4.3 操作方法
4.3.1 介绍
在排水系统中发现的最常见问题都和维护有关，如沉积物、附着沉积物、根侵入等。显然，修复技术对于上述大部分问题来说，都不具有经济性。本任务收集了欧洲排水管道清洗的最常用操作方法。
清洗排水管道系统有若干种方法，一般可分为水力方法、机械方法、组合方法、化学方法和生物方法。通常建议采用不需要在排水管道内有操作人员的方法。当使用高压水射车清洗排水管道时，应使用不会损坏排水管道结构的水压（使用水射有时会损坏排水管道，主要出现在塑料和沥青纤维排水管道情况）。如果需要清除不可进人排水管道中的硬堵塞物，建议使用机械工具。如果排水管道中有水垢和固体沉积物，应使用铣刀、凿子或气动管刀清除。通常需要采用可通过电视摄像机远程控制的机器人来清除伸入排水管道的管线和堵塞物。类似的工具也可以用来清除侵入排水管道的树根。然而，这种方法并不是特别有效，因为切断后，树根会迅速重新生长，在某些情况下，树木在切断树根后会枯萎。更适合使用生物腐烂法，这种方法可以使排水管道附近的根腐烂，而不会损坏树木。
表4.1 排水管道中碎屑的划分
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A——沉积物 |
矿物颗粒（沙子、石头等）； 有机来源（厨余、塑料、纸张等）； 其他物质（易拉罐、碎玻璃等） |
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B——地表碎屑 |
力学的（粘土和泥土颗粒、纸张等）； 化学的（油脂、化学洗涤剂）； 结壳、结垢 |
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C——管内突出物 |
工艺差（在密封处突出的接口处的砂浆，错位的管端）； 其它管线（突出的支管、其他穿过地下管线）； 树根 |
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D——渗入管材的污染物 |
不与管材反应（水等）； 化学反应（酸，碱等） |
选择清洗方法的决定因素有：
排水管道的可达性；
管道覆土深度；
排水管道的横截面类型和尺寸；
检查井之间的距离；
直径变化或管道错位/重定位；
管材类型；
结构状况；
天气状况（雨、雪、霜）；
交通状况；
服务状况（堵塞、沉积物等）。
4.3.2 不同类型管道的污染
选定的清洗方法必须与沉积物的成分相对应，也取决于排水管道的类型。
在下雨期间，水在雨水管道中高速流动。这种速度很容易导致沉积物随水流输送而释放。
至于污水管道，排放条件几乎是均匀的，这导致依赖于水流速度的连续沉积。随着沉积物体积的增大和基于管道几何形状的粘性阻力的增大，管内水流速度发生变化，从而降低了沉积物的输送能力。这会导致排水管道中沉积物的累积，从而降低排水管道的沉积物输送能力。必须清除这些沉积物。
在特殊情况下，沉积物可能会变硬（尤其在工业排水系统中），这使得清除这些沉积物（如石灰沉积物、结壳、晶体形成等）变得相当困难。
4.3.3 从管道中抽出材料
如果流速上升，则无法将所有输送至检查井的材料完全抽出，从而导致管道下一段受到污染。因此，排水管道系统应始终从上游端往下清洗至污水处理厂。清洗的质量和速度取决于冲洗水的功率。由于必须限制冲洗水的压力，以免损坏管道，因此增加冲洗水的体积可以达到更高的效率。
清洗频率取决于管道坡度，即管道中沉积物的可沉降性。
4.3.4 管道清洗的基本技术
操作方法分为以下几组：
漂洗/冲洗
高压水射流
机械方法
其他方法
组合方法
4.3.5 冲洗方法
这是最古老的排水管道清洗系统。根据冲洗过程，该清洗系统分为两种方法。这两种方法都是通过增加管道中水流流速来去除沉积物。
浪涌冲洗：该过程的原理基于井室或冲洗水箱中的蓄水（污水或饮用水）。一旦达到所需的井内水位，打开“clack”阀，对排水管道进行冲洗。冲洗效果取决于蓄水的水位和体积以及管道坡度。
阻塞冲洗：将专用工具插入排水管道系统（冲洗护罩、冲洗船、清洁球等），从而在水流中形成阻塞滞留污水（产生回水）。水的余压作用在设备上，设备移动并向前推动沉积物。
4.3.6 高压水射流
这是目前最广泛使用的去除排水管道系统沉积物（硬化和沉淀的沉积物）的方法。但是，该方法通常不用于清除水流中的障碍物，例如交叉管道、人工障碍物、树根等。在这些情况下，必须使用机械清洁方法。
高压水射流：冲洗水通过高压泵从水箱输送到喷嘴，喷嘴在管壁上产生高压水。喷射压力（压力高达10~34Mpa）的水力效果通过沉积物的分解和旋转来清洁管道。如果喷射压力不足以清除非常坚硬的沉积物和侵入的植物根，则应使用特殊的压力喷嘴、铣削调整片（头）或链条清洁器。在第一清洗阶段，流体动力效应将清洗头从起始点或检查井向上游推进到目标检查井中。在第二阶段，清洗头缓慢地从目标检查井拉到下游的起始检查井。射流的水力作用使沉积物逐渐向下游检查井移动，在那里沉积物被吸入清洁车。
喷嘴的数量取决于管道的内径、污染类型和清洁水的体积。目前，高压清洗设备安装在车辆上。
不专业的高压水清洗可能会导致管壁或内衬上形成沟槽、裂缝和孔洞。在设计清洗工艺的操作参数时，必须考虑管道材质、壁厚和管道状况。
通过抽吸清洁排水管道（人工清掏）：在大口径的可进人排水管道中，假设在某些水量、沉积物类型和数量时，可以从管道中吸出材料。为此，操作人员必须在管道内。该清洗方法只允许最低的水流量（必须重新泵排）。只能手动清除大块沉积物或障碍物。该清洗方法的缺点包括上述对水流量的限制和相对昂贵的安全措施。
Kanal-Jumbo：该方法在管道中安装高性能的水泵，克服抽吸的缺陷。在泵前安装了石头和纺织物的破碎机。根据管道形状，喷嘴指向管道底部，以旋转沉积物并产生悬浮。整个装置安装在一个圆形齿轮上，并通过绳索拉入管道，通过抽吸软管将管道中的水和杂质的混合物输送到地面。在地面上，使用水力旋流器将提取的材料与水流分离，并且在进一步处理之后，将水再次用于清洁目的。
4.3.7 机械方法
这是排水管网运营商的主要任务之一，以维持管道系统的完整设计能力，并保持与水有关的结构的完整功能。基于沉积物类型、结壳、合适机器的可用性和辅助入口之间的距离，机械清洗用于分解和清除沉积物。
使用辅助工具进行手动清洁：受管道尺寸、工程师的技能和经验、设备以及相关健康和安全法规的限制。这项工作涉及可进人排水管道的垃圾和沉积物的清理。工作内容包括沉积物的分解、装载和运输。工具包括镐斧、镐锤、抛光机、张力悬挂式刮刀和装载机。根据管材类型和翻新方法，也可以通过使用高压集料通过人工研磨或抛光来手动去除排水管道上的结壳结晶的沉淀物。
使用标准清洁设备进行清洁：包括几个工作阶段和相关设备。首先，沉积物和洗涤物被分解和膨胀。其次，从管道断面中去除这种材料，即沉积物和洗涤物被输送到井室。拉动的设备可以是多种多样的：桶、链条、排水管道用犁、刮刀（主要用于结垢）、由泡沫材料制成的Go Devils、套管和排水管道用锚、排水管道斗机和装载机、渠道挖掘机、排水管道刮刀、渠道清洁刷、手持圆形橡胶刷。钻孔设备配有金属螺旋。
使用专用设备进行清洁：近年来，已开发出高水平清洁设备，尤其是小型设备，用于清除交叉管道、人工障碍物和树根等硬化沉积物。根据原理，可分为以下设备：
冲击设备-鼓风：包括用于圆管和蛋形管道的管芯钻。使用压缩空气驱动设备，松动的沉积物在加压水中被携带并从井室中掏出。一些设备通过链条固定在中央旋转头上，链条通过撞击去除沉积物。设备的驱动是气动或液压的。
钻孔和研磨设备-旋转：该设备由电视摄像机远程控制和监控。它用于清除管道内的固体沉积物、支管上的突出部分、其它障碍物和侵入的植物根。驱动装置是液压的。
钻铣设备-旋转（吹）：此类设备包括用于清除固体沉积物的自动吹钻喷嘴。移动喷嘴以去除沉积物、清洁管渠内壁以及运输分解后的沉积物。钻孔设备的旋转和吹扫运动是由前部喷嘴喷射的高压水驱动。钻孔设备基于工作压力和附加旋转对沉积物和结垢产生影响，就像铣床一样。然后用设备所用的加压水冲洗钻头。安装在钢钻头上的切割刀用作钻孔工具。
切割设备-机械：切割设备用于割去通过电视摄像机观察到的交叉管道和其他人工障碍物（如树根）。机械设备包括管锯机器人，气动固定在工作场所。机器人自带驱动和多种操作，如根剪、夹钳、气动锤、硬质金属锯、用于去除根部的弹簧刀等。设备是遥控的。
切割设备–高压水射流：切割设备使用高压水射流切割连续水流中的所有障碍物，并在机械清除不给力的情况下清除更广泛的结垢。这项工作由电视摄像机检查。高压水射流位于活动臂和活动齿轮上。
抛光设备：为了达到并创造一个特别完美的表面，主要用于金属管道（铸钢）表面抛光处理。
4.3.8 其它操作方法
基于化学反应或生物法的原理。
通过添加空气或聚合物来提高流速：该方法用于清洁倒虹管、其他狭窄空间和压力排水管道系统。增加的空气会使管道中的介质产生更高的速度，从而导致漂移速度增加。这是通过在管道轴线上形成“口袋”来实现的，在那里空气从封闭的水中产生微小的水滴，从而形成一个便于水和沉积物混合的水缸。另一种增加流量的可能方式是添加聚合物。聚合物的好处是可以减少能量损失（影响水流紊流）。通过改变粘度和减小管壁粗糙系数来增加流速。提高漂移速度对固体颗粒的输送是有利的。当然，有必要评估聚合物对水的影响。
化学清洗方法：这些化学方法仅限于用于化学、石油和天然气工业的管道，尤其是用于去除管道的结垢。清洁剂包括酸、松弛剂和特殊溶解剂。管道必须是密封的，其材料不能被清洁产品腐蚀。清洗化学品中的微量元素清洗和检查后必须进行中和。
化学除根：随着树根的快速生长，必须定期进行机械除根。替代解决方案是以水溶液或泡沫的形式使用除草剂。这些泡沫具有很高的粘性，并粘附在管道内壁和孔隙上。蒸汽被根部吸收，根据浓度和接触时间，大约40~20周后就会腐烂。他们的影响持续两年。植物根也可以用生物腐烂剂处理，但它们的使用仍然是零星的。
生物清洗方法：用于去除排水管道表面的油脂和纤维，去除含有酚类、蛋白质和矿物油的残留物和沉积物，以及去除或抑制气味。医院、食堂和食品加工厂含有许多成分。第一种成分是脂肪酸和尿素，这种液体被倒入排水管和密封管中。将管道系统充满热水，然后加入含有微生物的成分。另一种方法是向污水中注入球衣菌。细菌被留在水中三个月。这种清洁技术（使用细菌）可以降低清洁成本。
