污水泵站的設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理要點(diǎn)

周志陽(yáng)

（浙江利歐環(huán)境科技有限公司，浙江 臺(tái)州 317500）

污水泵站的設(shè)計(jì)及運(yùn)行管理要點(diǎn)

周志陽(yáng)

（浙江利歐環(huán)境科技有限公司，浙江 臺(tái)州 317500）

作為城市的一項(xiàng)基礎(chǔ)建設(shè)設(shè)施，污水泵站在維系城市系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，以及環(huán)境污染的治理等方面發(fā)揮著關(guān)鍵性作用，系統(tǒng)的完善與否直接關(guān)乎經(jīng)濟(jì)社會(huì)的健康高效發(fā)展進(jìn)程。對(duì)此，本文以海口市桂林洋經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)一號(hào)污水泵站為例，探討在污水泵站的設(shè)計(jì)過(guò)程中的設(shè)計(jì)原則以及具體實(shí)施設(shè)計(jì)策略、日常運(yùn)行管理要點(diǎn)等，以求進(jìn)一步提升污水泵站的處理性能，對(duì)于具體的工程實(shí)踐具有一定的借鑒意義。

污水泵站；設(shè)計(jì)；運(yùn)行管理

1.污水泵站情況概述

位于海口市桂林洋開(kāi)發(fā)區(qū)的一號(hào)污水泵站，在桂林洋區(qū)污水處理系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的輸送作用，隸屬于開(kāi)發(fā)區(qū)污水處理廠工程。本工程于2011年投入運(yùn)行，占地1200m2，污水泵站設(shè)計(jì)處理污水指標(biāo)為350L/s，工程造價(jià)達(dá)784萬(wàn)。該污水泵站的合理化設(shè)計(jì)使得其處理性能得到有效保障，堪稱現(xiàn)代化中小型泵站的設(shè)計(jì)典范，具有如下特點(diǎn)：首先，泵站的設(shè)計(jì)布局合理，前期的工程預(yù)算合理且能夠保障規(guī)范化施工；其次，泵站所涉及的控制系統(tǒng)及設(shè)備通過(guò)正常渠道采購(gòu)性能優(yōu)良的產(chǎn)品，后期工藝設(shè)計(jì)流程高效科學(xué)；最后，該工程采取高效化、自動(dòng)化運(yùn)行管理系統(tǒng)，在減少工程管理成本的同時(shí)，極大地提升整個(gè)污水處理系統(tǒng)的應(yīng)用性能。

2.設(shè)計(jì)原則

參考海口桂林洋經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)1號(hào)污水泵站系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可知高效化污水泵站的設(shè)計(jì)主要從合理規(guī)模、科學(xué)布局選址以及高性能的材料等方面得以保障。

2.1合理確定規(guī)模

在污水泵站的設(shè)計(jì)初期，在明確所在地域污水處理廠配套管網(wǎng)的處理需求的基礎(chǔ)上，首先確定污水泵站的設(shè)計(jì)規(guī)模。桂林洋區(qū)的一號(hào)泵站的設(shè)計(jì)初期對(duì)于所在區(qū)域污水處理規(guī)模做了細(xì)致調(diào)研，后根據(jù)城市發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)趨勢(shì)，有效地預(yù)估了后期很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)該泵站的處理需求，通過(guò)分期次施工，妥善解決了現(xiàn)階段以及未來(lái)該地域的污水輸送需求。因此，污水泵站規(guī)模的設(shè)計(jì)需綜合性考慮城市近、遠(yuǎn)兩期的污水處理需求，充分評(píng)估系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性能，對(duì)于較大的工程可分期施工投產(chǎn)，保障泵站近、遠(yuǎn)期污水處理性能。

2.2科學(xué)選擇地址與布局

作為一項(xiàng)重要的城市基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施，泵站的選址需依據(jù)城市市政管網(wǎng)的布局，結(jié)合當(dāng)?shù)爻鞘幸?guī)劃，確定有利于泵站設(shè)計(jì)工藝流程的選址布局。致力于使泵站的位置布局有利于發(fā)揮當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境效益，滿足城市的功能需求，盡量降低對(duì)于居民、環(huán)境的影響，同時(shí)也要充分衡量其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，在布局的設(shè)計(jì)上應(yīng)注重保障高效化的運(yùn)行管理以及后期維護(hù)。

2.3選擇合適材料

考慮到污水具有腐蝕破壞性，因此在泵站設(shè)計(jì)中主要材料應(yīng)側(cè)重于選用具有較強(qiáng)防腐性能以及質(zhì)量?jī)?yōu)良的材料，同時(shí)，在工程施工中也需對(duì)于所購(gòu)材料進(jìn)行腐蝕性實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，以保障污水泵站的正常處理性能。

3.具體實(shí)施設(shè)計(jì)策略

3.1泵站形式的選擇

鑒于泵站的規(guī)模與施工要求、配套管網(wǎng)的污水特性、地形及水文條件以及運(yùn)行管理要求的差異，污水泵站的形式可分為干式與濕式兩類：從結(jié)構(gòu)形式上看，濕式泵站布局較為簡(jiǎn)化；從投資費(fèi)用上看，濕式泵站造價(jià)也較低，而且濕式泵站對(duì)于惡劣環(huán)境條件下的應(yīng)用性能較好，抗腐蝕性能強(qiáng)等特性也使得濕式泵站的應(yīng)用逐漸普及。干式泵站突出優(yōu)勢(shì)是檢修及后期維護(hù)便捷，在實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，依據(jù)設(shè)計(jì)要求，選取合理化泵房形式。

3.2水泵選型

作為污水泵站的關(guān)鍵輸送性設(shè)備，水泵的性能關(guān)乎整個(gè)污水泵站實(shí)際運(yùn)行性能，在水泵的選擇上，以及泵站的形式、規(guī)模、輸水量、揚(yáng)程等要求以及水質(zhì)特性等合理選擇水泵形式，考慮到運(yùn)行管理以及維護(hù)的便捷，宜配備同類型2～8臺(tái)水泵，同時(shí)根據(jù)泵站的實(shí)際運(yùn)行需要配備一定數(shù)量的備用泵。由于污水泵大多采用并聯(lián)形式運(yùn)行，因此對(duì)于所選水泵需進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行工況性能測(cè)試，分析運(yùn)行曲線，測(cè)試并聯(lián)運(yùn)行工況點(diǎn)是否滿足其高效運(yùn)行區(qū)，使所選水泵類型得以保障泵站處理性能。

3.3格柵設(shè)計(jì)及運(yùn)行

首先依據(jù)泵站污水處理要求選取合理化格柵，主要包括細(xì)型格柵（間距＜20mm）、粗型格柵（間距20mm）兩大類，通常污水處理廠所配泵站大多應(yīng)用粗格柵形式。格柵運(yùn)行時(shí)依據(jù)所處位置的水位高差，不斷調(diào)整其運(yùn)行與中斷，因此設(shè)計(jì)過(guò)程中格柵兩邊需配備較高精度的液位計(jì)，當(dāng)高差大于0.2m時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)格柵排渣。

3.4通風(fēng)設(shè)計(jì)

在實(shí)際運(yùn)行中，由于泵房以及格柵內(nèi)易生成污染性廢氣，需注重泵站內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以進(jìn)一步降低對(duì)于運(yùn)行管理人員以及環(huán)境的影響，一般自然通風(fēng)應(yīng)用比較多，同時(shí)亦可采用效率較高且維護(hù)便利的植物液除臭設(shè)計(jì)，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較好。

3.5集水池設(shè)計(jì)

作為泵站重要儲(chǔ)水設(shè)備，集水池的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足泵站連續(xù)進(jìn)水且水量變化較大的需求，設(shè)計(jì)中控制其容水量在滿足主要設(shè)備安裝需求的基礎(chǔ)之上，選定合適的容積以有效適應(yīng)水量變化：在開(kāi)停次數(shù)＜6次/h時(shí)控制其容積大于最大單體水泵5分鐘設(shè)計(jì)輸水體積，結(jié)合工程經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要求，最終設(shè)計(jì)合適集水池。

3.6反沖洗管系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為避免污水中腐蝕性雜質(zhì)對(duì)于泵站以及管路使用壽命的影響，需對(duì)于泵站集水池位置配備反沖洗管系統(tǒng)。其工作原理為，利用布置于集水池中的管路，將污水通過(guò)水泵的輸送作用返回集水池，起到一定的沖洗作用，在設(shè)計(jì)過(guò)程中注重集水池中布管的均勻性，反沖洗管道管材較宜選用抗腐蝕型、抗老化材料。

3.7消防及防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)

消防及防雷系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于提升污水泵站抗擊惡劣環(huán)境以及突發(fā)安全事故下能夠保障正常運(yùn)轉(zhuǎn)的能力起著關(guān)鍵性作用，有利于系統(tǒng)的可靠性能提升。在工程設(shè)計(jì)階段，需針對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境條件特性，對(duì)于泵站內(nèi)配電設(shè)備以及關(guān)鍵性泵房做相應(yīng)的防雷設(shè)計(jì)，對(duì)于配電設(shè)備做接地處理，合理布局消防設(shè)施如滅火栓、消防卷簾等。

4.日常運(yùn)行管理要點(diǎn)

4.1節(jié)能運(yùn)行方案

在泵的特定的運(yùn)行工況下，均對(duì)應(yīng)特定的Q—η曲線，在不同的額定轉(zhuǎn)速下，其運(yùn)行性能曲線均存在莫一段高效性能區(qū)，單臺(tái)泵以及兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)性能曲線以及不同運(yùn)行工況下相對(duì)應(yīng)的高效性能段如圖1、圖2所示。

系統(tǒng)的節(jié)能運(yùn)行要求泵工作在高效性能段，因此，在單臺(tái)泵運(yùn)行時(shí)，在啟動(dòng)過(guò)程中，優(yōu)先設(shè)定其轉(zhuǎn)速位于額定轉(zhuǎn)速的0.6以降低啟動(dòng)電流，通過(guò)計(jì)算可獲得該泵所在管路的運(yùn)行性能曲線：He=△H+SQ2，繪制于坐標(biāo)圖中，通過(guò)其與水流量的交匯點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速nQe，查得該工況下系統(tǒng)效率ηQe，從而可對(duì)于該工況點(diǎn)是否處于高效區(qū)做出判斷；對(duì)于兩臺(tái)泵并聯(lián)運(yùn)行的情況，首先是按前面所述運(yùn)行策略將第一臺(tái)泵調(diào)整至高效區(qū)運(yùn)行，考慮到實(shí)際運(yùn)行時(shí)泵流量往往會(huì)小于來(lái)流水流量，引起池中液位上升直到達(dá)到與之并聯(lián)泵的啟動(dòng)液位，首先按額定轉(zhuǎn)速的0.6啟動(dòng)運(yùn)行并聯(lián)泵，亦可計(jì)算得到該并聯(lián)泵的性能曲線，其與管路特性曲線的He=△H+SQ2的交匯點(diǎn)即為該工況下泵的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)，其節(jié)能運(yùn)行的控制主要控制其整體軸功率∑ωiPi在滿足所需流量條件下達(dá)到最小，通過(guò)對(duì)泵調(diào)速后其穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)為轉(zhuǎn)速n2下的穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)F，并聯(lián)泵運(yùn)行情況下當(dāng)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)均能夠保障每臺(tái)泵都在高效區(qū)運(yùn)行時(shí)則可由得到各泵最佳流量控制值。

4.2日常管理經(jīng)驗(yàn)

4.2.1考慮技術(shù)改造致力于運(yùn)行效率提升

在現(xiàn)有運(yùn)行條件下，回轉(zhuǎn)式機(jī)械格柵機(jī)的運(yùn)行控制大部分又人為操作完成，不僅造成人力成本上升，同時(shí)對(duì)于控制精度也難以保證，因此，可考慮通過(guò)技術(shù)改造在現(xiàn)有格柵機(jī)基礎(chǔ)上配置雙控時(shí)間繼電器等措施對(duì)格柵機(jī)的啟停、保護(hù)、聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；同時(shí)，對(duì)于液位計(jì)的配置方面，尚存在宜受環(huán)境干擾引起數(shù)據(jù)讀取存在偏差的情況，可考慮配備超聲波液位顯示儀表，利用超聲波技術(shù)對(duì)于實(shí)時(shí)液位精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)。

4.2.2提升設(shè)備基礎(chǔ)管理水平

在泵站日常運(yùn)行管理中，應(yīng)注重對(duì)于設(shè)備管理體系的優(yōu)化完善，對(duì)泵站內(nèi)相關(guān)關(guān)鍵性設(shè)備如泵、配電裝置、機(jī)械格柵、閥件等建立設(shè)備管理備案，根據(jù)應(yīng)用條件分配各設(shè)備責(zé)任到人，對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行、維護(hù)做針對(duì)性監(jiān)測(cè)與備案；同時(shí)注重運(yùn)行管理員工的技能培訓(xùn)，使其對(duì)污水泵站運(yùn)行系統(tǒng)有完整的了解，對(duì)于設(shè)備的運(yùn)行監(jiān)測(cè)以及日常保養(yǎng)的操作要求應(yīng)用于具體工作崗位，進(jìn)一步提高設(shè)備運(yùn)行管理水平，同時(shí)制定相關(guān)量化考核標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合對(duì)內(nèi)、對(duì)外的技術(shù)交流與實(shí)踐，不斷提升業(yè)務(wù)技能。

［1］中華人民共和國(guó)水利部.泵站設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50265-2010）/中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)［M］.北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2011.

［2］北京市政工程設(shè)計(jì)研究總院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)（第五冊(cè)城鎮(zhèn)排水）（第二版）［M］.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2004.

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