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化糞池設(shè)置的必要性
最早的化糞池起源于19世紀(jì)的歐洲,距今已有100多年的歷史。在城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)中,化糞池一直扮演著重要的角色。隨著我國市政設(shè)施不斷完善,城鎮(zhèn)污水處理廠大量興建、投產(chǎn),污水處理能力較建國初期有了質(zhì)的提高。基于這個原因,國內(nèi)部分學(xué)者和同行提出取消化糞池,生活污水直接經(jīng)市政排水管網(wǎng)匯集到污水處理廠進(jìn)行處理。對此,筆者想談?wù)勛约旱目捶ā?/span>
一、化糞池的作用機(jī)理
化糞池是屬于初級的過渡性生活處理構(gòu)筑物,它的作用有二個:一是攔截、沉淀去除生活污水中懸浮性有機(jī)物和大顆粒雜質(zhì)。生活污水中含有大量糞便、紙屑、病原蟲、廚余物及少量沙土,懸浮物固體濃度為 100~350mg/L,有機(jī)物濃度BOD5 在100~400mg/L之間,其中懸浮性的有機(jī)物濃度BOD5為50~200mg/L。污水進(jìn)入化糞池經(jīng)過12~24h的沉淀,可去除50%~60%的懸浮物,并對污水中的固化有機(jī)物進(jìn)行充分的水解,使部分固化有機(jī)物亦可隨“清水”排入市政管網(wǎng)。化糞池的另一個作用是對池內(nèi)沉積的有機(jī)物予以局部處理:沉淀下來的污泥經(jīng)過3個月以上的厭氧消化,使污泥中的有機(jī)物分解成穩(wěn)定的無機(jī)物,易腐敗的生污泥轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的熟污泥,改變了污泥的結(jié)構(gòu),降低了污泥的含水率。簡單來說,化糞池的設(shè)置不但防止了市政排水管網(wǎng)的堵塞,同時也降低市政污水處理廠的處理負(fù)荷。
二、建議取消化糞池的學(xué)者觀點
是否繼續(xù)在排水系統(tǒng)中設(shè)置化糞池,國內(nèi)、外的專家、學(xué)者一直爭論不休,建議取消化糞池一方的觀點大致如下:
化糞池僅能對生活污水進(jìn)行簡單、初級的處理,而城鎮(zhèn)生活污水處理廠的處理工藝完善、處理效果好、污水凈化程度高,完全做到處理達(dá)標(biāo)排放。
化糞池占地面積大,對有限的土地資源來說是不小的浪費。
化糞池的運行過程中會產(chǎn)生沼氣、硫化氫、氨氣等可燃、有毒氣體,存在安全隱患和影響周圍環(huán)境。
磚混化糞池滲漏嚴(yán)重,會造成對地下水及周圍土壤的污染。
因化糞池的厭氧消化作用,降低了污水的有機(jī)物含量,不利于市政污水處理廠的正常運行。
對于上述觀點,筆者不大認(rèn)同,化糞池的功能并不要求流經(jīng)它的污水達(dá)到國家規(guī)定的污水排放標(biāo)準(zhǔn),它的降解有機(jī)物的作用是有限的,也正因如此,對污水處理廠的正常運行不會產(chǎn)生重大的影響。目前的城鎮(zhèn)規(guī)劃對容積率和綠化率都有嚴(yán)格的要求,容積率逐步降低而綠化面積逐漸增多是發(fā)展的必然趨勢,這為化糞池的合理選位提供了較好的條件。磚混化糞池已基本淘汰,換之鋼筋混凝土現(xiàn)澆化糞池或玻璃鋼一體化糞池,滲漏現(xiàn)象可以得到有效控制。更重要的是,上述學(xué)者觀點忽視了化糞池的攔截、沉淀作用,而這項功能對城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)能否正常運行起到至關(guān)重要的作用。
三、污水管網(wǎng)運行分析
污水管網(wǎng)的作用是把收集到的污水完全、通暢的輸送到污水處理廠,這也是城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)正常運行的首要條件。在管徑一定的條件下保證轉(zhuǎn)輸通暢的條件有2個,一是減少污水內(nèi)的可沉淀懸浮物含量,另一個是要使污水具有一定的流速,使懸浮物不沉淀或可將沉淀物沖起隨水流運走,盡可能保證有效過水?dāng)嗝婷娣e。污水管網(wǎng)為非滿流重力管網(wǎng),管內(nèi)流速與坡度、充滿度、管材的粗糙系數(shù)有關(guān)。其中流速與管道坡度和水力半徑為正比關(guān)系。管道轉(zhuǎn)輸能力與過水?dāng)嗝婧土魉贋檎汝P(guān)系。計算公式如下:
u=1/n*R2/3*I1/2Q=A*u
其中u—流速(m/s) R—水力半徑(m)I—水力坡降n—粗糙系數(shù) A—有效過水?dāng)嗝婷娣e(m2)
我國現(xiàn)行《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB50014-2006)規(guī)定:污水管道在設(shè)計充滿度下的最小設(shè)計流速為0.6m/s;雨水管道和雨污合流管道在滿流時的最小設(shè)計流速為0.75m/s。根據(jù)規(guī)范對最大充滿度、最小坡度、粗糙系數(shù)等設(shè)計參數(shù)的規(guī)定,以鋼筋混凝土管為例,對部分管徑的污水管道進(jìn)行設(shè)計流速計算。詳見下表。
從上述計算可以看出,不同管徑的污水管道在規(guī)范要求或推薦的最小坡度下,計算流速可達(dá)到或接近規(guī)范規(guī)定的最小設(shè)計流速要求。但值得注意的是,上述計算是在一種理想狀態(tài)下完成的,有很多因素未加考慮,如管壁上沒有任何沉積物、轉(zhuǎn)輸水量洽好等于管道允許最大充滿度時的流量、管道無任何施工瑕疵等。顯然,這種理想狀態(tài)是很難實現(xiàn)的,從而計算得出的流速必然要乘以一個小于1的系數(shù)予以修正后才會和實際情況相符。
另外,國內(nèi)外對排水管道內(nèi)泥沙運動(類比污水中的懸浮物和雜質(zhì))的研究成果中指出,泥沙的啟動流速(臨界不淤流速)與泥沙粒徑、管道直徑、粗糙系數(shù)均有關(guān)系。從其提供的試驗曲線看,規(guī)范規(guī)定的最小流速并不能達(dá)到管道內(nèi)不淤積的要求,如DN500的排水管道不淤流速在1.5~1.8m/s左右,遠(yuǎn)大于規(guī)范規(guī)定的最小設(shè)計流速。若要達(dá)到此流速,則管道坡度不應(yīng)小于0.01,這勢必會造成管道埋深增加,建設(shè)成本大幅度提升。因此從源頭開始減少污水中的懸浮物,是降低市政排水管道淤積幾率最直接、有效、經(jīng)濟(jì)的辦法。
四、小結(jié)
保證污水管道暢通是排水系統(tǒng)正常運行的首要環(huán)節(jié),規(guī)范規(guī)定的最小設(shè)計流速和推薦的設(shè)計最小坡度是從減少管道埋深、少設(shè)或不設(shè)提升泵站、節(jié)約建設(shè)成本為出發(fā)點提出的,從運行管理看,絕不是經(jīng)濟(jì)流速和經(jīng)濟(jì)坡度。
我國是發(fā)展中國家,經(jīng)濟(jì)條件及管理水平一直處于世界二、三流水平。由于歷史原因,我國大多數(shù)城鎮(zhèn)的污水管網(wǎng)均存在規(guī)劃不合理、設(shè)施陳舊的現(xiàn)象。“少花錢。多辦事”的思想又使很多管網(wǎng)的管徑、坡度嚴(yán)重不滿足城鎮(zhèn)規(guī)劃的要求,這種情況在是老城區(qū)更為突出。在城鎮(zhèn)污水系統(tǒng)中,管網(wǎng)的建設(shè)投資占總投資的85%以上,短時間內(nèi)更新全部管網(wǎng)顯然是不現(xiàn)實的。而化糞池的設(shè)置可有效降低污水中的懸浮物和泥沙顆粒,有效達(dá)到減少管道淤積、降低維護(hù)管理難度的要求。因此在現(xiàn)階段,不應(yīng)取消化糞池的設(shè)置。誠然,隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高,在新城區(qū)的污水管網(wǎng)規(guī)劃中,適當(dāng)增大排水管網(wǎng)的管徑和坡度是可實現(xiàn)的。筆者建議在此情況下,可弱化化糞池對有機(jī)物的消化功能,保留化糞池的攔截能力,適當(dāng)加大同型號化糞池的服務(wù)人數(shù),減少化糞池的數(shù)量。如此做法同樣會到達(dá)充分利用土地資源、凈化、美化城市環(huán)境、創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價值的效果。
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