河網型黑臭水體截污設計思路的探討

李湘溪

（廣東省建筑設計研究院有限公司，廣東廣州 510010）

0 引言

目前我國水體污染形式嚴峻，根據“全國城市黑臭水體整理信息發布”平臺公布的信息顯示，截至2016 年4 月15 日，在全國295 座地級及以上城市中，有超過七成的城市存在黑臭水體，在全部黑臭水體中，河流數量占比最高達86.1%[1]，其中控源截污應作為城市水體綜合整治的優先措施，需建立完善的污水截流與收集系統[2]。因此研究河網型河涌的截污工程對于黑臭水體防治具有較大意義，本文以廣東省某市河網型黑臭水體的截污工程為例，以近期保障旱季污水不溢流，遠期達到清污分流效果為目標，探索了一條適合河網型河涌經濟可行的設計思路，為后續工程實施墊底了可靠的理論依據。

1 區域概況

本項目涉及58 條黑臭水體整治的民生工程，項目總體治理任務繁重，工期緊張。需治理的河涌A、B、C 是位于某市市轄區交界處，其中河涌B 和C 為斷頭河涌，其末端均與河涌A 相連，河涌A 上下游與其他河涌相連。3 條河涌平均寬度為10～15m，長度在0.8～1.5km，現狀水質均為劣Ⅴ類，周邊均有可接駁的現狀市政污水管網。

2 設計目標及原則

2.1 設計目標

根據建設單位要求，近期工程需實施后能盡快實現河涌旱季消黑消臭，滿足斷面考核要求，遠期工程實施后能滿足徹底解決雨后返黑返臭現象。

2.2 設計原則

根據業主要求、相關規劃及現狀條件，本工程的設計原則如下。

（1）應根據溯源成果，將屬于同一污染源區域河涌納入同一工程子項，共同設計、推進和實施，達到節省投資、簡化建設流程、縮短建設周期等目標。

（2）工程設計方案采取近遠期結合，分步實施的原則。結合工程實際情況，在近期不具備永久方案實施條件的地區，采取過渡方案，待實施條件具備后實施永久解決方案。

（3）嚴格執行國家的現行法規和規范，在滿足功能要求的前提下，提供優選的設計方案，保護生態環境及水資源，實現經濟效益和社會效益最大化。

（4）截污方案應復核截污的水量對接駁污水管及末端處理廠處理負荷能力的影響。

3 設計要點

結合項目實際情況和現狀資料，方案設計重難點、技術路線、污染源分析、重要設計參數的選取、截污方案設計、遠期工程銜接均是該工程的設計要點。

3.1 設計方案重難點

（1）市區河涌直排口種類及數量較多，溯源范圍大，為保證截污效果和經濟效益，需采用多種截污方式進行靈活組合。

（2）現狀存在合流暗渠與河涌相連，對其截污過程中需充分考慮對泄洪排澇功能的影響及防倒灌措施。

（3）由于遠期雨污分流改造工程實施后，近期工程方案設計應考慮如何繼續有效利用近期工程新建截污管和設施，避免造成已建管網和設施閑置或浪費。

3.2 技術路線

本工程在河涌區位復雜、排口種類及上游溯源成果等多方面影響下，以“系統思維做統籌、現場調查明情況、遠近結合固成效”為原則[3]，制定了技術路線，并從經濟性、技術性等角度分析其合理性，確保工程的投資可控、目標可達及采用的技術標準適用。本工程的技術路線主要包括現場踏勘及調研、溯源成果分析、重要參數選取及截污方案設計等內容。截污工程技術路線如圖1 所示。

圖1 截污工程技術路線

3.3 污染源分析

根據污染源溯源成果分析，河涌A、B、C 的染源主要是生活污染源，同時也存在工業污染源和面源污染源。生活污染源主要以城中村、居住小區為主，大量生活污水通過暗渠或排口排入河涌，雨天雨污合流廢水夾帶淤泥直排河涌是造成河涌返黑返臭的主要原因。河涌A、B、C 的生活污染源均來自同一片區的城中村，因此3 條河涌可通過對同一城中村進行雨污分流改造實現遠期治理目標；工業污染源主要以涌邊零星工廠為主，需相關部門加強監管，對不合法工業排口進行封堵和責令相關企業盡快整改；面源污染源主要為部分農林廢水直排河涌，由建設單位協調鎮區配合整改并落實處理，本工程不再考慮。

3.4 重要設計參數的選取

（1）污水量計算。根據該市中心城區規劃污水量和中心城區規劃用地面積進行測算，中心城區平均日單位建設用地綜合污水量指標為0.36L/（hm2·s）。

（2）地下水滲入量。按設計污水量的10%計算。

（3）截留倍數。根據《室外排水設計規范》，截流倍數一般取2～5，本工程截流倍數取n=3。

（4）設計流速。污水管道在設計充滿度下最小設計流速為0.6m/s，合流管在滿流時最小設計流速為0.75m/s，非金屬管道最大設計流速5m/s，金屬管道最大設計流速10m/s。

3.5 截污方案設計

3.5.1 截污管網布置

本工程根據污染源分析及現狀排口特點，采取總口截污、溯源小區錯混接整改、鎮區協調同步整改等組合方式進行設計。

總口截污：主要針對污染源為城中村的生活污水直排口，此類排口整體實施難度較大，為達到近期治理目標，采用總口截污方式。沿涌邊新建DN300～DN400截污管道，通過設置傳統截流井及智能截流井，將污水就近接入現狀污水管網，最終排至附近污水處理廠進行處理。其中截污管網布置路線在滿足就近原則和經濟性條件下，應盡量布置在污水管支干管空白區域。

溯源小區錯混接整改：主要針對污染源為新建小區的生活污水直排口，新建小區基本按雨污分流進行管網建設，存在部分埋地管道錯混接導致污水直排河涌。針對此類排口采用錯混接整改處理，可從源頭達到雨污分流的效果。因此在污水管錯接至雨水管前一個污水檢查井中，進行封堵錯接管口，并新建污水管就近接至可接駁的現狀污水檢查井中，達到錯混接整改的目的。

鎮區協調同步整改：主要針對近期排水改造工程推進困難的老舊小區、廠房和部分直排河涌的農林廢水，由鎮區同步協調整改，按時按質完成相關工程建設和整改任務。

3.5.2 截流井設計

截流井在截流式合流制排水系統中起到關鍵性的作用，其設計的時候需滿足以下功能。①將截流的污水輸送至截污系統，達到整治水環境的目的。②需設計相關溢流措施，保證在雨季時過量的雨污合流水能順暢排至河涌等其他自然水體，避免造成上游污水反冒和對下游污水處理廠帶來沖擊等問題。本工程設置傳統截流井及智能截流井兩種截流井，其中DN＜1200mm 的合流排口設置傳統截流井，DN≥1200mm 的合流排口和暗渠設置智能截流井。

（1）截流井設置的原則如下：①在合流管渠上截流污水，應設置截流井。截流井的位置應根據現狀接駁污水管與合流管渠的位置關系、溢流管下游水位高程和周邊環境等因素確定。②截流井溢流管管徑應不小于原合流管，井內溢流水位應根據原合流管水位確定，并宜在設計洪水位和截污限流管道管頂標高以上。當不能滿足要求時，在不降低原有合流管的排水能力的前提下，應設置鴨嘴閥、拍門等防倒灌設施。③截污限流管管徑應根據旱流污水量和截流倍數計算確定。截污限流管的起點標高應結合原合流管內污水流水位標高和截污干管高程確定，高程允許時，優先采用槽式截流井，截污限流管水管頂標高一般比截流處合流管管底標高低0.1m。④在長距離截污干管上，應在原有污水分區基礎上，根據高差情況再相應節點設置溢流井，溢流井設置限流管和溢流管，以免截污干管下游呈現壓力流態。

（2）截流井設計方案。①傳統截流井設計方案。旱季時通過截污槽及截流管將旱季污水全部截流至污水管道，同時設置可提升的格柵防止大顆粒砂礫等污染物進入截污限流管；雨季時，過量的雨污合流水溢流至河涌等自然水體，并對位于洪水位以下的排口設置鴨嘴閥，防止外水倒灌至截流管內。截流井內設有兩個井室，分別能檢修截流格柵及鴨嘴閥。傳統截流井平面示意圖和剖面示意圖分別如圖2 和圖3 所示。②智能截流井設計方案。智能截流井是將污染截流量控制及溢流污染物攔截、沉積物去除、防止河水倒灌三大功能集為一體的智慧截流井。進截留管前端設置一個電動或者液動的限流閥，作用是實現截流量控制；溢流管道前端設置一個下開式堰門，實現防倒灌功能。智能截流井示意圖如圖4 所示。

圖2 傳統截流井平面示意圖

圖3 傳統截流井剖面示意圖

圖4 智能截流井示意圖

3.5.3 管材標準

結合區域地質條件較差的特點，本工程新建管徑均小于DN600 重力流截污管，采用中空壁塑鋼纏繞聚乙烯管道，埋深＜4m，在非機動車道下采用環剛度SN=8kN/m2，在機動車道下采用環剛度SN=12.5kN/m2；埋深≥4m，采用環剛度SN=12.5kN/m2。

中空壁塑鋼纏繞聚乙烯管應符合《中空壁塑鋼纏繞聚乙烯管道》（T/GBMA 003—2019）的要求。所有管道要求出廠前每一根管道均應進行檢驗合格后填寫合格證書方可使用，產品的技術規格應滿足設計要求，其性能指標應符合技術標準要求。

3.5.4 遠期工程銜接

根據本工程現狀特點，將河涌A、B、C 共同污染源的城中村片區1#納為遠期工程實施，并提供設計方案，實現近期工程與遠期工程之間的有效銜接。

（1）遠期工程設計方案：城中村片區1#現狀為合流制，現狀立管為合流立管。由于現狀合流管功能性和結構性相對完好，將作為污水管繼續使用，并通過新建雨水管實現雨污分流的目的。同時應對合流立管進行改造，將連接天面雨水斗的合流立管從建筑頂層處截斷，接入新建雨水立管中，并把截斷后的建筑立管在建筑外墻新建通氣口，作為污水立管使用。

（2）近遠期工程銜接：首先對城中村片區1#污水量進行計算，并同步復核是否超出擬接駁污水管和末端污水處理廠正常工作的污水負荷量。遠期工程實施后，將傳統截流井進行截污管口封堵，截污管作為污水管繼續使用；對于排口和暗渠上的智能截流井，通過智能化模塊調整，將其保留作為智能蓄水排澇的“閘門”使用。

4 結語

城市黑臭水體依然是現代化城市建設及其可持續發展的重要阻礙因素，黑臭水體治理作為一項艱巨的系統化工程[4]，需制定科學詳細周全的治理方案[5]。本工程為了解決河網型黑臭水體治理的問題，采用社會效益、經濟效益較好的多河共治設計思路，近期方案從多方面進行分析，并與遠期方案充分銜接，鞏固了黑臭水體系統性治理的效果。