下水道建设与城市生活脉络

2020-06-14收藏量648134人已阅

很多人应该在电影及卡通看过忍者龟所居住环境就是下水道;下水道管线系统功能的目的,就是防止工业或生活废污水流入河川造成污染,将该废污水导入输送至废污水处理厂,经处理合乎排放标準后始得放流至承受水体(河川或海洋);为何要规划布设下水道呢?

我们居住环境无论是日常生活一切活动食衣住行所产生污水或工业製程所产生废水,若直接排放于河川或海洋(承受水体),若污染物本身剂量只有一点点河川可能因很多水量可以稀释,河川(水体)内既有存在生物可以分解或藉由水体所具备物理化学条件予以还原降解,这样功能就是河川水体自净功能(也就所谓涵容能力);若污染物直接排入河川水体而污染量逐渐增多,不仅破坏河川自净功能造成水体环境生态影响外,更可能疾病散发与毒性物质如重金属等物质,经由食物链进入人体所产生不良影响,成为流行病学上散布疾病途径;下水道管线系统除具有保护民众健康及维护环境生态屏障外,也相对兼具水利防洪功能力。

一般而言下水道之功能形式可区分雨水及污水下水两种;雨水下水道是只专供处理雨水收集之用途,雨污水分离下水道在现今水资源匮乏时代,可藉由所收集之雨水进行如农业灌溉或消防用途,也能兼具暴雨时疏洪调节防灾之用,后续处理单元规画得当也可充分发挥水资源回收再利用;污水下水道则专为处理家庭生活污水及事业所产生废水收集输送至处理厂进一步处理后,始得放流放置承受水水体,防止废污水任意排放逕流所造成环境水壤污染,在许多世界先进国家已将所收集废污水,再经由处理厂内高级处理单元处理至民生饮用或工业用途。

在下水道铺设时,往往迁就行经位置之地形地势关係无法採用重力流,须採用压力管线时就必须考虑管材刚性及输送污水时管内压力与摩擦水头损失等、泵浦输水功率与台数等附属设施;若採用重力流所设计管线则须考虑流速与坡度之间关係,藉以决定流速控制,流速过高恐对管壁产生冲刷侵蚀;因此适当流速可有效率输送污水更可避免污染污沉积,则可增加污水管线耐久性。

下水道建设与城市生活脉络

图一 压力管铸铁管施工螺栓接合情形

下水道管线中往往因污水中有机物,即污水中硫酸盐 $$\mathrm{(SO_4^{2-})}$$ 经由细菌反应产生硫化氢 $$(\mathrm{H_2S})$$,管内所产生溶解态硫化物主要为 $$\mathrm{H_2S}$$ 与 $$\mathrm{HS^{-}}$$,也因亚硫酸盐与硫化物等物质造成管壁腐蚀,此现象又成皇冠现象,该形成机制:

$$\mathrm{H_2S+2O_2\rightarrow H_2SO_4}$$

$$\mathrm{2HS^{-}+2O_2 \rightarrow S_2O_3^{2-}+H_2O}$$

藉由上二式得知,硫化氢形成硫酸反应过程皆受限管内含氧量及湿度两条件下,因此无论在材料上选择铸铁管或混凝土管,皆因污水化学作用对管壁造成管壁腐蚀。

下水道管线于输送污水过程中硫化氢产生是无可避免的,为保护管壁遭受污水中有机物化学作用所造成腐蚀,在管壁中均贴附防蚀内衬(如:PVC、涂布环氧树脂等材料)加以保护管壁,污水管线于设计施工上选用重力流型式须保持非满管流明渠水力学,依经验值则有效水深在 0.8D 为最佳状态,流速须维持 0.6m/sec 可减少污水中污染淤积外并降低硫化物产生量。

下水道建设与城市生活脉络

图二 RCP 管 PVC 里衬

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图三 RCP 管生产 PVC 里衬贴附

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图四 RCP 重力流管 PVC 里衬与接合胶条工厂抽验

民生污水下水道维护管理上除定期保养清淤外,源头管理上应对各用户端宣导,不因一时方便将厨房内废油脂倒入水槽或杂物丢入马桶,排放至管路(分支管与干管)内,导致管壁负荷降低管网线寿命,因此建立良好观念习惯勿任意将废油脂或杂物丢入污水管路内,无形中自然可以延长污水管线寿命。

现今水资源匮乏时代,政府已将下水道兴建开发列为国家发展永续指标,管网建设分布及用户接管普及率也代表都市开发的进步一种象徵,不仅将低污染物于河川水体中散布,更是水资源保护重要基础建设。


参考文献

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