城市排水系统就是将城镇的污水和雨水有组织地排除与处理的工程设施,是城市基础设施建设的重要组成部分,它通常由排水管网和污水处理厂组成。排水体制的选择应因地制宜,从全局出发,通过技术经济比较综合考虑确定;同时。要加强对城市水系雨水径流管理和污染控制的工作。

一、城市排水体制的分类

城市排水体制一般分为合流制和分流制两种类型:

(一)合流制排水系统

合流制排水系统是将城市生活污水、工业废水和雨水径流汇集人在一个管渠内予以输送、处理和排放。按照其产生的次序及对污水处理的程度不同,合流制排水系统可分为直排式合流制、截流式合流制和全处理式合流制。

城市污水与雨水径流不经任何处理直接排入附近水体的合流制称为直排式合流制排水系统。国内外老城区的合流制排水系统均属于此类。

随着工业化的不断发展,污水对环境造成的污染越来越严重,必须对污水进行适当的处理才能够减轻城市污水和雨水径流对水环境造成的污染,为此产生了截流式合流制。截流式合流制是在直排式合流制的基础上,修建沿河截流干管,并在适当的位置设置溢流井,在截流主干管(渠)的末端修建污水处理厂。该系统可以保证晴天的污水全部进入污水处理厂,雨季时,通过截流设施,截流式合流制排水系统可以汇集部分雨水(尤其是污染重的初期雨水径流)至污水处理厂。但另一方面雨量过大,混合污水量超过了截流管的设计流量,超出部分将溢流到城市河道,不可避免会对水体造成局部和短期污染。并且,进入处理厂的污水,由于混有大量雨水,使原水水质、水量波动较大,势必对污水厂各处理单元产生冲击,这就对污水厂处理工艺提出了更高的要求。

在雨量较小且对水体水质要求较高的地区,可以采用完全合流制。将生活污水、工业废水和降水径流全部送到污水处理厂处理后排放。这种方式对环境水质的污染最小,但对污水处理厂处理能力的要求高,并且需要大量的投资和运行费用。

(二)分流制排水系统

当生活污水、工业废水和雨水用两个或两个以上排水管渠排除时,称为分流制排水系统。

其中排除生活污水、工业废水的系统称为污水排水系统;排除雨水的系统称为雨水排水系统。根据排除雨水方式的不同,又分为完全分流制、不完全分流制和截流式分流制。

完全分流制排水系统分设污水和雨水两个管渠系统,前者汇集生活污水、工业废水,送至处理厂,经处理后排放或加以利用。后者通过各种排水设施汇集城市内的雨水和部分工业废水(较洁净),就近排入水体。但初期雨水未经处理直接排放到水体后,将对水体造成污染。

近年来,对雨水径流的水质调查发现,雨水径流特别是初降雨水径流对水体的污染相当严重,因此提出对雨水径流也要严格控制的截流式分流制排水系统。截流式分流制既有污水排水系统,又有雨水排水系统,与完全分流制的不同之处是它具有把初期雨水引入污水管道的特殊设施,称雨水截流井。小雨时,雨水经初期雨水截流干管与污水一起进入污水处理厂处理;大雨时,雨水跳跃截流干管经雨水管排入水体。截流式分流制的关键是初期雨水截流井,它要保证初期雨水能进入截流管,而中期以后的雨水能直接排入水体,同时截流井中的污水不能溢出泄入水体。截流式分流制可以较好地保护水体不受污染。由于仅接纳污水和初期雨水,截流管的断面小于截流式合流制,进人截流管内的流量和水质相对稳定,亦减少污水泵站和污水处理厂的运行管理费用。

不完全分流制只建污水排水系统,未建雨水排水系统,雨水沿着地面、道路边沟和明渠泄入水体。或者在原有渠道排水能力不足之处修建部分雨水管道,待城市进一步发展或有资金时再修建雨水排水系统。该排水体制投资省,主要用于有合适的地形、有比较健全的明渠水系的地方,以便顺利排泄雨水。目前还有很多城市在使用,不过因为没有完整的雨水管道,在雨季容易造成径流污染和洪、涝灾害,所以最终还得改造为完全分流制。对于常年少雨、气候干燥的城市可采用这种体制,而对于地势平坦,多雨易造成积水地区,不宜采用不完全分流制。

分流制的优点是它可以分期建设和实施,一般在城市建设初期建造城市污水下水道,在城市建设达到一定规模后再建造雨水道,收集、处理和排放降水尤其是暴雨径流水。

在一个城市中,有时采用的是复合制排水系统,即既有分流制也有合流制的排水系统。复合制排水系统一般是在由合流制的城市需要扩建排水系统时出现的。在大城市中,因各区域的自然条件以及修建情况可能相差较大,因地制宜地在各区域采用不同的排水体制也是合理的。

二、城市排水体制的选择

为了进一步改善受纳水体的水质,建立理想的分流制或将合流制改为完全分流制系统,在排水体制的选择上应改变观念,允许部分地区在相当长的时间内采用合流制截流体系并将工作重点放在提高污水处理率上,这才是保护水体的根本方法。在对老城市合流制排水系统改造时要结合实际制定可行方案,在各地新建开发区规划排水系统时也有必要充分分析当地条件、资金的合理运作,同时还要从管理水平、动态发展角度进行研究,不要盲目模仿、生搬条款。在已有二级污水处理厂的合流制排水管网中,适当的地点建造新型的调节、处理设施(滞留池、沉淀渗滤池、塘和湿地等)是进一步减轻城市水体污染的关键性补充措施。它能拦截暴雨初期“第一次冲刷”起的污染物送往污水厂处理,减少混合污水溢流的次数、水量和改善溢流的水质,以及均衡进入污水厂混合污水的水量和水质,它也能对污染物含量较多的雨水作初步处理。

三、排水系统体制选择及建设中存在的问题及建议

(一)排水管网的建设

不少城市和地区,往往只把污水处理厂作为重点工程对待,而放松与之相配套的污水管网的建设。常常是污水处理厂按计划建成投产,而污水管网却只建了部分污水干管。造成一方面污水处理厂处理量不足,一方面污水仍直接排入河体污染环境的情况。因此,排水管网的建设应与污水处理厂的建设作为一个整体,同步实施。

(二)截流倍数

无论是合流制还是分流制(雨水道),其排水干管或干渠,都应采用截留式排水系统,在其末端加设溢流井,其顶端设置溢流堰,排水干管采用适宜的截留倍数;其大小直接影响受纳水体的洁净与否,过小会导致受纳水体遭受严重污染;过大则会造成浪费。故合理选取截流倍数是关键,其取值应综合考虑受纳水体的水质要求、受纳水体的自净能力、城镇的文明程度(或级别)、人口密度、降雨量、投资等各种因素。

(三)雨水径流污染物含量及控制

随着经济的高速发展,城市人口密度不断增加,对污水收集系统容量的要求也不断增加,这不仅由于不断扩大的城市产生了越来越多的污水,而且由于不透水排水面积的增加导致了城市暴雨径流量的增加。最终导致了在大的居民区内,更多的是大城市、超大城市的周边,水文环境和城市水源受到严重的污染和破坏。因此,无论合流制或分流制排水系统,都应对截留雨水径流进行处理。

(四)排水管网的管理

加强管理,对于建成后排水管网的成效至关重要。如果一个排水系统已经进行了雨、污分流,而管理措施跟不上,沿街居民私自乱接出户管,或图方便省钱,将生活污水管就近接人雨水管道,就会造成花大量资金建成的雨污分流系统失去作用,污水由雨水管直接排入水体造成河流污染。因此,城市排水系统能否真正发挥其应有的环境效益、社会效益和经济效益,必须采取有效措施加强对排水管网的管理,从源头上做好雨、污分流。

四、结语

随着城市化的发展,排水系统在社会可持续发展中起着越来越重要的作用。排水体制的选择应根据城镇及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、原有排水设施、水质、水量、地形、气候和水体等条件,从全局出发,通过技术经济比较综合考虑确定,同时,加强对城市水系雨水径流管理和污染控制的工作。