负压排水技术在河道截污工程中的应用

张 健，许向阁，侯艳锋，袁子雯，闫伟新

（1.万若（北京）环境工程技术有限公司，北京 101318；
2.南京万若环境科技有限公司，南京 210006；
3.北京万若环境工程有限公司，北京 101318；
4.北京碧圣联合水务有限公司，北京 102488）

长期以来，我国城乡基础设施建设中，因经济和社会发展水平限制，管网配套设施往往没有全局规划，从而导致相对滞后甚至空缺。目前，我国城镇地下管网配套设施不够完善，乡村污水管网覆盖率低，河道截污工程相对不足，直接造成水环境污染，给周边居民生活带来负面影响，降低河道景观、人文等功能品质，也破坏整体环境风貌。因此，必要明确我国河道截污工程现状，积极推广新型排水模式，更好地将负压排水技术应用在河道截污工程中。

目前，我国很多河道截污工程采用传统排水模式（重力流），主要存在四大问题。一是新建截污槽或箱涵需要向河道内扩建，将缩减河道排洪面积。二是复杂岸边环境导致管网建设灵活性差，污水收集难以全覆盖。三是后期雨水与河水渗入、污水渗出等问题较为普遍，会对河道环境造成再次污染。四是岸边排口性质及所处环境复杂，同时需要克服雨季雨污合流及潮汐（南方居多）等影响，往往导致传统排水方式（或结合提升泵站）建设难度大、投资费用高、污水收集效益差及后期运维难等问题[1]。

水环境保护事关人民群众切身利益，为深入打好污染防治攻坚战，加强生态保护治理，切实改善水环境质量，2021年12月31日，国家发展和改革委员会印发了《“十四五”重点流域水环境综合治理规划》。在河道水环境综合整治方面，该规划明确提出，要因地制宜建设河道截污工程，这为适用于河道截污的新型排水模式提供了发展契机。

为破解传统排水模式存在的问题，通过大量负压排水技术开发与应用实践，万若（北京）环境工程技术有限公司（简称万若环境）在国内首创河道截污收集器等诸多专利技术，利用负压排水原理，成功实现岸边截污。负压排水系统利用负压设备使排水管道内产生一定真空度，利用空气压差输送介质。该系统适用于生活污水排放场景，尤其适用于排水点分散、排水距离较长、地势环境复杂、地下水位高的区域[2]。负压排水系统的优势在于可以冲破传统排水模式的壁垒，克服环境束缚，极大地降低建设难度，提高污水收集效益，节约建设成本，相对于传统排水模式，它是很好的替代与补充。负压排水系统一般主要分为三个单元，即收集器（前端）、负压排水管网（中间）和负压站（末端）[3]，如图1所示。

图1 河道截污工程负压排水系统示意图

2.1 收集器

河道截污领域，万若环境在国内首创与岸边排口对接的挂式负压收集器。污水通过重力流汇集进入收集器并达到设定液位后，设备自动启动，污水经负压管道抽吸至负压站。设备不需要外接电源，设计独特，适用于各种岸边复杂排口环境，施工便捷且周期短。设备内部配置大通径真空阀，抗堵塞性能强。雨污难以分流时，短时间收集完初期雨水后，可远程暂时关闭系统，结束后可远程恢复，智慧收集。从相关专利来看，万若环境在国内最早独创专为岸边截污开发的专利技术；
万若环境针对中国排水设备使用现状，开发出满足公共场所高频次、耐久性、抗堵塞等使用要求的负压阀产品（负压排水系统的核心）。一是适用于河堤的挂式真空收集器及真空集排水系统，专利公开号为CN209456968U；
二是负压阀，专利公开号为CN301805526S；
三是具有记忆功能的负压控制开关电路及负压开关控制系统，专利公开号为CN206411482U。

2.2 负压排水管网

相对于传统排水管网，负压排水管网具有诸多优势。一是可以摆脱重力束缚，灵活敷设，不受地形地貌条件限制，极大降低了施工难度，特别适用于对管道开挖或敷设有限制的巷道、河道等区域。二是管网具备自冲洗功能，无积垢，无跑冒滴漏，无异味。三是管径细，埋深浅，开挖和回填少，无须做防护，施工对周边扰动小，建设工期短。万若环境在国内首创负压排水管网监测站，智慧改善管网气水比，当负压排水系统主管道较长，高峰流量峰值突出，或者有较大的爬坡段时，使用本系统可以改善管网气水比，从而有效输送污水[4]。万若环境开发了相关专利——设有负压管网监控站的负压输送系统，专利公开号为CN212298580U。

2.3 负压站

负压站为负压排水系统产生负压，它可以保持一定真空度并暂时存储污水，单套收集半径为1.5～2.0 km，宜设置在地势低点，结构形式可结合周边景观及建筑进行匹配，有地上、半地下及全地下等类型[5]。万若环境具备不同收集规模的负压站（小型、中型、中大型、大型、超大型），具备十年以上国内外大规模成熟的应用经验，站内各机组设备均使用国内一流产品，满足不同复杂工况需求。

3.1 国内河道截污工程首次采用负压排水系统的案例

靖江市某河道截污工程沿河住户有32 户，最大日排污量为30 m3/d，最大小时排污量为3.0 m3/h。住户污水直排入河，房屋沿河岸一字排列，同时房屋建筑主体距离河道驳岸较近。传统重力排水管道在岸上无法敷设，而在河道内铺设污水管道，工程施工难度大、周期长，对周边环境的影响大，同时削弱河道泄洪能力，且工程投资（措施费）高昂。负压排水系统密闭收集污水，杜绝渗漏和异味，管径和坡度小，埋深浅，布设灵活，施工对环境扰动小，在特殊地质条件下，施工费用低，可以实现污水的高效集中管理和分质收集，适用性强。因此，本工程经过比选后引入负压排水方式。2018年投入运行后，系统无人运维至今，万若环境在国内首创河道负压截污模式，其成功运用为后续国内河道管网基础设施的更新和改造提供了新思路。

3.2 广州市增城区东江北干流一级支流水环境治理工程项目

广州市增城区新塘镇、仙村镇及石滩镇区域内，岸边建筑原排水模式为污水直排河涌。因区域内排口和现场环境条件极为复杂，传统截污模式的实施不具备条件。经方案综合比选，项目方采用负压排水方式对该区域排污管网进行改造，服务于仙村镇的仙吓涌，石滩镇的龙地涌，新塘镇的东洲涌、山羌涌、米场涌、白江涌和甘涌。本项目在勘查、设计与施工过程中出现一些问题，需要关注和规避。

一是赶工问题。7 条河涌负压排水系统从初步勘查设计到系统竣工验收的起止时间为2020年1月至2020年3月，短短两个月的时间要完成331 节点的整治任务，给整个勘查-设计-施工过程带来工期影响。结合已有案例评估，该工程至少需要半年工期来保障安装效果。所以，工程施工要稳步进行，业主不能过分压缩工期。二是勘查设计问题。短时间内的勘察工作不彻底，项目无法清楚排查隐蔽情况，除危房靠河一侧外墙排口，房底仍有数量不明的暗排口，很多裸口并没有排管，同时很多明渠暗沟杂排，雨污不分流，一年四季河涌水位线不一，后期低位排口浮出增多。负压排水系统的设计至少需要提供户数、水量、排口情况等背景资料，业主提供的相关资料不足，导致前期设计阶段没有勘察数据可依，设计文件不完善。三是潮汐河水倒灌问题。很多排口位于常年潮汐季节水位线以下，每年潮涨季河水淹没排口，排水系统也因抽吸河水而瘫痪。这个问题是南部多雨地区需要关注的。

负压排水系统的优势在于可以冲破传统模式的壁垒，不受环境条件限制，极大地降低建设难度，提高污水收集效益，节约投资成本，相比传统模式，它是一个很好的替代与补充方案，系统总体运维工作与常规模式相当。在河道截污工程中，负压排水系统的实施需要可靠的勘查、设计和施工作为保障，前期工作的专业性与可靠性对系统运行效果起到决定性作用，只有全程有效把控，才能保障系统落地后实现水环境治理。

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