居家橋雨水泵站旱流截污改造工程實(shí)例介紹

張曉方

（上海浦東工程建設(shè)管理有限公司，上海市 201210）

0 引言

為改善黃浦江水質(zhì)，上海市利用世界銀行貸款，2002年委托上海市排水公司在全市開展合流污水二期治理工程，其中包括在浦東地區(qū)沿黃浦江的耀華、白蓮涇、塘橋、六里橋、張家浜、陸家渡、其昌棧、涇東、涇西、居家橋、滬東等十一座雨水泵站內(nèi)增設(shè)旱流污水截污納管設(shè)施。2004年居家橋雨水泵站內(nèi)完成旱流截污設(shè)施建設(shè)，但僅是就近接入附近道路市政污水管道，而未考慮接入的市政污水管道的實(shí)際排水能力。由于浦東新區(qū)沿黃埔江市政污水管道往往處于各個(gè)污水支線末梢，管徑較小（多為DN300、DN400），僅滿足沿線居民、企業(yè)正常污水排放，沒有能力接納旱流截污設(shè)施的污水集中納入，旱流截污泵開啟時(shí)下游污水管線發(fā)生排水不暢和污水冒溢現(xiàn)象[1,2]。

1 工程概況

居家橋雨水泵站旱流截污配泵2臺（一用一備），單泵日排放能力3.0萬t/d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過下游市政污水管道排水能力。本次對居家橋雨水泵站旱流截污設(shè)施進(jìn)行改造，徹底解決居家橋雨水泵站旱流截污出水不暢的問題，將大量減少排入黃浦江的污水量，為保護(hù)上海的水環(huán)境作出貢獻(xiàn)。

2 旱流截污規(guī)模的確定

2004年居家橋雨水泵站旱流截污設(shè)施規(guī)模是依據(jù)每天放江量確定，約3.7萬t/d。由于受限于下游市政污水管網(wǎng)排水能力，下游污水管道的實(shí)際排水能力是本次工程的關(guān)鍵依據(jù)。居家橋路（博山東路～張揚(yáng)路）污水管為Φ800，管道的通水能力為3.0萬m3/d，理論上Φ800污水管能滿足居家橋雨水泵站旱流截污的集中排放。但下游污水管道沿途經(jīng)過多處倒虹，標(biāo)高有起伏，造成居家橋污水管道實(shí)際過水能力與理論計(jì)算值偏差較大。

為獲得可靠建設(shè)依據(jù)，2010年7月13日～7月16日有關(guān)部門組織了通水試驗(yàn)，考察下游管道的實(shí)際過水能力，通過試驗(yàn)取得下游污水管道通水能力詳實(shí)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)、資料。

（1）根據(jù)地質(zhì)勘察資料和試驗(yàn)結(jié)果確定地基各土層初始的厚度、壓縮模量等土層參數(shù)，地基的計(jì)算深度取地質(zhì)勘察深度。根據(jù)地質(zhì)勘察資料提供的土層參數(shù)。

（2）根據(jù)地基各土層的厚度、壓縮模量等參數(shù)建立有限元模型，計(jì)算深基坑周邊重要部位的位移值。

2.1 試驗(yàn)方法

沿居家橋路自南向北敷設(shè)有居家橋雨水泵站進(jìn)水總管，管徑為Φ2 400，沿居家橋路自北向南敷設(shè)有Φ600～Φ800污水收集管。通水試驗(yàn)需要安全、可靠、便于獲取又經(jīng)濟(jì)的水源，經(jīng)綜合考慮，擬從居家橋路Φ2 400雨水總管內(nèi)抽取雨水，經(jīng)泵提升、計(jì)量后排入居家橋污水收集管內(nèi)，以獲得居家橋路污水收集管實(shí)際排水能力，見圖1。

2.2 試驗(yàn)地點(diǎn)

通水試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)置在居家橋路、博山東路路口以南200 m左右，該處雨水窨井距離污水窨井較近，便于實(shí)施通水試驗(yàn)，通水試驗(yàn)期間對交通影響較小。試驗(yàn)地點(diǎn)雨水管徑為Φ2 400，污水管道管徑為Φ800，試驗(yàn)需占用道路中心線東、西兩側(cè)各一根機(jī)動(dòng)車道，見圖2。

圖1 通水試驗(yàn)方案示意圖（單位:mm）

圖2 通水試驗(yàn)平面位置圖（單位:mm）

2.3 封堵頭子

在試驗(yàn)之前，用Φ800的封堵頭子將居家橋路污水管道（博山路-浦東大道段）封堵，封堵壓力值為600 Pa左右，每天對封堵區(qū)域進(jìn)行壓力測試，防止氣壓泄露。

2.4 試驗(yàn)步驟

試驗(yàn)前，首先聯(lián)系有關(guān)部門控制居家橋雨水泵站排水量，以保證雨水干管水位較高，有充足的水源。調(diào)水泵安裝在雨水窨井內(nèi)，將雨水直接抽送入污水管道內(nèi)。采用潛水軸流泵一臺Q=1 008 m3/h，H=8.5 m，P=37 kW。采用100 kW柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電，用DN450的電子流量計(jì)對調(diào)水流量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，從而得出確切的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（流量數(shù)據(jù)見附表中說明）。每隔半小時(shí)或1 h對污水管道水位高度進(jìn)行測量，連續(xù)4 d（2010年7月13日 ～7月 16日）進(jìn)行5～6 h不間斷測試。實(shí)測流量為980 m3/h左右，基本符合建設(shè)要求。從測量結(jié)果看，污水管道的最高水位保持在路面以下40～50 cm左右，且從博山東路至楊高中路段沒有冒溢現(xiàn)象出現(xiàn)。

2.5 試驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，當(dāng)Q=272 L/s（試驗(yàn)水泵瞬時(shí)流量，合980 m3/h）時(shí)，下游污水管不冒溢，但污水管道壅水高度達(dá)1.85 m，壅水最高處距離地面約0.4～0.5 m，見表 1。

表1 通水試驗(yàn)流量統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)通水試驗(yàn)，居家橋路（博山東路-張揚(yáng)路）Φ800污水管道最大能接入的瞬時(shí)污水量為272 L/s，此時(shí)下游污水管道壅水高度達(dá)1.85 m，壅水最高處距離地面約0.4～0.5 m左右，會影響居家橋路（博山路-張楊路）兩側(cè)居住小區(qū)的污水排水。故本次建設(shè)考慮在兩側(cè)小區(qū)排水高峰期間，旱流截污泵不啟動(dòng)；在兩側(cè)小區(qū)排水低峰期間，開啟旱流截污泵。這樣，旱流截污泵每天運(yùn)行時(shí)間約為20 h，折合每天排放污水量為2.0萬m3/d。

綜合上述因素，考慮到隨著居家橋地區(qū)雨污水分流工作的不斷完善，混入雨水泵站的旱流污水是逐次減少的，故本次居家橋雨水泵站旱流截污水量采用1.5萬t/d。

3 現(xiàn)場條件

居家橋雨水泵站位于居家橋路最北端，臨近黃浦江，泵站為居家橋地區(qū)服務(wù)，該系統(tǒng)北起浦東大道，南至楊高中路，西自羅山路，東至居家橋路，面積約300 hm2，整個(gè)系統(tǒng)雨水采用強(qiáng)排，泵站規(guī)模為14.5 m3/s，雨水經(jīng)提升后向北排入黃浦江。泵站進(jìn)水總管沿居家橋路鋪設(shè)，為Φ2 400。泵站地坪標(biāo)高約4.0 m。旱流截污設(shè)施位于泵站東南角，兩層結(jié)構(gòu)，下部為污水泵站，上部為操作間。旱流截污出水管管徑為DN600，出泵站后向南沿居家橋路接入現(xiàn)有Φ600污水管。該管道出圍墻處上部建有金橋市政羅山地區(qū)環(huán)衛(wèi)道板房，為一層臨時(shí)房結(jié)構(gòu)，見圖3。

圖3 居家橋雨水泵站平面圖

4 旱流截污改造方案介紹

4.1 污水出路

通過詳細(xì)分析充水試驗(yàn)數(shù)據(jù)，擬自截污泵站起鋪設(shè)DN450專用壓力污水管道直接將截流污水送到居家橋路、博山東路口南段的Ф800污水管道（通水能力2.35萬m3/d），這樣既接入排水能力較大污水管又避免了2處倒虹管。故本次旱流截污污水經(jīng)提升后，通過壓力管一路向南接至居家橋、博山東路以南已建Φ800污水管道中。旱流截污壓力管采用離心澆鑄球墨鑄鐵管，在道路中心線東側(cè)約0.5～3.0 m機(jī)動(dòng)車道下敷設(shè)，淺埋，埋深約1.5 m左右。擬建旱流截污管走向示意見圖4。

圖4 擬建旱流截污管走向示意圖

4.2 污水泵選用

采用三臺防堵塞潛污泵，二用一備。根據(jù)出水阻力損失確定污水泵工藝參數(shù)：Q=104 L/s，H=17 m，N=37 kW。為盡力利用既有設(shè)施，已建旱流截污集水池、格柵及進(jìn)水閘門井等，確有問題，再研究改造。因受旱流截污集水池結(jié)構(gòu)所限，現(xiàn)有集水池內(nèi)只能安置2臺污水泵，備用泵需冷備用。因下游管道水位、水量變化較大，選用變頻控制柜（一拖二），這樣水泵流量、揚(yáng)程可調(diào)節(jié)幅度較大，并節(jié)省能源。

4.3 管位的選擇

居家橋居家橋路規(guī)劃紅線寬度以浦東大道為界，浦東大道以北為20 m，浦東大道以南為32 m。大部分已按紅線實(shí)施，機(jī)動(dòng)車道寬度14.0 m，兩側(cè)非機(jī)動(dòng)車道3.5 m。目前，機(jī)動(dòng)車道下敷設(shè)有雨水、污水、煤氣和信息管道，非機(jī)動(dòng)車道下還敷設(shè)有電力、給水等公用管道，見圖5。

圖5 擬建旱流截污管管位圖（單位:m）

4.4 對兩側(cè)小區(qū)污水排放的保證措施

居家橋雨水泵站旱流截污出水接入點(diǎn)位于博山東路以南約200 m處，旱流截污瞬時(shí)流量為208 L/s，為減少開泵期間對居家橋路（博山東路-張揚(yáng)路）兩側(cè)小區(qū)污水排放造成影響，采取以下措施：

（1）錯(cuò)峰開泵，在兩側(cè)小區(qū)排水高峰時(shí)段不開旱流截污泵；采用三泵，二用一備，加大旱流截污可調(diào)節(jié)流量寬度。

（2）旱流截污泵采用變頻控制，可根據(jù)下游污水量變化的情況，實(shí)現(xiàn)水泵流量和揚(yáng)程調(diào)節(jié)，并節(jié)約能耗。

5 除臭裝置

5.1 雨水泵站中惡臭氣體的生成

雨水泵站惡臭氣體產(chǎn)生的原因主要是排水管道內(nèi)部易形成厭氧條件，此時(shí)污水中的含氮、硫有機(jī)物會分解成為惡臭物質(zhì)，當(dāng)泵站設(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)行時(shí)會引起水流湍動(dòng)，從而使原來產(chǎn)生并溶解于污水中的惡臭物質(zhì)逸出進(jìn)人大氣，從而形成惡臭污染。大多數(shù)雨水泵站集水井密閉性不佳，集水井內(nèi)格柵除污機(jī)每天需要不間斷地清撈集水井內(nèi)垃圾，在清撈過程中散發(fā)臭氣。另外，泵房內(nèi)的泵機(jī)設(shè)備檢修期間在設(shè)備拆裝時(shí)也會瞬間從進(jìn)水管道中溢出高濃度的有害氣體。一般來說，泵站惡臭污染物的散發(fā)量取決于水中惡臭組分的性質(zhì)和濃度、水體溫度、湍動(dòng)程度和水面及敞開源附近的氣象擴(kuò)散條件。

5.2 雨水泵站中惡臭氣體的生成

目前在惡臭氣體的治理方法上，較多應(yīng)用的主要包括化學(xué)吸附、等離子體和微生物處理，這些方法各有其優(yōu)劣和合適的應(yīng)用場合。居家橋雨水泵站旱流截污采用氣相過濾技術(shù)，對泵站的空氣和排氣進(jìn)行凈化處理，改善內(nèi)部的工作環(huán)境，同時(shí)解決惡臭氣體排放超標(biāo)的問題。

5.3 氣相過濾除臭系統(tǒng)組成

氣相過濾除臭系統(tǒng)由三大部分組成，即：臭源密封部分、臭氣收集及輸送部分、氣相過濾處理及終排放部分。除臭裝置在縱向分成數(shù)個(gè)區(qū)域，自前而后分別是：密封臭源、臭氣收集輸送風(fēng)管、HDS（干式洗滌塔）、凈化氣體排出端。

5.4 臭源密封部分設(shè)計(jì)

對任何一個(gè)高效的惡臭控制和處理系統(tǒng)而言，臭源密封部分都是一個(gè)極為重要的關(guān)鍵要素，因?yàn)檫@一部分從源頭處決定了惡臭控制和處理系統(tǒng)的規(guī)模。同時(shí)，較好的臭源密封設(shè)計(jì)可以盡量臭氣的擴(kuò)散，有利于提高后續(xù)臭氣收集部分的工作效率。采用鋁合金結(jié)構(gòu)防火板對整個(gè)集水井井口上部空間作圍護(hù)密封，使經(jīng)集水口溢出的臭氣在這一空間中滯留并被HDS機(jī)組的進(jìn)風(fēng)口收集處理。收集風(fēng)管的選擇：采用不銹鋼方型風(fēng)管，風(fēng)管的收集口直接連接到圍護(hù)結(jié)構(gòu)上，按照收集的風(fēng)量和壓力在圍護(hù)結(jié)構(gòu)上開孔。

5.5 氣相過濾除臭系統(tǒng)效果

居家橋雨水泵站旱流截污設(shè)施選用氣相過濾除臭系統(tǒng)后，其惡臭污染物廠界標(biāo)準(zhǔn)滿足《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB14554-93的要求，無需進(jìn)行高空排放（不需要15m煙筒排放）。雨水泵站旱流截污在運(yùn)營期間，通過除臭設(shè)備處理，對周邊最近的居民住宅均滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3095-2012中二級標(biāo)準(zhǔn)及《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3096-2008中2類標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《上海市環(huán)境空氣質(zhì)量功能區(qū)劃》，居家橋雨水標(biāo)準(zhǔn)沿線區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量劃為二類區(qū)，污染物環(huán)境濃度限值執(zhí)行《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（TJ36-97）中“居住區(qū)大氣中有害物質(zhì)的最高容許濃度”及《居住區(qū)大氣中甲硫醇衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB18056-2000）。檢測結(jié)果見圖6。

圖6 檢測結(jié)果

6 結(jié)語

對存在混流的小區(qū)進(jìn)行徹底雨污水分流以提高污水納管率是一項(xiàng)長期、高投入、繁瑣的工作，因此為減少過渡期間通過雨水泵站排入河道的污水，在雨水泵站內(nèi)設(shè)置旱流截污設(shè)施可在較短時(shí)間內(nèi)大幅度提高污水納管率，有效避免污水排入河道。上海市浦東新區(qū)居家橋雨水泵站位于黃浦江邊，為避免污染黃浦江，2004年居家橋雨水泵站內(nèi)完成旱流截污設(shè)施建設(shè)，但與下游污水管網(wǎng)排水能力不匹配，造成旱流截污一直無法投用。本次實(shí)踐的成功，為黃浦江水質(zhì)的改善，上海城市管理水平的提升，做出了細(xì)節(jié)性的貢獻(xiàn)，這一拋磚引玉的工作，希望能為以后的雨污水排放提供基礎(chǔ)性的借鑒。

[1]上海浦東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司.浦東新區(qū)排水管網(wǎng)現(xiàn)狀圖集－金橋功能區(qū)分冊[Z].2009.

[2]上海浦東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司.居家橋雨水泵站旱流截污設(shè)施改造工程可行性研究[Z].2011.