生活污水、工业废水和降水排水设计

排水设计1、排水基础知识1.1排水分类城市排水按照来源和性质可分为生活污水、工业废水和降水，而城市污水是指排入城市排水管道的生活污水和工业废水的总和。

1生活污水指人们日常生活中用过的水，主要包括从住宅、公共场所、机关、学校、医院、商店及其他公共建筑和工厂的生活间，如厕所、浴室、厨房、食堂和洗衣房等处排出的水。

生活污水中含有较多有机物和病原微生物等污染物质在收集后需经过处理才能排入水体、灌溉农田或再利用。

2工业废水是指在工业生产中所产生的废水。

工业废水水质随工厂生产类别、工艺过程、原材料、用水成分以及生产管理水平的不同而有较大差异。

根据污染程度的不同，工业废水可分为生产废水和生产污水。

生产废水是指在使用过程中受到轻度污染或仅水温增高的水，如冷却水，通常经简单处理后即可在生产中重复使用，或直接排入水体。

生产污水是指在使用过程中受到较严重污染的水具有危害性，需经处理后方可再利用或排放。

不同的工业废水所含污染物质有所不同，如冶金、建材工业废水含有大量无机物，食品、炼油、石化工业废水所含有机物较多。

另外，不少工业废水含有的物质是工业原料，具有回收利用价值。

3降水即大气降水，包括液态降水和固态降水，通常主要指降雨。

降落雨水一般比较清洁，但初期降雨的雨水径流会携带着大气中、地面和屋面上的各种污染物质，污染相对严重，应予以控制。

由于降雨时间集中，径流量大，特别是暴雨，若不及时排泄，会造成灾害。

在城市和工业企业中，应当有组织地、及时地排除上述废水和雨水，否则可能污染和破坏环境，甚至形成公害，影响生活和生产以及威胁人民健康。

1.2排水管道系统的组成排水管道系统一般由废水收集设施、排水管道、水量调节池、提升泵站、废水输水管（渠）和排放口等组成。

图1.1 排水管道系统示意图1-排水管道；2-水量调节池；3-提升泵站；4-输水管道（渠）；5-污水处理厂1.3排水体制在城市和工业企业中通常有生活污水、工业废水和降水。

这些污水是采用一个管渠系统来排除，或是采用两个或两个以上各自独立的管渠系统来排除。

污水的这种不同排除方式所形成的排水系统，称作排水系统的体制，简称排水体制。

排水系统的体制，一般分为合流制和分流制两种类型。

1 合流制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到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。

（1）直流式合流制排水系统：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（图1.2）。

管渠系统布置就近排向水体，分若干排出口，混合的污水不经处理直接泄入水体。

国内外很多老城区的排水方式大多是这种系统，但是随着现代化工业与城市的发展，污水量不断增加，水质日趋复杂，所造成的污染危害很大。

因此，这种直泄式合流制排水系统目前不宜采用。

（2）截流式合流制排水系统（图1.3）：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，在适当的位置设置溢流井，并在截流主干管（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，当雨—污混合水量超过截流干管输水能力后，其超出部分通过溢流井泄入水体。

这种体制对带有较多悬浮物的初期雨水和污水都进行处理，对保护水体是有利的，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。

国内外在改造老城市的合流制作水系统时，通常采用这种方式。

1 合流支管2 合流干管 1 合流干管 2 截流干管3 截流井4 污水厂 5、6 排放口图1.2 直流制排水系统图1.3 截流式合流制排水系统1 支管2 干管3 污水厂 4排放口图1.4 全处理合流制排水系统（3）全处理合流制排水系统（图1.4）：污水、废水、雨水混合汇集后全部输送到污水厂处理后再排放。

这对防止水体污染，保障环境卫生方面当然是最理想的，但需要主干管的尺寸很大，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，很不经济。

因此，这种方式在实际情况下也很少采2 分流制当生活污水、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。

（1）完全分流制排水系统（图1.5）：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，对水体污染严重。

近年来，国内外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。

1 污水干管2 污水主干管 1 污水干管 2 雨水干管3 截流井3 雨水干管4 污水厂5 出水口 4 截流干管 5 污水厂6排放口图1.5 完全分流制图1.6 截流式分流制1 污水干管2 污水主干管3 原有管渠 5 污水厂 6 排放口图1.7 不完全分流制（2）截流式分流制排水系统（图1.6）：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在于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。

在小雨时，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出流干管排入水体。

截流式分流制的关键是初期雨水截流井。

要保证初期雨水进入截流管，中期以后的雨水直接排入水体，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，进入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。

（3）不完全分流制排水系统（图1.7）：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，不过它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。

1.4排水体制的选择合理地选择排水系统的体制，是城市和工业企业排水系统规划和设计的重要问题。

它不仅从根本上影响排水系统的设计、施工、维护管理，而且对城市和工业企业的规划和环境保护影响深远，同时也影响排水系统工程的总投资、初期投资以及维护管理费用。

通常排水系统体制的选择应满足环境保护的需要，根据当地条件，通过技术经济比较确定。

而环境保护应是选择排水体制时所考虑的主要问题。

下面从不同的角度进一步分析各种体制的使用情况。

（1）环境保护方面：如果采用合流制将城市生活污水、工业废水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后再排放，从控制和防止水体的污染来看是较理想的，但这时截流主干管尺寸很大，污水厂容量也要增加很多，建设费用相应地提高。

采用截流式合流制时，在暴雨径流之初，原沉淀在合流管渠的污泥被大量冲起，经溢流井送人水体。

同时雨天时有部分混合污水溢入水体。

实践证明，采用截流式合流制的城市，水体污染日益严重。

应考虑将雨天时溢流出的混合污水予以储存，待晴天时再将储存的混合污水全部送至污水厂进行处理，或者将合流制改建成分流制排水系统等。

分流制是将城市污水全部送至污水厂处理，但初期雨水未加处理就直接排入水体，对城市水体也会造成污染，这是它的缺点。

近年来，国内外对雨水径流水质的研究发现，雨水径流特别是初期雨水径流对水体的污染相当严重。

分流制虽然具有这一缺点，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，一般又能符合城市卫生的要求，所以在国内外获得了广泛的应用，而且也是城市排水体制的发展方向。

（2）工程造价方面：国外有的经验认为合流制排水管道的造价比完全分流制一般要低20%~40%，但合流制的泵站和污水厂的造价却比分流制高。

从总造价来看完全分流制比合流制可能要高。

从初期投资来看，不完全分流制初期只建污水排水系统，因而既可节省初期投资费用，又可缩短工期，发挥工程效益也快。

合流制和完全分流制的初期投资均大于不完全分流制。

（3）维护管理方面：晴天时污水在合流制管道中只是部分流，雨天时才接近满管流，因而晴天时合流制管内流速较低，易于产生沉淀。

但据经验，管中的沉淀物易被暴雨水流冲走，这样合流管道的维护管理费用可以降低。

但是，晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理中的复杂性。

而分流制系统可以保持管内的流速，不致发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。

（4）施工方面：合流制管线单一，减少与其他地下管线、构筑物的交叉，管渠施工较简单。

但在建筑物有地下室情况下采用合流制，遇暴雨时有可能倒流入地下室内，合流制安全性不如分流制。

混合制排水系统的优缺点，介于合流制和分流制排水系统两者之间。

排水系统体制的选择是一项既复杂又很重要的工作。

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、水量、水质、地形、气候和水体状况等条件，在满足环境保护的前提下，通过技术经济比较综合确定。

新建地区一般应采用分流制排水系统。

但在特定情况下采用合流制可能更为有利。

1.5排水系统的规划设计原则排水工程是现代化城市不可缺少的一项重要设施，是城市建设的重要组成部分，同时也是控制水污染、改善和保护水环境的重要措施。

排水工程的规划和设计，应遵循以下原则：（1）排水工程的规划应符合城市总体规划，并应与其他单项工程建设密切配合，相互协调；（2）城市污水是可贵的淡水资源，在规划中要考虑污水经再生后回用的方案。

还要考虑给水和防洪的问题，污水排水工程与给水工程相协调，雨水排水工程与防洪工程相协调；（3）如果严格按照总体规划的年限、污水量标准、居住人口密度、土地服务范围等为依据，往往很难顺应城镇的发展需要，因此进行城镇排水管网规划设计时，应比城镇总体规划年限更长些；（4）考虑污水、雨水的集中处理与分散处理；（5）经济合理地确定管网密度、排水灌渠尽量分散，避免集中，排水路线尽量短捷，以节省总投资；（6）主干管尽可能布置在河岸或水体附近的较低处，以便于干管接入；（7）城镇污水管渠应考虑城市工业废水的接入，满足排入城市下水道水质工业废水直接排入下水道，不满足标准的在城内进行预处理后排入下水道；（8）排水管渠应尽量避免穿越不宜通过的地带和构筑物，也不宜穿越有待规划和发展的大片空地，以免影响整块地的功能和价值；（9）排水管渠系统应和地形地势相适应，顺坡排水，尽量使污水重力排出，尽量少设中途提升泵站。