填海地區長距離污水壓力管線設計與養護

文/張棟 天津市市政工程設計研究院 天津 300450

就目前市政工程應用而言，采用管道輸送污水以其污染小、美觀衛生等優點成為污水輸送的首選方式。在污水管道輸送中，主要采用重力管線輸送與壓力管線輸送兩種輸送方式。對于居民較為集中，基礎設施建設較為完備的已建成片區，污水重力輸送能夠對管道有效利用，并具有較好的經濟效益。而對于污水處理廠較遠，或污水排放集中的大規模工業區域以及基礎設施建設不夠完備的片區而言，采用重力輸送則具有管徑大，埋深大、造價高，密閉性差等缺點，且養管困難，存在較多運行隱患。

天津某經濟區位于天津市東南部海岸，主要為填海造地形成，經濟區內因辦公、工業、居住等不同用地性質分為不同區域。根據該區域相關規劃，污水處理廠位于經濟區東南部，居住區域位于經濟區西部。生活區污水需經過管道輸送至污水處理廠集中處理，而生活區污水泵站與污水處理廠之間相距約7 公里，并且管線沿途為未填海的區域，采用重力管線經濟性差，且會造成一定的施工風險，故采用壓力輸送方式進行污水輸送。

1、長距離污水壓力管線的設計

1.1 管材選擇

壓力輸水管線的管材有許多種，目前主要采用的是球墨鑄鐵管、高密度聚乙烯管、鋼絲網骨架聚乙烯復合管等，

由于金屬管道抗腐蝕性差，防腐措施費用高昂，對于污水壓力輸送通常采用抗腐蝕性較強的塑料材質管道。結合天津臨港地區沉降大，污水組成復雜，PE 管運行經驗豐富等特點，選擇PE管作為壓力輸水管道。

1.2 水力計算

壓力輸水管道設計過程中，通過水力計算，可以合理選擇管徑，有效降低水力損失，并且避免水錘破壞。本工程中，利用Bentley HUMMER V8i 對管段運行過程中的水力狀態進行模擬，結果圖1：

圖1 安裝放氣閥后管道水力計算

圖1設置SCAR 復合排氣閥后發生水錘時管道壓力曲線，從圖中可以看出，對于地勢平坦的填海地區，水錘正壓在20m 水頭以內，水錘產生的負壓在2～3m 水頭左右，負壓極大降低，但仍存在造成管道內部塌陷的可能。另外，管道應采用SCAR 復合排氣閥，在水錘產生負壓時對管道及時進行補氣，降低負壓破壞。

由圖1中可以看出，考慮到輸送介質為污水，在建成區管道隨路淺埋，在未填海區域順水流方向設置0.0005 的坡度。這樣，一方面可以增加管道內污水流速，防止淤積；另一方面可以在管道內水量較少時，通過自流形式將管內污水排至污水廠。

1.3 管道節點設計

由于輸送介質為污水，雜質含量多，且種類復雜，具有較大的污染性。為保證管道的正常運行，在管段中的沉泥設施由傳統的排泥井改為排泥井與壓力檢查井相結合的方式。根據養管經驗，相鄰壓力檢查井間距控制在500m 以內，并在管道曲折地帶增加壓力檢查井數量，以方便清掏。壓力檢查井由全盤四通與盲板組成，四通下方可以儲存一定量的淤泥，上方盲板可打開，清掏四通中沉積的淤泥。

壓力污水管道在途中沒有接入或排出管，在管道堵塞時很難對堵塞位置進行確認，檢修困難。因此本工程設計中通過在沿線設置污水專用隔膜壓力表，根據壓力表中所顯示的壓力變化，可以準確判斷出相鄰表位度數差較大處存在堵塞狀況，從而快速疏通。

2、長距離污水壓力管線的養護

首先，壓力污水管道養管所面臨的最大困難時堵塞問題。由于污水中含有大量的雜質，尤其是一些纖維狀物質，極易相互纏繞，掛在管道管件處，造成水流不暢，最終早晨堵塞。因此，在日常養管工作中需通過多種手段進行清淤通塞，一是通過閥門的水力控制，加大管段中水流速度，利用水流進行清淤；二是定期清掏壓力檢查井中沉積的淤泥，防止淤泥結塊，造成堵塞；三是定期通過壓力表觀察水壓變化，如遇異常高壓或低壓，則表明管段發生堵塞，需及時處理。

其次，管道的養護對于運行安全也十分重要。PE 管具有較強的耐腐蝕性，但也不是對所有輸送介質都能夠安全運行。根據臨港經濟區已有的運行經驗，經濟區內工廠出水中會出現一些事故臨時排放水，這些水中含有高濃度的氨及銨鹽，會對PE管道造成內壁結痂、脫落，從而破壞管道，造成運行安全威脅。因此要嚴把來水水質控制關，堅決制止偷排行為。同時對于事故排放，還應及時對管道進行沖洗清理，降低腐蝕物質濃度，保護管道。

再次，需要對管道進行綜合的管理和保護。壓力污水管的最大優勢在于可以減少管徑，降低埋設深度，大幅減少土方開挖量。同時，由于管道埋設較淺，很容易受到地面行為的擾動，如重載、施工、開挖等，因此需要對管道進行標識，臨港工業區內壓力污水管道位于綠化帶內，需在管道地面設立標識牌，同時在管道上方設立警示帶，保證不會因其他工程施工對管道造成損害。相關管理部門還應建立管道養護日志，定期在管道沿線巡視，對閥門等關鍵進行監控檢測，保證管道運行環境的可靠性。

結語：

綜上所述，對于填海地區的壓力污水管道設計與養護主要需注意以下幾點：

（1）對于土壤易沉降，且管道腐蝕介質多，污水濃度大，采用PE 管較為經濟安全。

（2）經過水錘計算，填海地區在運行過程中易產生負壓而使水柱拉斷，進而產生真空負壓，從內部破壞管道，需要采用復合式排氣閥進行補氣來消除水錘。

（3）污水中雜質較多，易發生纏繞堵塞，選用閥門時宜應用閘閥，并設置壓力檢查井以便疏通，同時設置壓力表對管道堵塞情況進行監測。

（4）管道運行時，需定期進行水利沖洗，定時清掏淤泥，嚴格控制排放介質，腐蝕性介質臨時排放后需及時沖洗管道。

（5）建立健全管道運行維護制度，對管道設施定期檢測。