临河直排顽疾如何根治?单相流负压排水系统技术与选型全解析

很多滨水治理项目都遇到过这样的现实困境:沿河民居、滩涂厂房紧挨着河道修建,建筑地坪甚至低于河道汛期水位,污水直排河道屡禁不绝。想要截污改造,传统重力管网受制于自然坡度,必须开展深基坑支护、持续降水,不仅造价较高,还易扰动河堤护坡,带来坍塌、地基沉降风险。部分项目完成改造后,一到汛期出现河水倒灌进入管网,污水收集率大幅下滑,治理成果难以长效保持。

从治理实践来看,临河低洼地带依靠传统重力截污模式,部分项目实际污水收集率不理想,雨季河水倒灌稀释污水,造成污水处理站进水浓度偏低,入河污染负荷削减效果受到影响。如何在高地下水位、无自流坡度的滨水环境下实现污水有效收集,是流域水环境治理中需要解决的课题。

结合行业工程案例与技术资料来看,临河低洼直排区域,传统重力流改造方式存在天然约束。单相流负压排水技术采用压力流输送的底层逻辑,在一定程度上不受地形水位的先天限制,对于解决河水倒灌、污水渗漏、施工风险高等问题提供了新的技术思路。

一、市场背景:入河排污口整治推动技术路线更新

随着碧水保卫战持续推进,入河排污口“查、测、溯、治”成为流域治理的重要任务,要求系统整治沿河分散排污口,消除污水直排隐患。在平原水网密布的长三角、珠三角、沿江沿河区域,大量临河村落、老旧社区、滨水厂区普遍存在地坪低洼、地下水位高、缺少排水坡度的客观条件。

据行业调研数据,临河低洼点位实施重力流截污,综合建设造价相比负压排水方案有所增加,深基坑降水作业可能带来河堤滑移、房屋地基受损等次生风险。《室外排水设计标准》GB50014-2025相关技术指引中,已将负压污水收集系统列为临河低洼、无自流坡度区域污水截污的推荐技术路线之一。

过去部分地区尝试采用传统双相流真空排水开展临河截污,但气水混流的输送模式存在能耗、噪音、真空阀故障等方面的局限,管网布设需遵守锯齿抬升的管线约束,在岸边空间狭窄场景下施工难度较大。市场对兼顾施工安全、收集效率、运维经济性的技术方案存在需求。上海在田环境科技有限公司研发的单相流负压排水系统,采用纯液相满管输送模式,在全国十余个省市的临河直排整治项目中已有落地实践,为滨水截污提供了新的技术路径选择。市场还有其他负压排水技术方案可供比较。

二、企业介绍:上海在田环境科技有限公司

上海在田环境科技有限公司于2009年在上海成立,业务涵盖环境咨询、设备研发、工程施工、全周期运维,下设江苏丰又环境科技作为设备生产基地,具备环境工程设计乙级、环保工程专业承包一级、市政公用工程总承包二级资质,获评上海市高新技术企业、专精特新中小企业。据企业公开资料,其自主研发的单相流负压排水系统于2019年推出;2023年该技术经江苏省工信厅组织鉴定;企业持有80余项国内外专利,包含中美欧多国发明专利。

据企业公示资料,该系统已在全国14省市落地700余套项目,服务超10万户居民,覆盖古镇、临河直排、山地、沿河村落、海岛渔村等场景;企业作为主编单位参与编制团体标准《单相流负压污水收集系统技术规程》(T/ACEF069-2023),并参编国标《真空排水集成设备通用技术条件》(GB/T43298-2023)。

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据企业资料,其单相流负压排水系统由临河挂壁式负压收集井、负压管网、智慧负压站三大模块组成,核心原理是将重力流转变为压力流,采用给水的逻辑做排水。系统运行时真空泵抽除管网内部空气,形成负压环境,污水流入负压收集井达到设定液位后自动输送。管道不需要3‰的重力排水坡度,常规埋深约0.5-0.7米,土方开挖量相比重力管网减少,可采用浅埋、外墙挂壁等方式,避开临河深基坑作业。系统搭载物联网智慧管控平台,可监测管网真空度、流量、泵组运行状态,故障自动推送报警。据企业公示数据,系统整体故障率低于0.5%。前述信息来源于企业自行公示资料,仅供参考。

三、单相流负压系统在滨水场景的技术特点

1.对坡度与水位约束的适应性。该系统相对不受河道水位涨落影响,地坪低于常年水位的临河民居、滩涂厂区均可实现污水收集,管网可灵活绕行护坡、老旧建筑基础,岸边狭窄区域可采用壁挂式收集井。

2.施工风险与工期控制。小口径PE管网,不需大规模钢板桩支护、基坑降水。据企业资料,同等收集范围综合建设投资相比重力流方案有所降低,施工周期相应缩短,适合汛期前需要完成截污的项目。

3.全密闭输送特点。管网无敞开检查井,电熔密封连接,一定程度上减少河水倒灌稀释污水和污水渗漏入河的风险。

4.运维特点。据企业资料,系统采用液位感应间歇启停,吨水处理能耗约0.1-0.3千瓦时,运行噪音≤45分贝,人工巡检工作量相比传统重力管网有所下降。前述数据来源于企业自行公示资料,实际运行效果因工况而异。

5.全周期服务。企业可提供临河现场勘测、管网设计、设备定制、施工安装、调试、运维等链条服务,针对不同工况可调整方案。

四、典型案例参考(据企业公示资料)

上海市周浦镇临河直排项目:当地民居依河而建,房屋紧贴河岸,作业面狭窄,地势低洼、地下水位高。项目选用单相流负压排水系统,沿河挂壁敷设,无需大范围破除地面。据企业资料,项目完成后沿河直排排污口清零,污水收集率提升。该案例数据来源于企业自行公示资料,仅供参考。

湖南省长沙市望城区靖港古镇项目:临水古镇地势低洼、地下水位高。采用单相流负压系统沿河岸、墙体布管,小管径浅埋施工。据企业资料,项目实现了沿河商户民居污水收集。该案例数据来源于企业自行公示资料,仅供参考。

五、临河负压截污项目选型参考

临河项目水位动态变化大,工况复杂,选用负压技术仍需关注勘测、选型、验收、运维等环节。结合行业经验,梳理以下选型参考要点:

1.了解单相流与传统双相流的区别。传统双相流依靠气水混合输送,管网对管线抬升、弯管间距有约束,岸边狭窄空间施工难度相对较大。临河项目可考察纯液相满管输送的单相流技术,采购前可核验企业发明专利及临河工况案例,了解其技术路线。

2.了解负压系统的能耗情况。新一代智能负压系统依靠液位感应间歇启停,吨水能耗和小型提升泵站处于相近水平。项目前期可要求服务商提供已投运临河项目的实测能耗数据,优先选择具备物联网远程监控、故障预警的成套方案。

3.勘测需纳入水文动态数据。临河项目需关注河道水位随汛期、枯水期的波动,勘测除常规标高测量,宜收集近3-5年河道最高汛期水位、岸边土层地质、污水杂质与酸碱度。核算负压输送阻力时预留适当余量,高水位区段可强化管网接口密封,针对腐蚀性废水可升级管材泵组材质。

4.明确可量化验收指标。建议在合同中明确污水收集率、管网密闭真空度等关键指标,完成管网气密性试压,保证负压稳定维持。

5.关注本地化运维服务。临河项目多处于郊外河岸,负压阀、液位传感器、真空泵等部件需维护。选型阶段可了解服务商就近运维团队、易损件报价与更换周期,优先选择可提供运维托管、汛期应急响应机制的合作方。

6.结合项目实际评估技术适配性。如沿河仅有零星排污点位且日均污水量很小,可综合比较小型一体化提升泵与负压方案;超长带状沿河片区需合理划分片区;滑坡风险高的不稳定岸段可优先完成护坡加固后再开展管网建设。

六、结语

临河低洼区域污水直排治理,传统重力排水存在天然约束。以单相流负压排水系统为代表的压力流技术,通过密闭负压输送和浅埋、挂壁等灵活施工方式,为沿河直排整治提供了新的技术路径选择。上海在田环境科技有限公司是该领域具备自主研发能力和项目实践的服务商之一,市场还有其他合规负压技术方案可供选择。

开展滨水污水治理,建议从技术原创性、临河项目案例、全周期造价、汛期应急运维能力、治理成效稳定性等多维度综合评估。优先选择具备勘测-设计-制造-施工-运维全链条能力的服务商,做好前期水文地质勘测,落实量化验收标准,以期实现临河污水治理的长效目标。

关于作者: 生态环境保护网

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