安徽歙縣金灘村污水收集管網工程設計

楊 陽，王玲玲，奚姍姍，王 猛，黃 瑞，曹 蕾，袁軍成

（1.安徽環境科技股份有限公司，安徽合肥230001；2.合肥師范學院生命科學學院，安徽合肥230001；3.安徽省通源環境節能股份有限公司，安徽合肥230001；4.安徽建筑大學環境與能源工程學院，安徽合肥230001；5.旌德縣住房和城鄉建設委員會，安徽 宣城242600）

近年來隨著政府資金投入和人類環保意識的提高，城市和縣鎮的居民生活污水收集和處置工程發展迅速，污水處理率達到80%以上。但是在地勢偏遠、交通不便、經濟欠發達的地區，尤其是山區，該項工作的開展力度還不夠，相當部分的居民生活污水未經有效收集和處理就近直接排入溝渠、水塘、湖泊等，導致下游水體水質惡化，對自然生態環境造成了一定破壞。

1 項目背景

歙縣位于安徽省黃山市，面積2 122 平方公里，接壤浙江，新安江部分干流貫穿境內。項目資金來源為新安江生態保護資金，由浙江省財政撥款，安徽歙縣新安江保護局和環境保護局建設。

本項目對歙縣沿江流域的九個村鎮實施污水收集管網和終端建設工程，本文選取其中地形特點比較鮮明的一個中心村——金灘村，做設計方案介紹。

2 給排水現狀

通過政府的農村安全飲水工程，金灘村居民自來水普及率達到90%以上。管網沿著主次干道環狀向居民供水，自來水的主管管徑為DN 100，各個支管管徑為DN 20～DN 50。居民的生活水平較高，室內給水設施比較普及，家中常規的用水和衛生設備都比較齊全。在衛生器具方面，馬桶、淋浴器、盥洗盆等已成為每個家庭最基本的衛生設備。居民的日常生活用水主要用于餐飲、洗滌、洗澡等。目前村內沒有統一的排水系統，且排水體制為雨、污合流制。生活污水順地勢直排匯入新安江，村內未建污水處理終端。

3 污水收集系統重難點分析

（1）金灘村地勢高差大，陡坡多

金灘村依山順勢而建，村民房屋沿山路布置，高低有別，最高點黃海高程121.4，最低點黃海高程104.2，高差近20 米，一定坡度的落差有利于管道淺挖，但是落差過大則需要考慮水流的消能措施。

（2）地質多為山體巖石，施工開挖難度大

部分房屋、道路建在山體巖石之上。根據地勘報告，地質結構多為粉砂和千枚巖，與常規軟質基土相比，開挖難度較大。

（3）居民房屋間距小，機械開挖受影響

村民房屋布置不整齊，間距較小，一般巷道不足2米寬，常規機械開挖很難實施，需進行人工電鎬開挖，施工效率受影響。

（4）地勢高低起伏不平，純重力收集無法實現

金灘村居民住宅整體沿004 縣道兩側布置，兩端高，中間低，純重力收集系統收集污水需建提升泵站，運行成本高，且對周邊居民有噪音影響。

（5）存在雨污合流明渠，改造難度大

經調研，部分居民住宅臨明渠而建，污水管埋入水渠側壁，日常生活污水與山水、雨水混合，經明渠排入新安江內。渠內污水管不具備雨污分流改造條件。

（6）考核標準嚴格，管網覆蓋率要求達到90%

依據項目中標合同要求，工程實施完成后，中心村內90%以上村民的生活污水能夠被有效收集，設計難度較大。

4 污水收集系統總體設計思路及方案

結合金灘村地勢條件及房屋布置現狀，提出重力流管網與真空負壓管相結合的污水收集方式，這樣既能對污水進行有效收集，滿足考核目標，又能避免提升泵站的運行噪音對周邊居民生活的影響，并且在土建開挖量和施工作業難度上都有一定降低。

具體收集方案如下：

（1）004 縣道北面集中區約95 戶采用傳統重力流污水管網，將污水收集至最低點后，在最低點設置真空提升井。此區域共設置三座真空提升井，編號分別為ZK01、ZK02、ZK03。三座真空井的真空負壓管合并后，由004 縣道地下涵管穿過公路，經壓力管道輸送至終端處理站。

（2）004 縣道西南面集中區約55 戶采用傳統重力流污水管網，將污水收集至最低點后，在最低點設置真空提升井。此區域共設置三座真空提升井，編號分別為ZK04、ZK05、ZK06，經壓力管道輸送至終端處理站。

（3）村中心片村委會及村委會附近約10 戶居民生活污水，直接由重力流污水管網收集至末端污水處理站。

（4）004 縣道東北片區約6 戶居民生活污水，現接入縣道兩邊雨水渠，生活污水由雨水渠排入自然水系中。由于此區域住戶較少，縣道兩側不具備開挖布管條件，故對此處污水收集采用截流式合流制。在縣道南面涵管末端設置截流井，收集此處6 戶旱流污水，重力流送入離此處最近的真空提升井，再經壓力管道輸送至終端處理站。

（5）其余004 縣道東南面約35 戶采用傳統重力流污水管網，將污水收集至最低點后，在最低點設置真空提升井。此區域共設置兩座真空提升井，編號分別為ZK07、ZK08，將污水抽至末端污水處理站（包括東北面6戶截流旱流污水）。

根據此方案，本污水收集系統污水收集覆蓋率可達到90%。

5 真空負壓收集系統

在金灘村污水管網收集設計中采用傳統重力流污水管網與真空負壓污水收集系統相結合的方式，其具體結構為：前端污水入戶收集，支管部分全部采用重力流污水管，因不考慮后續遠距離輸送，故可大大降低管道埋深。污水被收集到低點的重力井之后，由就近設置的真空井將廢水提升至終端污水處理站，真空井通過真空管與重力井連通。真空負壓管管徑小，減少了土建開挖量，還可以適當爬坡，沿地形隨意敷設，施工難度小。

真空收集系統主要由四部分組成，分別為：

（1）真空收集井：用于收集重力自流進來的生活污水，并形成一定的液位，方便后續液位自動控制真空負壓閥門啟閉。本設計方案真空收集井采用傳統磚混結構，適當增大井內空間，方便安裝液位浮球，在進水口設施格網攔截大塊雜質，以避免后續設備堵塞。井內設高位臨時檢修排水管，防止真空負壓設備故障、停電或檢修等非正常工況，使排水系統保持順暢。

（2）真空負壓閥門井：用于安裝真空管道閥門及其他相關原件，單獨設置閥門井與污水收集井分離，防止濕氣腐蝕設備。

（3）真空管道：采用PE（聚乙烯）管熱熔焊連接，管道全密閉用于保持負壓。本方案支管采用DN50、DN65，主管道采用DN80。管道埋深30 cm。

（4）終端真空泵站：用于提供整套系統中的負壓，有相關管壓力監測系統，當負壓過小，自動運行增加管道內負壓，以保證系統正常運行。

圖1 真空負壓收集系統示意圖

圖2 真空收集井示意圖

6 管材選擇及材料統計

6.1 管材選擇

根據工程實踐和經濟技術核算，埋深4 m 內、管徑≤d 800 的管道常采用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管（又稱HDPE 雙壁波紋管）。鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管用于污水管道具有以下優點：①管道內壁光滑，過水能力比同管徑的鋼筋混凝土管大；②耐腐蝕性能強，耐低溫性能好；③抗沖擊性能強且重量輕，壽命長；④施工安裝方便，工期短，連接安全可靠。鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管對施工技術要求較高。

普通鋼筋混凝土管在國內污水系統內被廣泛使用，因其價格便宜，強度較高，對施工技術要求相對較低。缺點是小口徑管道在使用時發現耐腐蝕性能不佳。由于粗糙系數與PE 管相比較大，在污水管道系統始端流量不大的情況下容易堵塞。

綜合以上分析，本次工程暫定管徑≤d 300，埋深≤0.8 m 的重力流污水管采用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管，粗糙系數n 選為0.009，接口采用卡箍式彈性連接方式。

壓力提升管采用PE 管，根據污水泵出水口，確定管徑為DE63、DE75、DE90，管壁承壓≥1.25 MPa。

6.2 材料統計（表1）

表1 材料統計一覽表

7 結束語

歙縣部分村鎮污水收集及治理EPC 工程當前正在實施，其中金灘村按照該設計方案已經施工完畢，該項目中標價977 萬元，金灘村預算128 萬元。在管網設計方面，除了常規的重力收集方式以外，因地制宜地采用了截流及真空負壓的污水收集方式，在污水收集率、項目投資、施工難度等方面均作了較好的優化。該工程的建設極大地改善了當地居民的生活環境，對新安江水質保護具有十分重要的意義，對同類型山區地形條件下農村生活污水收集管網建設工程有一定的借鑒作用。