徐文剛,馬達 (武漢市政工程設(shè)計研究院有限責(zé)任公司,湖北 武漢 430074)
隨著城鎮(zhèn)化的加速發(fā)展,城市水環(huán)境問題越來越嚴(yán)重,特別是城市老城區(qū),受經(jīng)濟技術(shù)等因素的制約,其排水體制多采用合流制以及截流式合流制。由此遺留兩大問題,雨天大量雨水排入污水處理廠,造成污水處理廠運行負(fù)荷驟然增加,提高運行成本;大量的雨天溢流污水進入受納水體,嚴(yán)重威脅水體環(huán)境質(zhì)量。
2021年11月《中共中央國務(wù)院關(guān)于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》明確提出,深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的主要目標(biāo),到2025年地表水Ⅰ—Ⅲ類水體比例達到85%,城市黑臭水體基本消除。近五年來,為了破解城市水體黑臭等難題,全國各大城市掀起了一波雨污分流改造的熱潮。
目前,城市舊城片區(qū)雨污分流改造方案主要包括以下幾個方面,建筑立管改造、小區(qū)(公建單位)源頭新建雨污水管道、末端排污口截流、末端調(diào)蓄截流[1]等。本文以武漢市某老舊城區(qū)雨污分流改造工程為例,闡述了工程總體設(shè)計方案,在對現(xiàn)狀市政管線進行詳細調(diào)研基礎(chǔ)上,充分利用現(xiàn)狀管道,結(jié)合現(xiàn)狀排水系統(tǒng),通過改造建筑混流立管、源頭新建雨污水管道、末端設(shè)置溢流井等措施,以期實現(xiàn)雨污分流。
該工程擬對16km2范圍的舊城區(qū)實施雨污分流改造,工程內(nèi)容主要包括兩大塊,市政道路排水管道改造工程和片區(qū)內(nèi)部的雨污分流改造工程。
市政道路排水管道改造工程主要包括污水管網(wǎng)新建工程,漬水區(qū)域的雨水管網(wǎng)完善工程,現(xiàn)狀排水管網(wǎng)的混、錯接改造。另外考慮到片區(qū)內(nèi)湖的環(huán)湖污水干管建設(shè)年代久遠,缺陷較為嚴(yán)重,對該干管進行結(jié)構(gòu)性和功能性缺陷修復(fù)。
片區(qū)內(nèi)部雨污分流改造工程共包括三部分,居住小區(qū)的分流改造,公建單位的雨污分流改造,城中村的雨污分流改造。同時,針對漬水風(fēng)險較高的地塊,同步進行雨水管網(wǎng)系統(tǒng)的提標(biāo)升級。本次改造過程中,由于部分城中村不具備雨污分流實施條件,擬在外圍排水末端對其進行截流,其余則按照全分流的目標(biāo)進行改造。根據(jù)行業(yè)主管部門要求,企業(yè)內(nèi)部分流改造不納入到本次工程實施范圍,本工程中在市政道路上預(yù)留企業(yè)接戶雨污水支管,待企業(yè)內(nèi)部自行完成分流改造后自行接入。
片區(qū)雨污分流改造技術(shù)路線圖
該項目的實施較大程度地解決了項目區(qū)雨污混流問題,對下游受納水體環(huán)境質(zhì)量的提升具有顯著意義。但是,在整個勘測、設(shè)計、施工過程中也出現(xiàn)了很多問題,給予我們思考和啟發(fā)。通過本文總結(jié),希望可為其他城市片區(qū)雨污分流改造的決策提供參考。
大多數(shù)雨污分流項目在可研立項階段一般論述項目建設(shè)的必要性和可行性,其必要性一般圍繞城區(qū)合流水的受納水體水環(huán)境日益惡化和亟待改善、提升城區(qū)排水能力以及提高污水收集率等來論述,而對于如何來設(shè)定項目的雨污分流改造程度和改造目標(biāo)比較模糊,是以混接點改造的完成度為目標(biāo),還是以受納水體水質(zhì)的改善為目標(biāo),亦或是污水廠雨天進水水質(zhì)負(fù)荷為目標(biāo),以及改造完后如何評估等這些問題,都鮮有考慮。
目前,按照源頭-過程-末端的系統(tǒng)性思路,將排水單元(小區(qū)、公建、城中村)、排水管網(wǎng)、污水廠、受納水體統(tǒng)籌考慮,進而評價雨污分流改造工程的效果已經(jīng)逐漸成為共識。建議在雨污分流項目立項階段,能針對不同類型項目系統(tǒng)科學(xué)地設(shè)定評價指標(biāo),使目標(biāo)的可達性、有效性更強。
片區(qū)內(nèi)的勘測調(diào)查成果作為雨污分流改造項目的前置條件至關(guān)重要,是項目伊始的第一個重要環(huán)節(jié)。本文認(rèn)為其成果應(yīng)該包括地形底圖、各類市政管線底圖、現(xiàn)狀雨污水混接點調(diào)查成果、受納水體的污染本底調(diào)查以及現(xiàn)狀排水管網(wǎng)健康評價。該項目在實際推進過程中發(fā)現(xiàn)以下3個主要問題。
①地形地圖易測,管線測量難全。首先,一些通過拖拉實施的PE燃氣管、電信管線、給水管線,當(dāng)埋深較深時很難通過儀器探測出來;其次,老舊小區(qū)通常會存在一些暗井、暗接點,也是很難通過QV、CCTV等儀器發(fā)現(xiàn)。再次,眾多雨污水混接點的調(diào)查與勘測需要消耗大量人力、物力,而勘測單位所勘的混接點數(shù)量與實際混接點數(shù)量往往差距較大,尤其關(guān)于建筑混流立管的判定誤差非常大,繼而導(dǎo)致設(shè)計漏項部分需要改造的混接點[2]。
②現(xiàn)狀管網(wǎng)健康評價常被忽視?,F(xiàn)狀排水管是否存在滲漏和破損、淤堵情況,往往是在開挖或者居民投訴后才發(fā)現(xiàn)。對于存在缺陷的管道進行修復(fù)或者更換的費用在設(shè)計前期階段很難正確估算,如施工時發(fā)現(xiàn)存在大量需要修復(fù)或更換的排水管道,則存在超概的問題。以其中一個小區(qū)雨污分流改造設(shè)計為例,調(diào)查勘測階段并未對現(xiàn)狀排水管線進行健康評價,直接導(dǎo)致設(shè)計方案有較大缺陷。在施工單位新建污水管后,才有居民投訴現(xiàn)狀合流管排水不暢(經(jīng)qv檢測發(fā)現(xiàn)30m管道中就有3處管道接口脫落)。直接結(jié)果就是重復(fù)設(shè)計、二次進場施工,造成投資浪費。
③缺少“排水”從源頭排水單元(小區(qū))到中間市政排水管網(wǎng),到受納水體末端的水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)。
由于勘測資料的缺失或者錯誤,直接導(dǎo)致設(shè)計方案存在缺陷,反復(fù)設(shè)計、重復(fù)設(shè)計時有發(fā)生。
缺少前期研究成果作為設(shè)計依據(jù)。如其中1處受納水體有4處排口,分別對應(yīng)4片匯水分區(qū),缺少逐月、逐日跟蹤每個排口對受納水體的COD、BOD、TP、TN等貢獻量,輔以逐月逐日降雨量數(shù)據(jù)共同形成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫,通過長期研究各個指標(biāo)在源頭排放單元與排口處、污水廠進水之間的聯(lián)系,形成報告成果。借助這種研究成果,在初步設(shè)計及施工圖階段則可以對不同匯水分區(qū)分類采取不同的雨污分流改造策略。這部分成果在項目展開前缺失,以致針對不同片區(qū)在設(shè)計之初時采用的無區(qū)別的統(tǒng)一原則。
本工程僅為雨污水排水管道改造工程,未涉及居住小區(qū)內(nèi)其他市政管線的同步改造,存在多種管線平面和豎向沖突無法協(xié)調(diào)的問題。對于小區(qū)、公建單位現(xiàn)狀只有合流管的情況,業(yè)內(nèi)同行基于“雨水管道接入部分污水的負(fù)面影響要遠大于污水管道接入部分雨水”的考慮,常采取保留現(xiàn)狀合流管作污水管并新建一套雨水系統(tǒng)的做法[3、5]。這種設(shè)計方案可以保證現(xiàn)狀污水全收集,但由于雨水管道埋深通常較淺,在與現(xiàn)狀污水管以及其他市政管線相交時,常常高程互相沖突。
根據(jù)《室外排水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》(GB50014-2021)要求,排水檢查井內(nèi)除雨污水管線外不得存在其他市政管線,在設(shè)計階段與其他市政管線相沖突時通常要求其他管線進行遷改,但是到施工階段,電力、電信、燃氣等管線的局部遷改工作難以推動。
陽臺混流立管完全分流改造難度大。對于居住小區(qū)陽臺混流立管的改造,即對存在屋面雨水與陽臺雨水、陽臺洗衣機污水共用1根立管的情況進行改造。當(dāng)有條件新建雨水立管時,一般保留現(xiàn)有陽臺混流立管作為污水管道,通過水封井后接入小區(qū)現(xiàn)狀污水管道或者新建污水管道中。當(dāng)沒有條件新建雨水立管時,一般考慮在落地連接管末端設(shè)置簡易截流井,晴天時污水進污水管、雨天時合流雨水溢流至雨水管道。
大量勘測階段未發(fā)現(xiàn)的混錯接點在施工開挖階段暴露出來,各種混接點在地下空間縱橫交錯,部分老舊管道位于現(xiàn)狀簡易房或者磚房之下,改造涉及部分簡易房拆改。但受各種條件制約,往往要求調(diào)整管道路由,在避無可避的情況下,通常對此種情況找理由放棄改造。
城中村街巷空間狹窄,開挖施工可能對房屋安全造成影響。部分居民阻撓施工,不讓在家門口附近施工管道和砌筑檢查井。這類混接點改造協(xié)調(diào)難度大,往往棄之[4]。
部分陽臺合流立管改造實行難度大,因部分新建雨水立管須要經(jīng)過樓層住戶的外包陽臺,居民不同意管道經(jīng)過其生活陽臺。導(dǎo)致部分建筑混流立管改造難以推進。
管道接口及檢查井施工質(zhì)量良莠不齊,直接導(dǎo)致單個小區(qū)雨污分流改造的效果不理想。片區(qū)雨污分流改造工程涉及面廣而零碎,施工總承包單位一般分包給眾多施工隊伍分別實施。在趕工期、要產(chǎn)值的催促下,各施工隊伍管道施工質(zhì)量參差不齊,甚至部分難做的混接點改造項也找理由棄之不做。
隨著施工程度地逐漸深入,項目參建各方關(guān)于雨污分流改造的很難徹底達成共識,相應(yīng)的末端截流措施也隨之提上日程。
地塊內(nèi)居民常常將生活污水直接傾倒至小區(qū)內(nèi)雨水口或者雨水邊溝,如何通過業(yè)主委員會、物業(yè)或者行業(yè)監(jiān)管機構(gòu)管理是一個難題。
街道尤其餐飲較為聚集的街道,其廚房廢水往往直接傾倒或者由其私接的管道排入路邊雨水口,最后匯入下游水體。環(huán)保部門、城管部門、水務(wù)管理部門很難形成合力去管理街邊這種開放式的污水亂排現(xiàn)象,也很容易導(dǎo)致雨污分流改造工程效果惡化。
市政排水管網(wǎng)和小區(qū)、公建單位、城中村內(nèi)排水管網(wǎng)須要定期對管道內(nèi)沉積底泥進行清除,需要采用CCTV等設(shè)備對管道質(zhì)量狀況進行定期檢查、評估和修補?,F(xiàn)實情況是市政排水管網(wǎng)有區(qū)屬城排中心和項目運營單位負(fù)責(zé)定期維護,小區(qū)和公建單位有各自物業(yè)定期維護,但是大量老舊小區(qū)及城中村的現(xiàn)狀排水管網(wǎng)缺少運營維護主體。
片區(qū)雨污分流改造工程牽涉范圍較廣,對于前期資料的要求必須豐富,建議項目立項階段前就開展源頭排水單元、中途管網(wǎng)、末端受納水體及污水廠之間的水質(zhì)關(guān)聯(lián)性研究,以更好指導(dǎo)設(shè)計對不同片區(qū)分類采取不同設(shè)計策略。
片區(qū)雨污分流改造工程基于勘測、設(shè)計、施工及運維階段均存在大大小小的不足,決定了雨污分流改造不可能實現(xiàn)百分百完全分流。因此有必要在項目立項階段,就需要論證項目雨污分流可改造程度,并制定合理的分流改造目標(biāo)和運維管理目標(biāo)。
片區(qū)雨污分流改造工程并非勘測調(diào)查完成、設(shè)計完成、施工完就結(jié)束了,也需要在項目全過程補充勘測調(diào)查、補充設(shè)計和施工消缺,更需要后期的運維管理。
建議以源頭小區(qū)排出水水質(zhì)、污水廠進水水質(zhì)以及受納水體水質(zhì)為管理標(biāo)的(可選取COD、BOD作為關(guān)鍵管理標(biāo)的),對“排水”水質(zhì)從源頭到末端進行全過程管理,以逐步實現(xiàn)晴天污水全進污水廠,雨水排放受納水體水質(zhì)逐漸轉(zhuǎn)好。
鑒于源頭雨污分流改造程度很難完全達成,同時考慮未來城市水體水質(zhì)管理愈發(fā)趨于嚴(yán)格,建議在排水末端增加調(diào)蓄池等截流設(shè)施。一方面可以保證晴天雨水全進污水管網(wǎng),另外一方面可以控制初雨污染。