深圳市實施排水系統分流制的探討
奉桂紅1,劉世文1,胡永龍2
(1.深圳市市政工程設計院,廣東深圳 518035;2.中國市政工程華北設計研究院,天津300074)
摘 要:理想的完全分流制排水體系在城市建設和運行的實際中難以實施,譬如深圳市原來按分流制規劃和建設的雨水系統現在實際上已變成了合流系統。因此,在排水體制的選擇上應改變觀念,應通過采取截流措施來達到保護受納水體環境質量的目的,允許部分地區(包括新區)在相當長的時期內采用合流制截流體系。
關鍵詞:分流制;合流制;受納水體;截流倍數
中圖分類號:TU992.24
文獻標識碼:B
文章編號:1000-4602(2002)10-0024-03
目前可供選擇的排水體制主要有三種:分流制、合流制和混流制(即部分分流制、部分合流制)。我國在建國初期曾提出了對新建區采用分流制、對舊區原有合流制系統進行改造最終達到分流制的目標,其優點是:污水完全進入污水管網系統而不受雨水影響,有利于污水廠的穩定運行,雨水也不會被城市污水污染,而是沿排洪系統進入城市水體。
1 深圳市分流制的實施
深圳市是新建城市,其排水工程的規劃與建設完全采用分流制,但1990年深圳市排水管理部門在對特區內開發建設最早的羅湖、上步兩區約25%的雨水管道進行的抽查中卻發現了260余處較集中的污水排入點,由此推斷整個雨水系統有千余處被接入污水,實際情況是兩區的雨水、污水系統幾乎已全部混流。1995年和2000年底的全面調查表明,特區內的各條河流還達不到地表水Ⅴ類標準,最大的深圳河雖經拓寬、清淤、挖深、截污等綜合整治,仍有多項水質指標超過地表水Ⅴ類標準2~33倍,作為受納水體的荔枝湖、洪湖、東湖公園人工湖的總氮、總磷分別達到了3.53、0.252mg/L,超過了Ⅴ類水體標準。
深圳市西部排海工程的設計規模為73.6×104m3/d,由排污管道、泵站、污水廠等形成一套完整的分流制排污系統,于1997年6月建成。至2000年初,區內供水量已超過60×104m3/d,而污水廠的運行記錄顯示進廠污水量只有20×104m3/d,可見其污水收集系統的完善并非易事。
造成這一狀況有以下幾方面的原因:
①特區建設之初的系統設計規模偏小、標準偏低,因此污水量增加后原污水系統難于滿足需要,客觀上造成了污水與雨水的混流條件。有時甚至排水管理部門為了解決污水的出路也不得不將雨、污水系統局部聯通。
②隨著城市發展,部分區域改變了原規劃,如將多層建筑區改建為高層或超高層建筑區,致使污水管道難以承受增加的污水量而將污水接入雨水管道系統中。
③深圳市在全國率先實行住房制度改革,部分住戶購房入住后,為了擴大使用面積擅自將陽臺改為廚房或將洗衣機搬至陽臺,利用陽臺雨水立管排水從而使污水進入雨水系統。
④由于部分片區屬于農村的城市化地區,在土地開發的同時沒有嚴格而有效地進行監管,造成了周邊市政排水系統雖已完善,但小區內部依舊雨、污混流的現象。
⑤深圳市區內的露天洗車場大都設置在雨水口附近,洗車污水直接流入城市雨水系統而造 成對城市景觀和環境的惡劣影響。
? ⑥由于城市建設高速發展,而設計單位及施工企業的管理又不能及時跟上,致使對許多預留管井缺乏相關資料,加之部分用戶環保意識不強而將污水出戶管或小區污水管就近接入市政雨水系統或將雨水管接入市政污水系統。
以上原因幾乎使深圳市所有雨水系統變成了實際的合流系統,違背了特區初建時的規劃意圖。
由此可見,分流制排水系統難以真正實施,另外分流制也有其一定的弱點:
①雖然有效地減小了污水廠的處理規模和投資并提高了污水處理效率,但需增加一套污水收集系統,其工程量及投資較大。
? ②面源污染得不到截流從而不能有效保護城市水體的環境質量。在城市水體受納的污染負荷中,城市面源(不含農業面源)所占比例達19%~44%,而且主要經初期雨水帶入水體。現場測試表明,在降雨前期的600~1000s內,80%~90%的面源負荷已被徑流帶走,加之一年中降雨量少的場次所占比例很大(達70%~90%),因此前期雨水若不經處理即排放是不利于水體環境的。
2 增設截流系統
分流制雨、污系統一旦形成事實上的混流,要想徹底分流則必須采取分散截流的辦法,但因混流點是動態增長的故難于從根本上解決污水排入水體的問題。根據國內外經驗,采取截流處置的辦法是比較現實可行的,即沿排洪渠、河道或城市主干道設截污干管并在支管上設截流槽式或溢流堰式溢流井以將在雨水系統中混流的污水截流出來。截流系統除可截流旱季全部污水外,對污染嚴重的初期雨水也可一并截流,這樣可最大程度地收集點源和面源污染物。
深圳市已對市區內作為受納水體的多條河流和湖區進行了截流,收到了一定的成效。有關部門甚至設想對新建區的雨水管渠超前建設污水截流設施以免日后形成實際上的合流。
由于超過截流倍數的混合稀釋水仍會進入水體,故合理選取截流倍數是關鍵,影響其取值的因素如下:
①受納水體的水質要求。對水質要求嚴格的受納水體的截流倍數應取大些,而對水質要求低的水體則截流倍數也就相應取小一些。
②受納水體的納污能力。若受納水體對污染物的稀釋能力較強,則可選取較小的截流倍數。
③城鎮的文明程度(或級別)。城鎮的文明程度高(人群衛生習慣良好,不亂倒垃圾,不亂扔廢棄物,街道、廠區清潔,城鎮地面積聚的垃圾等污染物少)則截流倍數可取小一些,相反則取大些。
④人口密度。人口密度大則污水量大,這時較大的截流倍數將令污水廠的規模太大,造成實施困難。
⑤降雨量。降雨量小的地區一般降雨頻率也低,地表積存的污染物也多,故截流倍數應取大些。
⑥投資合理。當截流倍數取大值時,排入受納水體的受污染的雨水就少,但各項投資相應增大;相反則投資減少,但不利于水體的保護。
⑦其他因素。在某些城鎮,由于滲漏水及山溪基流進入污水系統使污水量增加,相當于增大了截流倍數。
國內外截流倍數的取值情況為:英國取5,德國取3,日本取2,美國紐約取2,華盛頓波多麥克河上游取值>5、下游取5,中國香港地區取1,北京取1~2,天津取3~5,沈陽取2,重慶取3,昆明取2.5,深圳市梧桐山河流域取1、其他河流取2。
截流效果還與污水處理廠以及溢流井的設置有關,污水處理廠的處理能力應與截流污水量相適應,同時要設計好溢流井的構造以充分發揮其作用。
3 啟示
分流制排水體制在新城區建設尚且難以實施,對于建成區或一個歷史悠久的城市其難度就更大了,如北京、上海、武漢、濟南、廈門、杭州、徐州等城市在老城區基本上都或多或少保留了原有合流管道并被改造成截流系統。
美國早在20世紀60年代末對600多個城市的排水體系所進行的調查結果就表明,保留合流制并增建截流管與將合流制改為分流制的所需投資比為1∶3。英、法等國家的大部分城市仍保留了合流制體系,其主要河流萊茵河和泰晤士河的水體都得到了很好的保護,主要舉措是控制面源污染并保證排入河流之污水的處理率。而德國在采用分流制的同時還投入了大量資金用于建設對初期雨水進行處理的構筑物并對排入點進行監管和維護。
從以上事實可以看出,建立理想的分流制或將合流制改為完全分流制系統的成功率較小。在排水體制的選擇上應改變觀念,允許部分地區在相當長的時間內采用合流制截流體系并將工作重點放在提高污水處理率上,這才是保護水體的根本方法。
總之,深圳市排水系統實際運行的現狀可給大家一點啟示,即在對老城市合流制排水系統改造時要結合實際制定可行方案,在各地新建開發區規劃排水系統時也有必要充分分析當地條件、資金的合理運作,同時還要從管理水平、動態發展角度進行研究,不要盲目模仿、生搬條款。
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收稿日期:2002-04-04
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