紅廟嶺園區(qū)復(fù)雜地形下滲濾液管道的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

宋春水

（福州城建設(shè)計(jì)研究院有限公司，福建 福州350000）

滲濾液產(chǎn)生的生產(chǎn)單位基本為填埋場(chǎng)、焚燒廠等企業(yè)，由于上述企業(yè)的廠區(qū)選址基本較為偏僻，廠區(qū)周邊地形復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作面情況復(fù)雜，施工難度較大，同時(shí)滲濾液對(duì)管道本身存在結(jié)垢的特性，因此滲濾液管道的設(shè)計(jì)使用壽命對(duì)整個(gè)循環(huán)生態(tài)園區(qū)的運(yùn)行影響極大。

工程案例：紅廟嶺園區(qū)部分項(xiàng)目配套污水管網(wǎng)建設(shè)工程，滲濾液管道總長(zhǎng)度約3027m，管道建成后將服務(wù)于紅廟嶺循環(huán)生態(tài)產(chǎn)業(yè)園中的廚余垃圾處理廠、危險(xiǎn)廢物綜合處置廠、餐廚廢棄物處理及資源化利用廠、焚燒廠三期、生活垃圾焚燒協(xié)同處置廠。

1 概述

現(xiàn)代化城市需要建設(shè)一整套安全、運(yùn)行穩(wěn)定的垃圾滲濾液處理設(shè)施來為城市的日常生活、生產(chǎn)運(yùn)行服務(wù)。隨著近幾年我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)化進(jìn)程也在不斷深化，各種市政垃圾收集工程的建設(shè)也在不斷擴(kuò)大。給排水工程中滲濾液輸送管道的修建作為上述工程中的一個(gè)重要組成部分，其工程質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到市政建設(shè)的水平高低。

在滲濾液輸送管道建設(shè)中設(shè)計(jì)是質(zhì)量控制的一個(gè)重要方面，如果設(shè)計(jì)中選用的滲濾液運(yùn)行方式不當(dāng)、管道材料不適合、管道工況運(yùn)行未進(jìn)行綜合考慮，整體工程質(zhì)量也會(huì)隨之降低。本文主要通過紅廟嶺園區(qū)部分項(xiàng)目配套污水管網(wǎng)建設(shè)工程針對(duì)復(fù)雜地形下的滲濾液管道設(shè)計(jì)提出若干建議。

2 復(fù)雜地形下滲濾液管道的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

2.1 滲濾液管道運(yùn)行方式的選擇

目前，運(yùn)行方式主要分為壓力流和重力流。

滲濾液排水管道運(yùn)行方式的選擇，應(yīng)根據(jù)區(qū)域的總體規(guī)劃，結(jié)合滲濾液產(chǎn)生單位廠區(qū)的地形特點(diǎn)、原有排水設(shè)施等綜合考慮后確定；因滲濾液產(chǎn)生單位廠區(qū)選址基本較為偏僻，整體電力供應(yīng)受天氣（雷暴、臺(tái)風(fēng)）影響較大，且滲濾液泄露對(duì)地下水影響較大，采用泵送壓力流應(yīng)重點(diǎn)考慮電力缺失的情況下對(duì)環(huán)境的影響。因此主要的設(shè)計(jì)原則建議：結(jié)合地形地勢(shì)滲濾液排水管道盡量采用重力流方式進(jìn)行滲濾液輸送，減少后期運(yùn)行維護(hù)的成本；對(duì)個(gè)別廠區(qū)地勢(shì)較低的無法采用重力流的可考慮泵送壓力流輸送至重力流管道內(nèi)，同時(shí)應(yīng)盡量減少壓力流管道輸送距離，同時(shí)應(yīng)將泵站供電與廠區(qū)供電并網(wǎng)，以獲得二回路供電的能力，盡量減少事故的發(fā)生（圖1，2）。

通過上述的兩次設(shè)計(jì)對(duì)比可知地形條件滿足重力流的情況下，管道敷設(shè)方式如何改變，但是在條件允許的情況下滲濾液排水管道運(yùn)行方式采用重力流形式進(jìn)行依舊不變。

圖1 原設(shè)計(jì)管道通過架橋墩重力流運(yùn)行

圖2 變更設(shè)計(jì)管道沿新建擋墻邊重力流運(yùn)行

2.2 滲濾液管道材料的選擇

滲濾液水質(zhì)復(fù)雜，含有多種有毒有害的無機(jī)物和有機(jī)物，滲濾液中還含有難以生物降解的萘、菲等非氯化芳香族化合物、氯化芳香族化物，磷酸醋，酚類化合物和苯胺類化合物等。在以往工程經(jīng)驗(yàn)中滲濾液管道存在最大的問題主要體現(xiàn)在腐蝕和結(jié)垢兩個(gè)方面。因此滲濾液管道材料應(yīng)重點(diǎn)針對(duì)上述兩個(gè)方面進(jìn)行選擇。

圖3 滲濾液管道結(jié)垢

目前常用的排水管材主要有以下幾種：（鋼筋）混凝土管、金屬管、鋼管（SP）、無縫鋼管（SSP）、球墨鑄鐵管（DIP）、UPVC 雙壁波紋管、高密度聚乙烯塑料管（HDPE 管、PE 管）、高密度聚乙烯纏繞增強(qiáng)管、鋼絲網(wǎng)骨架塑料（聚乙烯）復(fù)合管、平壁襯塑復(fù)合管、玻璃纖維增強(qiáng)加熱固性樹脂夾砂管（玻璃鋼夾砂管、玻璃鋼管、RPM管）等。

從耐腐蝕、結(jié)垢方面考慮：滲濾液腐蝕性較強(qiáng)，因此要求管道材料耐腐蝕性較強(qiáng)；同時(shí)因?yàn)闈B濾液管道存在結(jié)垢的問題，因此后期運(yùn)行維護(hù)過程中存在對(duì)結(jié)垢沖擊的可能性，因此要求管道材料要有一定的強(qiáng)度承受沖擊力；根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)建議采用鋼絲網(wǎng)骨架塑料（聚乙烯）復(fù)合管、高密度聚乙烯塑料管（PE 管）等塑料材質(zhì)的管材；但是鋼絲網(wǎng)骨架塑料（聚乙烯）復(fù)合管相對(duì)較為笨重，設(shè)計(jì)選用時(shí)應(yīng)結(jié)合現(xiàn)狀地形的交通條件，綜合考慮施工的可行性。

從敷設(shè)的位置考慮：因塑料管材整體抗紫外線能力較差，建議管道處于明露的位置采用球墨鑄鐵管以防止塑料管材受陽(yáng)光暴曬快速老化。

2.3 雙管組合切換運(yùn)行的工藝的設(shè)計(jì)

滲濾液成份較為復(fù)雜，滲濾液在管道內(nèi)長(zhǎng)期流動(dòng)隨時(shí)間的推移極容易在管道內(nèi)形成結(jié)垢，因此滲濾液管道的設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)后期運(yùn)行管理維護(hù)進(jìn)行充分考慮。早期滲濾液管道設(shè)計(jì)僅將其作為普通污水管道的形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，未考慮滲濾液對(duì)管道存在結(jié)垢的特性，導(dǎo)致管道因結(jié)垢使排水能力降低而報(bào)廢；同時(shí)單根管道要時(shí)刻保證滲濾液的輸送，因此日常維護(hù)無法對(duì)管道進(jìn)行有效清洗，滲濾液管道僅能一直使用直至報(bào)廢重建。上述做法在復(fù)雜地形下重新修建滲濾液管道導(dǎo)致造價(jià)增加、施工難度加大（因現(xiàn)有管線導(dǎo)致施工工作面減少）。吸取以往工程的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，針對(duì)早期滲濾液管道存在的問題，結(jié)合工程實(shí)際案例建議可利用雙管組合切換運(yùn)行的工藝延長(zhǎng)滲濾液管道的整體使用壽命。雙管組合切換運(yùn)行的工藝兼顧運(yùn)行與維護(hù)，同時(shí)對(duì)管道的整體使用壽命可起到延長(zhǎng)的作用。平時(shí)管道運(yùn)行時(shí)采用伸縮節(jié)+三通清掃口+法蘭短管做法將管道進(jìn)行密封減少泡沫的產(chǎn)生；如果需要對(duì)管道進(jìn)行維護(hù)清洗則兩段管道可進(jìn)行隨意切換，增大了管道運(yùn)行維護(hù)的可行性，減少了管道結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)；如果因?yàn)楣艿榔茡p或維護(hù)不善導(dǎo)致的個(gè)別管段淤堵，可直接進(jìn)行切換，為管道穩(wěn)定運(yùn)行提供保障，為管段修復(fù)提供時(shí)間。雙管組合切換運(yùn)行的工藝可使管道的利用率成幾何倍數(shù)增大，管道使用壽命盡可能的得到延長(zhǎng)，對(duì)節(jié)省投資、降低頻繁施工有顯著的效果。

圖4 雙管組合切換運(yùn)行的工藝

2.4 滲濾液泡沫的抑制

滲濾液在重力流運(yùn)行過程中與空氣接觸會(huì)產(chǎn)生大量泡沫，而且泡沫氣泡小、不易破裂、粘附力強(qiáng)，管道整體運(yùn)行工況主要呈現(xiàn)氣液狀態(tài)，泡沫對(duì)管道實(shí)際運(yùn)行能力造成極大的影響。因此如何減少泡沫是滲濾液排水管道設(shè)計(jì)中應(yīng)重點(diǎn)考慮的問題。

圖5 滲濾液產(chǎn)生的泡沫

針對(duì)滲濾液運(yùn)行中產(chǎn)生的大量泡沫的情況，根據(jù)工程實(shí)際情況結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)提出以下幾種做法對(duì)泡沫量進(jìn)行抑制。

a.滲濾液重力流管道在檢查井處盡量采用封閉做法，減少與空氣接觸，從源頭上減少泡沫的來源。

圖6 檢查井內(nèi)部管道采用伸縮節(jié)+三通清掃口+法蘭短管做法

b.檢查井內(nèi)部投加消泡劑，根據(jù)以往實(shí)例整體消解效果較好，但是消泡劑投加量較大，成本較高，同時(shí)需進(jìn)行連續(xù)性投加，管理運(yùn)行較為困難。

c.復(fù)雜地形下的滲濾液輸送不可避免的需對(duì)高差較大的管段進(jìn)消能處理，消能井內(nèi)部往往是泡沫問題爆發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)。通過工程經(jīng)驗(yàn)建議消能井不能采用傳統(tǒng)的做法，應(yīng)盡量考慮延長(zhǎng)滲濾液在井內(nèi)的緩沖時(shí)間（緩沖時(shí)間不足泡沫將直接溢出井外），同時(shí)在井內(nèi)利用上游來水的沖涮進(jìn)行局部氣泡消解。

d.檢查井內(nèi)部空間不足，導(dǎo)致滲濾液在井內(nèi)的緩沖時(shí)間不足時(shí)，泡沫將直接溢出的情況，可以通過井上部通氣管改造為導(dǎo)流管與上游管道連接，泡沫直接通過導(dǎo)流管進(jìn)行消解，該做法應(yīng)結(jié)合泡沫量對(duì)導(dǎo)流管長(zhǎng)度進(jìn)行核實(shí)。

3 結(jié)論

圖7

3.1 復(fù)雜地形下的滲濾液輸送應(yīng)盡量采用重力流方式進(jìn)行，減少后期運(yùn)行維護(hù)的成本；若需壓力輸送應(yīng)考慮電力供應(yīng)的問題。

3.2 滲濾液輸送管道的材料選擇應(yīng)考慮耐腐蝕、易結(jié)垢的情況，同時(shí)結(jié)合施工現(xiàn)場(chǎng)的交通條件及管道的敷設(shè)方式進(jìn)行選擇。

3.3 復(fù)雜地形下的管道修建應(yīng)綜合考慮運(yùn)行維護(hù)管理、工程造價(jià)、管道整體使用壽命。

3.4 滲濾液管道輸送過程中的泡沫問題應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況、現(xiàn)狀構(gòu)筑物狀況進(jìn)行綜合考慮，盡量減少泡沫的產(chǎn)生量，提高管道的過水能力。