[科普中国]-排水工程

概念

在城镇，作为人们生活、生产必不可少的水资源一经使用即成为污废水。从住宅、工业企业和各种公共建筑中不断地排出各种各样的污废水和废弃物，这些污水多含有大量有机物或细菌病毒，如不加以控制，任意直接排入水体（江、河、湖、海、地下水）或土壤中，将会使水体或土壤受到严重污染，甚至破坏原有的自然环境，引起环境问题，造成社会公害。因为污水中存在的有毒物质或有机物质，容易引起水体污染或富营养化。

为了保护环境，现代城市就需要建设一整套完善的工程设施来收集、输送、处理和处置这些污废水，城市降水也应及时排除。排水工程就是城市、工业企业排水的收集、输送、处理和排放的工程系统。排水包括生活污水、工业废水、降水以及排入城市污水排水系统的生活污水、工业废水或雨水的混合污水（城市污水）。因此，排水工程的基本任务是保护环境免受污染，以促进工农业生产的发展和保障人民的健康与正常生活。其主要内容包括：①收集城市内各类污水并及时地将其输送至适当地点（污水处理厂等）；②妥善处理后排放或再重复利用。2

组成排水工程通常由排水管网、污水处理厂和出水口组成。排水管网是收集和输送废水的设施，包括排水设备、检查井、管渠、水泵站等工程设施。污水处理厂是处理和利用废水的设施，包括城市及工业企业污水处理厂（站）中的各种处理构筑物等。出水口是使废水排入水体并使其与水体很好混合的工程设施。下面分别介绍城市污水、工业废水、雨水等各排水系统的主要组成部分。

1．城市污水排水系统的主要组成部分

城市污水包括排入城镇污水管道的生活污水和工业废水。将工业废水排入城市生活污水排水系统，就组成城市污水排水系统。

(1)室内污水管道系统及设备：主要用来收集用户生活污水，并将其排送至室外居住小区污水管道中去。住宅及公共建筑内各种卫生设备是生活污水排水系统的起端设备，生活污水从这里经水封管、支管、竖管和出户管等室内管道系统流入室外居住小区管道系统，即市政排水系统。

(2)室外污水管道系统：主要是分布在地面下的依靠重力流输送污水至泵站、污水处理厂或规定受纳水体的管道系统，常分为居住小区管道系统及街道管道系统。

(3)污水泵站及压力管道：虽然污水一般是以重力流排除，但往往由于受到地形等自然条件的限制需要设置泵站提升至需求高度。泵站常分为局部泵站、中途泵站和总泵站等。由于设置泵站，相应地就出现了压力管道。

(4)污水处理厂：用来处理和利用污水、污泥并使污水达到规定排放标准的一系列构筑物及附属构筑物的综合体。在城市中常称为污水处理厂，在工厂中常称为废水处理站。城市污水处理厂一般设置在城市河流的下游地段，并与居民点或公共建筑保持一定的卫生防护距离，这可以防止污水处理厂产生的噪声、恶臭等有毒气体影响居民的正常生活，危害人们的身心健康。

(5)出水口及事故排出口：出水口是指处理后的污水或达到国家排放标准不需处理的废水排入水体的渠道和出口，它是整个城市污水排水系统的终点设备。事故排出口是指在污水排水系统中，在某些易于发生故障的设施前，如在总泵站的前面，所设置的辅助性出水渠，一旦发生故障，污水可通过事故排出几直接排入水体。

2．工业废水排水系统的主要组成部分

在工业企业中，几乎没有一种工业生产不用水，水经生产过程使用后，绝大部分会变成废水。这就需要用管道将厂内各车间及其他排水对象所排出的不同性质的废水收集起来，送至废水回收利用或处理构筑物。经回收处理后的水可再利用或排入水体，或排入城市排水系统。若某些工业废水不经处理达到排放标准容许直接排入城市排水管道时，可直接排入厂外的城市污水管道中去，就不需设置废水处理构筑物。

(1)车间内部管道系统和设备：主要用来收集车间内工业生产废水，并将其排送至车间外废水管道系统中。

(2)厂区管道系统：主要是分布在地面下或地表面的依靠重力流输送废水至泵站、废水处理站或城市污水管道的管道系统。

(3)污水泵站和压力管道：主要用来将排出废水提升至一定高度，满足后续构筑物的需要。设置污水泵站后就相应出现了压力管道。

(4)废水处理站：用来处理和利用废水并使其达到地方或国家规定排放标准的一系列构筑物及附属构筑物的总体。

3．雨水排水系统的主要组成部分

雨水排水系统主要用来收集径流的雨水，并将其排入水体。屋面雨水的收集用雨水斗或天沟，地面雨水的收集用雨水口。雨水排水系统的室外管渠系统基本上和污水排水系统相同。雨水一般直接排入水体不用处理。由于雨水径流较大，应尽量不设或少设雨水泵站。

(1)建筑物的雨水管道系统和设备；

(2)居住小区或工厂雨水管渠系统；

(3)街道雨水管渠系统；

(4)排洪沟和出水口：雨水排入水体的沟渠和出口。2

布置形式城市居民居住区或工业企业的排水系统的平面布置形式，主要是根据城市地形、竖向规划、土壤条件、水体情况、污水处理厂的位置以及污水的种类和污染程度等因素确定的。下面几种布置形式是以地形为主要因素的布置形式。在实际情况下，很少采用单独一种布置形式，而是要根据具体情况，因地制宜地采用综合布置形式。

(1)正交式布置：在地势向水体适当倾斜的地区，各排水流域的干管最短距离沿与水体垂直相交的方向布置的形式。正交式布置的特点：干管长度短、管径小，造价经济，污水排出迅速。但污水未经处理直接排放会使水体遭受严重污染，因此在现代城市中，这种布置形式仅用于排除雨水。

(2)截流式布置：在正交式布置的基础上，沿河岸再敷设主干管将各干管的污水截流送至污水处理厂的布置形式。截流式布置对减轻水体污染、改善和保护环境有重大作用，适用于分流制污水排水系统，将生活污水和工业废水经处理后再排入水体，也适用于区域排水系统，区域主干管截流各城镇的污水送至区域污水处理厂进行处理。对于截流式合流制排水系统，因雨天有部分混合污水泄入水体，对水体会有所污染。

(3)平行式布置：在地势向河流方向有较大倾斜的地区，为了避免干管坡度及管内流速过大，使管道受到严重冲刷，可使干管与等高线及河道基本平行、主于管与等高线及河道成一定斜角敷设的布置形式。

(4)分区式布置：分别在不同区域敷设独立管道系统的布置形式，主要是在地势高低相差较大地区，当污水不能靠重力流流至污水处理厂时可采用的布置形式。高地区污水靠重力流直接流入污水处理厂，低地区污水用水泵抽送至高地区干管或污水处理厂。这种布置只能用于个别阶梯地形或起伏很大的地区，其优点是能充分利用地形排水、节省能源。

(5)分散式布置：当城市周围有河流，或城市中央部分地势高、地势向四周倾斜的地区，各排水流域的干管常采用的辐射状分散式布置，各排水流域具有独立的排水系统。这种布置具有干管长度短、管径小、管道埋深可能浅、便于污水灌溉等优点，但污水处理厂和泵站（如需要设置时）的数量将增多。在地形平坦的大城市，采用辐射状分散布置也可能是比较经济有利的。

总之，排水工程的总平面布置对整个排水系统起到决定性的作用。为了使城市排水系统达到技术上先进、经济上合理、安全上可靠，既能很好地发挥其功能，满足实用要求，又能处理好排水系统与城市其他部分的相互关系，同时还要确定以下几点：

(1)要确定城市的排水体制是分流制还是合流制；

(2)要确定排水系统各组成部分在平面的具体布置形式；

(3)要确定污水处理和利用要求；

(4)要估算出各种排水量，确定各干管、支管管径。2