给水排水工程-排水系统的体制及选择

一、排水系统的体制

如前所述，在城镇和工业企业中通常有生活污水、工业废水和雨水。这些污水既可采用一个管渠系统来排除，又可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等2种类型。

1.合流制排水系统

合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统，分为直排式和截流式。直排式合流制排水系统，是将排除的混合污水不经处理直接就近排入水体，国内外很多老城市以往几乎都是采用这种合流制排水系统。但这种排除形式污水未经处理就排放，使受纳水体遭受严重污染。现在常采用的是截流式合流制排水系统（见图20-1）。这种系统是在临河岸边建造一条截流干管，同时在合流干管与截流干管相交前或相交处设置溢流井，并在截流干管下游设置污水厂。晴天和初期降雨时所有污水都送至污水厂，经处理后排入水体，随着降雨量的增加，雨水径流也增加，当混合污水的流量超过截流干管的输水能力后，就有部分混合污水经溢流井溢出，直接排入水体。截流式合流制排水系统比直排式大大前进了一步，但仍有部分混合污水未经处理就直接排放，从而使水体遭受污染，这是它的不足之处。国内外在改造老城市的合流制排水系统时，通常采用这种方式。

图20-1　截流式合流制排水系统

1-合流干管；2-截流主干管；3-溢流井；4-污水处理厂；5-出水口；6-溢流出水口

图20-2　分流制排水系统

1-污水干管；2-污水主干管；3-污水处理厂；4-出水口；5-雨水干管

2.分流制排水系统

分流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在2个或2个以上各自独立的管渠内排除的系统（见图20-2）。排除生活污水、城市污水或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。

由于排除雨水方式的不同，分流制排水系统又分为完全分流制和不完全分流制两种排水系统（见图20-3）。在城市中，完全分流制排水系统包含污水排水系统和雨水排水系统。而不完全排水系统只有污水排水系统，未建雨水排水系统，雨水沿天然地面、街道边沟、水渠等原有渠道系统排泄，或者为了补充原有渠道系统输水能力的不足而修建部分雨水渠道，待城市进一步发展再修建雨水排水系统，使其转变成完全分流制排水系统。

在工业企业中，一般采用分流制排水系统。然而，由于工业废水的成分和性质往往很复杂，不但与生活污水不宜混合，而且彼此之间也不宜混合，否则将造成污水和污泥处理复杂化，并给废水重复利用和回收有用物质造成很大困难。所以，在多数情况下，采用分质分流、清污分流的几种管道系统来分别排除。但如生产污水的成分和性质同生活污水类似时，可将生活污水和生产污水用同一管道系统排放。生产废水可直接排入雨水道或循环重复使用。图20-4所示为具有循环给水系统和局部处理设施的分流制排水系统，生活污水、生产污水、雨水分别设置独立的管道系统。含有特殊污染物质的有害生产污水不许与生活或生产污水直接混合排放，应在车间附近设置局部处理设施。冷却废水经冷却后在生产中循环使用。如条件允许，工业企业的生活污水和生产污水应直接排入城市污水管道，而不作单独处理。

大多数城市、尤其是较早建成的城市，往往是混合制的排水系统，既有分流制也有合流制。在大城市中，各区域的自然条件以及修建情况可能相差较大，因此应因地制宜地采用不同的排水体制。

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图20-3　完全分流制及不完全分流制

（a）完全分流制；（b）不完全分流制
1-污水管道；2-雨水管道；3-原有渠道；4-污水厂；5-出水口

图20-4　工业企业分流制排水系统

1-生产污水管道系统；2-生活污水管道系统；3-雨水管渠系统；4-特殊污染生产污水管道系统；5-溢流水管道；6-泵站；7-冷却构筑物；8-局部处理构筑物；9-生活污水厂；10-生产污水厂；11-补充清洁水；12-排入城市污水管道

二、排水系统体制的选择

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，经溢流井溢入水体。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，不完全分流制因初期只建污水排水系统，因而可节省初期投资费用，又可缩短工期，发挥工程效益也快。而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

在合流制管渠内，晴天时污水只是部分充满管道，雨天时才形成满流，因而晴天时合流制管内流速较低，易于产生沉淀。但经验表明，管中的沉淀物易被暴雨冲走，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。而分流制排水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。

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。

总之，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。