全地下式污水泵站工藝設計

冀偉江，紀 碩，邢芳芳

（中冶京誠工程技術有限公司，北京 100176）

1 工程概況

南京河西新城南部地區現為農村和村鎮用地，基本沒有建設污水收集系統，生活污水直接排入河道，對受納水體構成污染，河道水質逐年下降。河西新城南部地區除燕山路南延以南、友誼河以東區域外的污水由規劃道路下d400～d1500污水管收集后送至黃河路污水泵站。經由黃河路污水泵站提升后，由黃河路、燕山路DN300、DN800的壓力污水管輸送至江山大街東側，與燕山路下現狀d600、d1200重力流污水管銜接。根據規劃要求，河西新城要成為現代化新南京的中心區和標志區，積極發展現代服務業、建設現代產業體系，為亞青會和青奧會的舉辦提供優質場所，強化城市功能。為使泵站建設標準與現代城市發展相協調，新建黃河路污水泵站已顯得非常必要。新建黃河路污水泵站位于南京河西新城南部地區黃河路與壽帶街交叉口東北側，泵站服務面積 1417.39 hm2，規模 1.2 m3/s。

2 地下式污水泵站設計

2.1 工藝流程

黃河路污水泵站工程主要包括：包括格柵間、集水池、提升泵房、檢修間、變配電室、走廊、生產管理用房（位于綜合體）。工藝流程見圖1。

圖1 黃河路污水泵站工藝流程圖

2.2 污水泵站規模的確定

（1）用水量

河西新城南部地區規劃區內最高日用水量為11.7萬m3/d，根據規范規定，日變化系數宜采用1.1～1.5，此處取 1.3，則平均日用水量：11.7÷1.3＝9.0 萬m3/d。

（2）污水量

生活污水量按生活用水量的80%考慮，地下水入滲量按10%考慮，則平均日污水量：9.0×80%×1.1＝7.92萬m3/d，折合秒流量為0.917 m3/s。

根據規范規定，總變化系數取1.31，則污水泵站高日高時流量：0.917×1.31＝1.2 m3/s，即 4320 m3/h

經計算，黃河路污水泵站的規模為1.2 m3/s。

2.3 污水泵站設計

（1）黃河路污水泵站規模確定

根據2.2章節計算，黃河路污水泵站的規模為1.2 m3/s。

（2）單泵設計流量確定及流量分配方式

污水泵站出水接至黃河路現狀DN300、DN800有壓管，為使流量分配合理，采用兩個泵組輸送污水。各壓力排水管道對應的流量分配及單泵設計流量如表1所示。

表1 壓力管道流量分配表

說明：表中設計最大流速指工作泵全部啟動，管道達到最大流量時對應的管道設計流速；設計最小流速指該泵組只有一臺水泵運行時，對應的管道設計流速。

（3）重力流輸送管道排水能力校核

泵站提升后，通過兩根壓力管道DN800、DN300分別送至燕山路的d1200、d600的兩根重力流管道（鋼筋混凝土排水管）。污水在重力流管道中水力計算按均勻流、非滿流考慮。

重力流排水管道的流量計算如下式：

d1200、d600鋼筋混凝土排水管的基本參數及校核流量如表2。

表2 重力流管道過流能力校核

由于燕山路現狀d1200污水管只承擔污水泵站污水，不收地塊污水，而現狀d600污水管既承擔污水泵站污水，又收地塊污水，所以，1#泵組的能力為現狀d1200污水管最大過流能力，2#泵組流量應小于現狀d600污水管最大過流能力。 1#泵組設計流量為3920 m3/h，對應現狀d1200污水管、坡度0.001的充滿度為0.78，雖大于最大設計充滿度，但此工況僅在高日高時出現，滿足《室外排水規范》GB50014-

表31#、2#泵組水泵設計揚程計算m

從表3計算結果可知，1#泵組揚程為30.59 m，2#泵組揚程為38.63 m。

（5）格柵間

格柵間格柵渠道設2條，渠道寬1500 mm，渠道凈高3840 mm。格柵渠道內各設1臺粉碎性格柵去除污水中的大塊污染物。粉碎性格柵安裝角度為90°，轉鼓間隙10 mm，柵前有效水深1.625 m。粉碎性格柵配人工柵條，柵條間隙100 mm，當粉碎性格柵事故時采用人工柵條去除污水中大塊污染物。

格柵間內設1臺￠1800手電兩用鑄鐵鑲銅閘門，同時設除臭管道，去除硫化氫等毒害氣體，保證工作人員生命安全及防止硫化氫等毒害氣體影響周邊環境的空氣質量。

粉碎性格柵、￠1800手電兩用鑄鐵鑲銅閘門工作信號傳至監控室。

為便于污水泵站內設備的吊裝，格柵間正上方設1臺電動葫蘆CD1-5型。

（6）集水池

集水池設計采用梯形斷面，上、下口寬分別為3.50 m、13.00 m，最高液位-9.375 m（相對標高），最低液位-10.20 m（相對標高）。集水池采用正向進水，進入集水池的水流平緩流向各臺水泵，進水擴散角21.60°，流速變化均勻，無旋流、回流。集水池有效容積146 m3，為最大一臺水泵6.7 min的出水量。

（7）污水提升泵房

在集水池后部的取水井內安裝潛水排污泵，提升污水至黃河路有壓污水管道。潛水排污泵共設置2組，主要設計參數及設備：

1#泵組 Q＝1307 m3/h，揚程 H＝31 m，N＝200kW，U=380 V，4臺，3用1備，2臺變頻2臺工頻，備用泵為變頻泵；

2#泵組 Q＝400 m3/h，揚程 H＝39 m，N＝90kW，U=380 V，2臺，1用1備。

潛水排污泵的啟、停根據集水池液位控制，同時設高、低液位聲光報警，潛水排污泵的工作信號傳至監控室，出水總管設流量計。

（8）檢修間

1）檢修間設2臺電動葫蘆CD1-5型、CD1-1型，用于1#、2#潛水排污泵、閥門的吊裝。

2）檢修間設一套除臭系統，經液氣轉化器轉化后的氣態植物分子，在風機的作用下，氣態植物分子經輸送管道排出。植物分子由上向下運動，對車間內的惡臭分子進行降解，去除硫化氫等毒害氣體，保證硫化氫等毒害氣體不影響周邊環境的同時，保證工作人員生命安全。

（9）污水泵站安全設計

污水泵站格柵間、檢修間設有H2S氣體檢測探頭，當H2S氣體濃度超標時，發出報警信號；當工作人員進入格柵間時，攜帶便攜式H2S氣體檢測儀，當H2S氣體濃度超標時，嚴禁工作人員進入。

（10）污水泵站的平面布置圖及剖面圖詳見圖2、圖3。

3 污水泵站設計特點

3.1 設備選型

（1）泵組選擇

提升泵房設1#、2#潛水排污泵組，分別與黃河路有壓污水管DN800、DN300及燕山路重力流污水管d1200、d600一一對應。同時，通過校核重力流污水管d1200、d600的過流能力，確定單泵流量，達到了流量分配的最佳效果。此設計思路也可理解為2個泵組共用一個集水池。

（2）進水閘門安裝方式的選擇

圖2 -6.55污水泵站平面圖

圖3 黃河路污水泵站剖面圖

南京河西新城南部地區的地下水較高，而污水泵站進水管埋深又深（約10.20 m），采用大開挖的施工方法降水成本很高，所以，泵站進水管d1500采用頂管施工，與泵站主體的施工順序為：支護結構施工-泵站主體混凝土施工-泵站進水管頂管施工。

進水閘門的閘框采用化學螺栓的安裝方式，若選用預埋件形式固定，存在因頂管施工誤差而導致閘門預埋件偏離的風險，導致無法安裝閘門，而放大閘門型號的做法工程中很少見，且不經濟。

（3）機械格柵的選擇

黃河路污水泵站位于城區，附近有高檔寫字樓，周邊環境敏感點較多。若采用傳統機械格柵，存在柵渣起吊、轉輸的情況，同時，在柵渣轉輸過程中散發的臭氣還會對周邊環境帶來二次污染。若采用粉碎型格柵[1]，則可實現地下式泵站的封閉式管理，無需配套螺旋輸送設備、壓榨設備及柵渣外運設備等，可實現泵站的無人值守。

綜上所述，本工程機械格柵選用粉碎型格柵。

3.2 檢修間設置的必要性

圖4 黃河路污水泵站位置圖

本工程利用集水池與地坪間的空間，設置檢修間，將潛水排污泵、閥門的檢修在地坪下的檢修間進行，同時連同格柵間與檢修間，既減少了地坪吊裝孔的數量，又不影響設備檢修。檢修間的布置詳見圖2、圖3。

4 結束語

黃河路全地下式污水泵站通過設備選型、增設檢修間的設計，在滿足泵站功能的前提下，最大程度地減小對周圍環境的影響，為類似的工程項目提供了參考。

[1]尉建松，粉碎性格柵機在排污泵站中的應用[J]，科技與企業，2014年（14）.

[2]吳文波，新型全地埋式污水泵站與傳統泵站綜合比較[J]，中國給水排水，2005年8月.