也谈化粪池设置的必要性

  最早的化粪池起源于19世纪的欧洲，距今已有100多年的历史。在城镇排水系统中，化粪池一直扮演着重要的角色。随着我们国家市政设施逐渐完备，城镇污水处理厂大量兴建、投产，污水处理能力较建国初期有了质的提高。基于这个原因，国内部分学者和同行提出取消化粪池，生活垃圾污水直接经市政排水管网汇集到污水处理厂做处理。对此，笔者想谈谈自己的看法。

  化粪池是属于初级的过渡性生活处理构筑物，它的作用有二个：一是拦截、沉淀去除生活垃圾污水中悬浮性有机物和大颗粒杂质。生活垃圾污水中含有大量粪便、纸屑、病原虫、厨余物及少量沙土，悬浮物固体浓度为 100~350mg/L，有机物浓度BOD5 在100~400mg/L之间，其中悬浮性的有机物浓度BOD5为50~200mg/L。污水进入化粪池经过12~24h的沉淀，可去除50%~60%的悬浮物，并对污水中的固化有机物进行充分的水解，使部分固化有机物亦可随“清水”排入市政管网。化粪池的另一个作用是对池内沉积的有机物予以局部处理：沉淀下来的污泥经过3个月以上的厌氧消化，使污泥中的有机物分解成稳定的无机物，易腐败的生污泥转化为稳定的熟污泥，改变了污泥的结构，降低了污泥的含水率。简单来说，化粪池的设置不但防止了市政排水管网的堵塞，同时也降低市政污水处理厂的处理负荷。

  是否继续在排水系统中设置化粪池，国内、外的专家、学者一直争论不休，建议取消化粪池一方的观点大致如下：

  化粪池仅能对生活垃圾污水进行简单、初级的处理，而城镇生活垃圾污水处理厂的处理工艺完善、处理效果好、污水净化程度高，完全做到处理达标排放。

  化粪池的运行过程中会产生沼气、硫化氢、氨气等可燃、有毒气体，存在安全风险隐患和影响周围环境。

  因化粪池的厌氧消化作用，降低了污水的有机物含量，不利于市政污水处理厂的正常运行。

  对于上述观点，笔者不大认同，化粪池的功能并不要求流经它的污水达到国家规定的污水排放标准，它的降解有机物的作用是有限的，也正因如此，对污水处理厂的正常运行不会产生重大的影响。目前的城镇规划对容积率和绿化率都有严格的要求，容积率逐步降低而绿化面积逐渐增多是发展的必然趋势，这为化粪池的合理选位提供了较好的条件。砖混化粪池已基本淘汰，换之钢筋混凝土现浇化粪池或玻璃钢一体化粪池，渗漏现象能够获得有效控制。更重要的是，上述学者观点忽视了化粪池的拦截、沉淀作用，而这项功能对城镇污水系统能否正常运行起到至关重要的作用。

  污水管网的作用是把收集到的污水完全、通畅的输送到污水处理厂，这也是城镇污水系统正常运行的首要条件。在管径一定的条件下保证转输通畅的条件有2个，一是减少污水内的可沉淀悬浮物含量，另一个是要使污水具有一定的流速，使悬浮物不沉淀或可将沉淀物冲起随水流运走，尽可能保证有效过水断面面积。污水管网为非满流重力管网，管内流速与坡度、充满度、管材的粗糙系数有关。其中流速与管道坡度和水力半径为正比关系。管道转输能力与过水断面和流速为正比关系。计算公式如下：

  其中u—流速（m/s） R—水力半径（m）I—水力坡降n—粗糙系数 A—有效过水断面面积（m2）

  我国现行《室外排水设计规范》（GB50014-2006）规定：污水管道在设计充满度下的最小设计流速为0.6m/s；雨水管道和雨污合流管道在满流时的最小设计流速为0.75m/s。根据相关规范对最大充满度、最小坡度、粗糙系数等设计参数的规定，以钢筋混凝土管为例，对部分管径的污水管道进行设计流速计算。详见下表。

  从上述计算能够准确的看出，不同管径的污水管道在规范要求或推荐的最小坡度下，计算流速可达到或接近规范规定的最小设计流速要求。但有必要注意一下的是，上述计算是在一种理想状态下完成的，有很多因素未加考虑，如管壁上没有一点沉积物、转输水量洽好等于管道允许最大充满度时的流量、管道无任何施工瑕疵等。显然，这种理想状态是很难实现的，从而计算得出的流速必然要乘以一个小于1的系数予以修正后才会和真实的情况相符。

  另外，国内外对排水管道内泥沙运动（类比污水中的悬浮物和杂质）的研究成果中指出，泥沙的启动流速（临界不淤流速）与泥沙粒径、管道直径、粗糙系数均有关系。从其提供的试验曲线看，规范规定的最小流速并不能够达到管道内不淤积的要求，如DN500的排水管道不淤流速在1.5~1.8m/s左右，远大于规范规定的最小设计流速。若要达到此流速，则管道坡度不应小于0.01，这势必会造成管道埋深增加，建设成本大幅度提升。因此从源头开始减少污水中的悬浮物，是降低市政排水管道淤积几率最直接、有效、经济的办法。

  保证污水管道畅通是排水系统正常运行的首要环节，规范规定的最小设计流速和推荐的设计最小坡度是从减少管道埋深、少设或不设提升泵站、节约建设成本为出发点提出的，从运行管理看，绝不是经济流速和经济坡度。

  我国是发展中国家，经济条件及管理上的水准长期处在世界二、三流水平。由于历史原因，我国大多数城镇的污水管网均存在规划不合理、设施陈旧的现象。“少花钱。多办事”的思想又使很多管网的管径、坡度严重不满足城镇规划的要求，这样的一种情况在是老城区更为突出。在城镇污水系统中，管网的建设投资占总投资的85%以上，短时间内更新全部管网显然是不现实的。而化粪池的设置可大大降低污水中的悬浮物和泥沙颗粒，有效达到减少管道淤积、降低维护管理难度的要求。因此在现阶段，不应取消化粪池的设置。诚然，随着我们国家经济水平的不断提高，在新城区的污水管网规划中，适当增大排水管网的管径和坡度是可实现的。笔者建议在此情况下，可弱化化粪池对有机物的消化功能，保留化粪池的拦截能力，适当加大同型号化粪池的服务人数，减少化粪池的数量。如此做法同样会到达充分的利用土地资源、净化、美化城市环境、创造更高的经济价值的效果。