排水系统的不完全分流制和截流式分流制工程技术

2.1.2.1　排水系统的体制

城市排出的废水按来源不同通常分为生活污水、工业废水和雨水3种类型，当采用一个排水管网系统排除，或者采用两个或两个以上各自独立的排水管网系统排除，废水的这种不同的排除方式所形成的排水系统，称为排水系统的体制（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基本方式。

1.合流制排水系统

合流制排水系统是指用同一种排水管网系统收集和输送生活污水、工业废水和雨水的系统。根据污水汇集后的处置方式不同，又可把合流制分为下列3种情况。

（1）直排式合流制。直排式合流制排水系统是最早出现的排水系统，是将排除的混合污水（包括生活污水、工业废水和雨水）用同一种排水管网系统，不经处理直接就近排入水体，国内外很多老城市在早期几乎都是采用这种合流制排水系统，如图2.1.1所示。这种排水方式往往是在工业尚不发达，城市人口较少，生活污水和工业废水量不大，地表水体的净化能力较强的情况下，直接排入水体，导致的环境卫生和水体污染问题还不是很明显。但是，随着现代化城镇和工业企业的建设和发展，人口增加和生活水平不断提高，生活污水和工业废水量增加，水质日趋复杂，造成的水体污染比较严重。因此，目前直排式合流制排水系统在室外排水设计规范中已经被禁止使用，老城区的也逐渐进行改造。

（2）截留式合流制。由于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，这种系统建造一条截流干管，在合流干管与截流干管相交前或相交处设置溢流井，并在截留干管下游设置污水处理厂，如图2.1.2所示。晴天和降雨初期时，所有污水都输送至污水处理厂，经处理后排入水体，随着降雨量的增加，雨水径流增大，当混合污水的流量超过截流管的输水能力后，以雨水占主要比例的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仍有部分混合污水未经处理直接排放，使水体遭受污染。然而，由于截流式合流制排水系统在旧城市的排水系统改造中比较简单易行，节省投资，并能大量降低污染物质的排放。因此，在国内外老城市排水系统改造时经常采用。

图2.1.1　直排式合流制排水系统

图2.1.2　截流式合流制排水系统

图2.1.3　完全合流制排水系统

（3）完全合流制。完全合流制排水系统是将生活污水、工业废水和雨水集中于一种排水管网系统进行排除，并全部输送到城市污水处理厂，如图2.1.3所示。显然，这种排水体制的卫生条件较好，对保护城市水环境非常有利，在街道下管道综合也比较方便，但工程量较大，初期投资大，污水处理厂的处理负荷不均匀，污水量波动幅度很大，给污水处理厂的运行管理带来不便。同时，水厂的工程造价和运行费用较高，显然不经济。因此，目前在国内采用很少。

2.分流制排水系统

将生活污水、工业废水和雨水分别在两套或两套以上排水管网系统内排放的排水系统称为分流制排水系统。排除城市生活污水或工业废水的管网系统称为污水管网系统；排除雨水的管网系统称为雨水管网系统。根据雨水的排除方式不同，分流制又分为下列两种情况。

（1）完全分流制。在同一排水区域内，既有污水管网系统，又有雨水管网系统，如图2.1.4所示。生活污水和工业废水通过污水排水管网系统送至污水处理厂，经处理后再排入水体、雨水是通过雨水排水管网系统直接排入水体。这种排水体制比较符合环境保护的要求，但城市排水管网的一次性投资较大。

（2）不完全分流制。不完全分流制排水系统，是指只有污水排水系统，没有完整的雨水排水系统，如图2.1.5所示。各种污水通过污水排水系统送至污水处理厂，经过处理后排入水体。雨水沿着地面、道路边沟、明渠和小河进入水体。如城镇的地势适宜，不易积水时，在城镇建设初期，可先解决污水的排水问题，待城镇进一步发展后，再建雨水排水系统，最后形成完全分流制排水系统。这样可以节省初期投资，有利于城镇的逐步发展。

图2.1.4　完全分流制排水系统

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图2.1.5　不完全分流制排水系统

（3）截流式分流制。截流式分流制，又称为半分流制排水系统，是在完全分流制的基础上增设雨水截流井，把初期雨水引入截流干管与污水一并送至污水处理厂，中期以后的雨水则经雨水干管直接排入水体，如图2.1.6所示。由于降雨初期雨水污染比较严重，必须进行处理才能排放，因此在雨水截流干管上设置溢流井或雨水跳跃井，把初期降雨引入污水管道系统，送至城市污水处理厂一并处理和利用。这种排水体制，可以更好地保护水环境，但工程费用和运行费用较大。在一些工厂由于地面污水严重，初期雨水水质污染严重，应进行处理才能排放，在这种情况下，可以考虑采用截流式分流制排水系统。实施中需注意初期雨水量的确定，可在截流井中设置流量控制设施，需注意系统中雨水、污水和截流干管的高程条件，在截流井中设置止回阀，避免污水回流进入雨水系统。

图2.1.6　截流式分流制排水系统

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。水质较清洁的生产废水可直接排入雨水管网或循环重复使用。

在一座城市中，有时是混合排水体制，即既有分流制也有合流制的排水系统。在大城市中，因各区域的自然条件以及城市发展可能相差较大，因地制宜在各区域采用不同的排水体制也是合理的。

2.1.2.2　排水体制的选择

1.排水体制选择的主要影响因素

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。排水体制选择的主要影响因素，包括城镇规划、环境保护、工程投资和维护管理，需要综合考虑才能确定。

（1）城镇规划。合流制仅有一套排水管网系统，地下建筑相互间的矛盾较小，占地少，施工方便，但是这种排水体制不利于城市的分期发展。分流制管线多，地下建筑的竖向规划矛盾较大，占地多，施工复杂，但这种体制便于城市的分期发展。

（2）环境保护。直排式合流制不符合卫生要求，新建的城镇和小区已不再使用。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处理厂进行处理，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，污水处理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处理厂进行处理，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处理厂处理，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。

（3）工程投资。排水管网工程占整个排水工程总投资的比例很大，一般约在60%～80%，所以排水体制的选择对基建投资影响很大，必须慎重考虑。根据国内外经验，合流制排水管网的造价比完全分流制一般要低20%～40%，但是合流制的泵站和污水处理厂却比分流制的造价要高。从初期投资看，不完全分流制因初期只建污水排水管网，因而可节省初期投资费用，又可缩短施工期，发挥工程效益快。因为合流制和完全分流制的初期投资均比不完全分流制要大，所以我国过去很多新建的工业基地和居住区在建设初期经常采用不完全分流制排水系统。

（4）维护管理。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处理厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水处理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，流入污水处理厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水处理厂的运行易于控制。

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，需要考虑的因素很多。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、气候和水体状况等因素，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。

2.排水体制选择的原则

我国《室外排水设计规范》（GB50014—2006）规定，排水制度（分流制或合流制）的选择，应根据城镇的总体规划，结合当地的地形特点、水文条件、水体状况、气候特征、原有排水设施、污水处理程度和处理后出水利用等综合考虑后确定。同一城镇的不同地区可采用不同的排水制度。新建地区的排水系统宜采用分流制。合流制排水系统应设置污水截流设施。对水体保护要求高的地区，可对初期雨水进行截流、调蓄和处理。在缺水地区，宜对雨水进行收集、处理和综合利用。

镇区的排水制度应因地制宜地选择。新建地区宜采用分流制；现有合流制排水地区，可随镇区的改造和发展以及对水环境要求的提高，逐步完善排水设施；干旱地区可采用合流制。村排水宜采用雨、污分流制，干旱、半干旱地区应收集利用雨水。