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王锡清:《室外排水设计标准》全面修订解读(文末附标准全文下载)

  摘要
  新版《室外排水设计标准》是对《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)(2016年版)的全面修订。作为排水领域的纲领性标准文件,随着近些年来排水工程领域的迅速发展,新版规范聚焦行业关注点,以突出排水工程系统性为基础,明确雨水系统和污水系统组成和设计要求,针对排水管渠、泵站、污水和再生水处理以及污泥处理和处置等各组成部分进行了补充和修订,为工程技术人员提供参考。
  《室外排水设计规范》(GB 50014—2006)在原国家标准GB J14—87(1997年版)的基础上进行全面修订,并于2006年6月正式实施。之后,分别在2011年、2014年和2016年先后进行过3次局部修订。其中,2011年版局部修订主要针对排水体制、低影响开发、调蓄池和生物滤池等方面,2014年版则针对内涝防治、雨水径流污染控制和雨水管渠设计补充,并调整了条文,2016年应海绵城市建设标准协调的要求,对管渠设计重现期和内涝防治重现期等条文进行局部修订。规范的每一次修订都伴随着排水专业领域的新要求、新变化,以及技术的发展和工程经验的总结等。从2006年规范全面修订后,随着近些年排水行业的发展,结合海绵城市、综合管廊、黑臭水体治理、智慧排水等建设工程的不断推进,一些污水、污泥处理新工艺日渐成熟,水、泥、气、声处理要求不断提高,于2016年5月向住建部提出全面修订。根据《住房城乡建设部关于印发2017年工程建设标准规范制修订及相关工作计划的通知》(建标[2016]248号)的要求,由上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司牵头,对《室外排水设计标准》进行全面修订。住房城乡建设部于2021年4月9日发布了新版《室外排水设计标准》,将于2021年10月1日施行。
  下面介绍本次全面修订主要的修改和补充内容。
  1 主要修订内容解读
  1.1 规定室外排水工程的组成,提高标准的系统性
  标准新增第3章排水工程,规定了排水工程包括雨水系统和污水系统。其中,雨水系统应包括源头减排、排水管渠、排涝除险等工程性措施和应急管理的非工程性措施,污水系统应包括收集管网、污水处理、深度和再生处理与污泥处理处置设施。
  采用系统性思维梳理了排水工程的组成部分,雨水和污水系统应相互配合、有效衔接。工程建设也需建立系统治理的体系,以问题为导向,用系统思维逐步推进。
  1.2 规定雨水系统的设计流量
  按照雨水系统的组成分别规定设计流量。其中,源头减排设施的设计流量根据年径流总量控制率确定,即根据年径流总量控制率对应的设计降雨量和汇水面积,采用容积法进行计算。雨水管渠的设计流量根据雨水管渠设计重现期确定,采用强度法理论经推理公式或数学模型法计算。排涝除险设施的设计流量根据内涝防治设计重现期及对应的最大允许退水时间确定,内涝防治系统校核应将排涝除险设施、源头减排设施、排水管渠设施作为一个整体考虑,满足内涝防治设计重现期的设计要求。
  1.3 规定污水系统的旱季设计流量和雨季设计流量
  结合国外现代雨水管理理念,强化径流污染控制,标准规定了污水系统的设计流量,新增了2个新术语。旱季设计流量指晴天时最高日最高时的城镇污水量,应根据综合生活污水量和工业废水量以及相应的污水量变化系数确定,在地下水位较高地区,还应考虑入渗地下水量。雨季设计流量按分流制和合流制分别考虑。分流制雨季设计流量是旱季设计流量和截流雨水量的总和,截流雨水量应根据受纳水体的环境容量、雨水受污染情况、源头减排设施规模和排水区域大小等因素确定。合流污水的截流量应根据受纳水体的环境容量,由溢流污染控制目标确定。
  标准新增了部分污水输送系统设施的设计流量规定。其中,分流制污水管道应按旱季设计流量设计,并在雨季设计流量下校核。污水泵站的设计流量,应按泵站进水总管的旱季设计流量确定;污水泵站的总装机流量应按泵站进水总管的雨季设计流量确定。
  1.4 调整综合生活污水量变化系数
  若缺少当地实际综合生活污水量变化资料,生活污水总变化系数的参考取值结合上海市污水泵站的日运行数据分析,并参考国外的规范设计要求,在现有规范取值的基础上提高了约15%。对于新建项目,可按新标准取值;改扩建项目可根据实际情况,经实际流量分析后确定,也可按新标准要求,结合地区整体改造,分期扩建,逐步提高。
  1.5 调整设计水质参考标准
  参考住建部城建司对全国23个城市生活小区排放总管的出流水质的统计数据,对照国外的设计水质指标,适当调整BOD5、SS、TN和TP的污染当量指标。
  1.6 调整检查井在直线管段的最大间距
  随着养护技术的发展,管道检测、清淤和修复的服务距离增大,检查井在直线管段的最大间距也可适当增大,如表1所示。位于干道上的大直径直线管段,可根据养护机械的要求确定检查井最大间距。而针对无法实施机械养护的区域,检查井的最大间距应按照人工养护的要求确定,一般不宜大于40 m。
  表1 检查井在直线段的最大间距
  
  1.7 新增排水管道进入综合管廊的相关规定
  结合近些年来各地综合管廊的设计、建设及运营经验等,对综合管廊内排水管道的标识、管材、连接和检修等做了相关的规定。
  1.8 新增泵站和污水厂的海绵城市建设要求
  泵站和污水厂内应充分体现海绵城市建设理念,利用绿色屋顶、透水铺装、生物滞留设施等进行源头减排,结合地形情况,合理布置雨水口和管道,条件许可时,可采用植草沟或道路边沟收集散排雨水。
  1.9 新增污水厂雨季设计流量下的达标排放要求
  污水厂作为污水系统的一部分,应确定雨季设计流量,污水厂应通过扩容或增加调蓄设施,保证雨季设计流量下的达标排放。当采用雨水调蓄时,污水厂的雨季设计流量可根据调蓄规模相应降低。
  同时,标准规定了提升泵站、格栅、沉砂池、初次沉淀池、二级处理系统等污水处理构筑物的设计流量要求。提升泵站、格栅、沉砂池,应按雨季设计流量计算;初次沉淀池,在按旱季设计流量设计的基础上,需用雨季设计流量进行校核,雨季流量下沉淀时间不宜小于30 min;二级处理系统,应按旱季设计流量设计,雨季设计流量校核,当二级处理构筑物用雨季流量校核无法满足出水水质要求时,应调整设计流量,保障出水水质;管渠应按雨季设计流量计算。
  1.10 新增地下或半地下污水厂设计的相关规定
  地下或半地下污水厂由于节约用地,环境友好等特点,近年来数量逐渐增加,结合目前国内地下或半地下污水厂的运行经验,提出地下或半地下污水厂设计的相关要求,包括必要性和可行性论证、上部空间、进出通道、消防、除臭通风、净空要求等。
  1.11 新增周进周出二沉池、高效沉淀池的设计要求
  周进周出二沉池的表面负荷较高,固体负荷、出水堰负荷等超出了现规范的要求,因此增加了周进周出二沉池的设计参数和要求。
  近些年来,高效沉淀池在实际工程中运用的越来越多,不仅大量应用于深度处理工艺中,还可作为一级强化处理工艺。根据国内外的实际运行经验,标准增加了高效沉淀池的设计参数,包括表面负荷,混合、絮凝时间以及污泥回流量。
  1.12 新增膜生物反应器(MBR)、移动床生物膜反应器(MBBR)的设计要求
  标准补充了近些年来应用较多的MBR工艺,规定了污泥负荷、污泥龄等主要设计参数,增加了膜通量的选取、膜清洗及废液处理等设计要求。
  此外,标准增加了MBBR工艺的设计要求,包括表面负荷、悬浮填料以及池型等。
  1.13 深度和再生水处理新增气浮池、滤池和臭氧氧化技术的设计要求
  随着污水厂出水标准的不断提高,气浮池在市政污水处理中的应用也越来越多。标准增加了溶气气浮池和高效浅层气浮池的设计参数,同时,补充了V型滤池、无烟煤和石英砂双层滤料滤池、单层细砂滤料滤池和转盘滤池等过滤工艺的设计要求和设计参数。
  臭氧氧化技术对污水色度、嗅味和有毒有害及难降解有机物等去除效果较好,近些年来在深度处理和再生水处理工艺中也有了不少的工程应用。标准增加了臭氧氧化技术的设计参数,同时,臭氧系统的设计应符合现行国家标准《室外给水设计标准》(GB 50013)的有关规定。
  1.14 自然处理删除土地处理的相关规定,细化人工湿地工艺的设计要求
  土地处理由于占地面积较大,存在污染土壤和地下水等隐患,实际运用越来越少,因此,标准删除了土地处理工艺的相关条款。污水的自然处理包括人工湿地和稳定塘。同时,标准细化了人工湿地的设计要求,包括设计参数、尺寸、配水、填料、植物防渗、防冻、防堵塞等。
  1.15 新增次氯酸钠消毒的设计要求
  由于次氯酸钠消毒具有系统简单、副作用小、使用方便、安全隐患小等优势,近年来得到了越来越多的应用,标准增加了次氯酸钠消毒的设计参数以及溶液储存等要求。
  1.16 新增污泥处理处置规模和设计能力的规定
  污泥处理处置设施的规模应以污泥产量为依据,并应综合考虑排水体制、污水处理水量、水质和工艺、季节变化对污泥产量的影响后合理确定。当污水厂需同时处理截流雨水时其污泥量可在对应的旱流污水污泥量的基础上增加20%,以此来确定污泥处理处置设施的规模污泥处理处置设施的设计能力应满足设施检修维护时的污泥处理处置要求,考虑到不同的污泥处理处置设施有不同的运行和维护保养周期,须通过放大设计能力以保证设施检修维护时的污泥处理处置要求。当设施检修时,应仍能全量处理处置产生的污泥。
  1.17 修改补充污泥厌氧消化的设计要求
  结合国内目前正常运行的污泥厌氧消化工程案例,对原设计条文进行修改完善,同时补充高含固浓度厌氧消化池和以热水解(水热)作为消化预处理的设计参数。
  1.18 新增污泥好氧发酵、污泥石灰稳定的设计要求
  污泥好氧发酵工艺已经在国内有较多的工程案例,技术也比较成熟,标准增加了污泥好氧发酵系统包括混料、发酵、供氧等设施的设计要求和参数。
  同时,标准补充了石灰稳定工艺的系统组成和设计要求。
  1.19 修改补充污泥干化、污泥焚烧的设计要求
  根据国内外多年的污泥处理和处置实践,污泥需进一步减量化、无害化,在很多情况下都进行干化处理。干化后的污泥可根据当地实际情况,选择协同焚烧或单独焚烧。结合国内的实际工程案例,在现有污泥干化和污泥焚烧条文的基础上进行修改和补充。
  1.20 新增除臭的设计要求
  泵站、调蓄池、污水处理和污泥处理处置中产生臭气的场所,应根据环评要求设置臭气处理系统。除臭是一项系统工程,涵盖从源头收集到末端排放的全过程控制,标准针对臭气源头控制、臭气源封闭加罩或加盖、臭气收集、臭气处理和处理后排放等部分分别进行了规定。
  1.21 新增信息化、智能化和智慧排水系统的设计要求
  随着电子信息技术的发展和管理要求的提高,信息技术在污水处理厂越来越多的得到广泛应用,污水处理厂控制系统除满足生产控制要求外,在决策管理,人力成本控制,节能降耗,人员安全保障等方面均发挥了相当大的作用。污水处理厂除常规的自动化系统设计外,信息化、智能化技术也逐步得到应用,以实现智慧控制的目的。标准规定排水工程运行应设置检测系统、自动化系统,宜设置信息化系统和智能化系统。城镇或地区排水网络宜建立智慧排水系统。
  2 结语
  本次《室外排水设计标准》全面修订,在总结国内近些年来的行业发展状况基础上,充分参考美国、日本、德国等发达国家建设经验,根据我国排水领域的实际发展需求,确定适合我国国情的排水设计标准。标准的全面修订对于引领排水工程设计理念,加快排水行业发展,增强标准国际化水平将起到非常重要的作用。
  作者:王锡清
  上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司第四设计院副总工程师,正高级工程师。上海市注册咨询工程师、上海市评标专家、注册公用设备工程师、注册环保工程师。中国标准化协会给排水委员会委员、上海理工大学硕士生导师、1989年和1995年分别赴丹麦和日本学习进修。先后主持设计过数十座大中型污水处理厂,先后获得过全国优秀勘察设计金奖、银奖、一等奖,并获得上海市重大工程立功竞赛优秀建设者等光荣称号,参与编制了室外排水标准、城乡排水工程建设规范。