作用不大,这时就不应盲目提高截流倍数,截污率与旱流流量与混合污水量的比值有关,某溢流井处截流管道的截污率可通过下式计算

  = ×100% (3)

  式中, 为溢流井截污率,%

  式(3)中,如果保持 和 不变. 与 成反比关系,根据反比关系的特点,当 很大时, 很小,这时提高截流倍数对提高截污效果所起的作用并不大。例如,当 / 为0.02, 等于1时, 为4%, 等于2时, 为6%, 等于3时, 为8%,尽管提高 , 呈线性增加,当由于 / 这个基数低,增大 ,拦截的污染物总量并不大,而截流干管需要通过的水量成倍的增加,工程投资增加很大,这种情况下,投资效益比较差。如果 / 为0.1, 等于1时, 为20%, 等于2时, 为30%, 等于3时, 为40%,这时提高 ,拦截的污染物总量增加较大,投资效益比前者好。因此.在截污率较低的情况下,只要情况允许,应选用较低的截流倍数,但要保证该溢流井处的截流干管的过水能力不小于上游截流干管的过水能力,截流倍数不小于最小截流倍数,以使上游截流干管能正常发挥作用。

  5气象条件对截流倍数的影响

  气象条件对排水量有较大的影响.尽管气象条件对污水量有一定的影响.但生要还是影响降雨形成的地面径流量。降雨形成的地面径流量与降雨雨型、降雨强度、地面情况等多种因素有关,可通过径流分析得到,不在这里讨论。从降雨的角度。本文讨论两种典型情况下的截流倍数的取值考虑。一种情况是年降雨量比较大,一年中降雨天数比较多,由于经常发生混合污水的溢流,截流倍数不宜太小,一般应取大于1的值。另一种情况是年降雨里较少,降雨间隔时间长.在这种情况下,较大的截流倍数不一定能取得好的效果。因为在这种情况下,如果截流倍数大,管道的尺寸大,在不降雨的时候,即使管道中污水量达到设计污水量,对管道的自清作用也比较小,由于降雨间隔的时间长,大量的悬浮物沉积粘附在排水系统中,但水量增大发生溢流时,大量的悬浮物被水流冲起而进人水体,对水体造成的危害可能比部分污水进人水体造成的危害还要大。此外,降雨的次数少,排水系统发生溢流的机会也少,采用较大的截流倍数获得的工程效益不一定与投资匹配。因此,在第2种情况下,可考虑截流倍数取最小值。

  综上所述,吴江需要建设及改造的合流污水管网的乡镇较多,合流制排水系统的截流倍数可以根据各镇的具体情况按照上述的选择原则酌情确定。在保证水环境质量要求的前提下,兼顾工程造价及污水厂处理能力的实际要求,最终达成工程目标——环境保护和经济发展并重,保障吴江市各乡镇科学、和谐发展。

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