居家橋雨水泵站旱流截污改造工程實例介紹

張曉方

（上海浦東工程建設管理有限公司，上海市 201210）

0 引言

為改善黃浦江水質，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增設旱流污水截污納管設施。2004年居家橋雨水泵站內完成旱流截污設施建設，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際排水能力。由于浦東新區沿黃埔江市政污水管道往往處于各個污水支線末梢，管徑較小（多為DN300、DN400），僅滿足沿線居民、企業正常污水排放，沒有能力接納旱流截污設施的污水集中納入，旱流截污泵開啟時下游污水管線發生排水不暢和污水冒溢現象[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，遠遠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施進行改造，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，為保護上海的水環境作出貢獻。

2 旱流截污規模的確定

2004年居家橋雨水泵站旱流截污設施規模是依據每天放江量確定，約3.7萬t/d。由于受限于下游市政污水管網排水能力，下游污水管道的實際排水能力是本次工程的關鍵依據。居家橋路（博山東路～張揚路）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過多處倒虹，標高有起伏，造成居家橋污水管道實際過水能力與理論計算值偏差較大。

為獲得可靠建設依據，2010年7月13日～7月16日有關部門組織了通水試驗，考察下游管道的實際過水能力，通過試驗取得下游污水管道通水能力詳實的現場數據、資料。

（1）根據地質勘察資料和試驗結果確定地基各土層初始的厚度、壓縮模量等土層參數，地基的計算深度取地質勘察深度。根據地質勘察資料提供的土層參數。

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

2.1 試驗方法

沿居家橋路自南向北敷設有居家橋雨水泵站進水總管，管徑為Φ2 400，沿居家橋路自北向南敷設有Φ600～Φ800污水收集管。通水試驗需要安全、可靠、便于獲取又經濟的水源，經綜合考慮，擬從居家橋路Φ2 400雨水總管內抽取雨水，經泵提升、計量后排入居家橋污水收集管內，以獲得居家橋路污水收集管實際排水能力，見圖1。

2.2 試驗地點

通水試驗地點設置在居家橋路、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，便于實施通水試驗，通水試驗期間對交通影響較小。試驗地點雨水管徑為Φ2 400，污水管道管徑為Φ800，試驗需占用道路中心線東、西兩側各一根機動車道，見圖2。

圖1 通水試驗方案示意圖（單位:mm）

圖2 通水試驗平面位置圖（單位:mm）

2.3 封堵頭子

在試驗之前，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，每天對封堵區域進行壓力測試，防止氣壓泄露。

2.4 試驗步驟

試驗前，首先聯系有關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。調水泵安裝在雨水窨井內，將雨水直接抽送入污水管道內。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柴油發電機發電，用DN450的電子流量計對調水流量進行統計，從而得出確切的統計數據（流量數據見附表中說明）。每隔半小時或1 h對污水管道水位高度進行測量，連續4 d（2010年7月13日 ～7月 16日）進行5～6 h不間斷測試。實測流量為980 m3/h左右，基本符合建設要求。從測量結果看，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象出現。

2.5 試驗結論

根據試驗結果，當Q=272 L/s（試驗水泵瞬時流量，合980 m3/h）時，下游污水管不冒溢，但污水管道壅水高度達1.85 m，壅水最高處距離地面約0.4～0.5 m，見表 1。

表1 通水試驗流量統計表

根據通水試驗，居家橋路（博山東路-張揚路）Φ800污水管道最大能接入的瞬時污水量為272 L/s，此時下游污水管道壅水高度達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）兩側居住小區的污水排水。故本次建設考慮在兩側小區排水高峰期間，旱流截污泵不啟動；在兩側小區排水低峰期間，開啟旱流截污泵。這樣，旱流截污泵每天運行時間約為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，泵站為居家橋地區服務，該系統北起浦東大道，南至楊高中路，西自羅山路，東至居家橋路，面積約300 hm2，整個系統雨水采用強排，泵站規模為14.5 m3/s，雨水經提升后向北排入黃浦江。泵站進水總管沿居家橋路鋪設，為Φ2 400。泵站地坪標高約4.0 m。旱流截污設施位于泵站東南角，兩層結構，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有Φ600污水管。該管道出圍墻處上部建有金橋市政羅山地區環衛道板房，為一層臨時房結構，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

通過詳細分析充水試驗數據，擬自截污泵站起鋪設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，在道路中心線東側約0.5～3.0 m機動車道下敷設，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。根據出水阻力損失確定污水泵工藝參數：Q=104 L/s，H=17 m，N=37 kW。為盡力利用既有設施，已建旱流截污集水池、格柵及進水閘門井等，確有問題，再研究改造。因受旱流截污集水池結構所限，現有集水池內只能安置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、揚程可調節幅度較大，并節省能源。

4.3 管位的選擇

居家橋居家橋路規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。大部分已按紅線實施，機動車道寬度14.0 m，兩側非機動車道3.5 m。目前，機動車道下敷設有雨水、污水、煤氣和信息管道，非機動車道下還敷設有電力、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 對兩側小區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位于博山東路以南約200 m處，旱流截污瞬時流量為208 L/s，為減少開泵期間對居家橋路（博山東路-張揚路）兩側小區污水排放造成影響，采取以下措施：

（1）錯峰開泵，在兩側小區排水高峰時段不開旱流截污泵；采用三泵，二用一備，加大旱流截污可調節流量寬度。

（2）旱流截污泵采用變頻控制，可根據下游污水量變化的情況，實現水泵流量和揚程調節，并節約能耗。

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生的原因主要是排水管道內部易形成厭氧條件，此時污水中的含氮、硫有機物會分解成為惡臭物質，當泵站設備啟動、運行時會引起水流湍動，從而使原來產生并溶解于污水中的惡臭物質逸出進人大氣，從而形成惡臭污染。大多數雨水泵站集水井密閉性不佳，集水井內格柵除污機每天需要不間斷地清撈集水井內垃圾，在清撈過程中散發臭氣。另外，泵房內的泵機設備檢修期間在設備拆裝時也會瞬間從進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量取決于水中惡臭組分的性質和濃度、水體溫度、湍動程度和水面及敞開源附近的氣象擴散條件。

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，較多應用的主要包括化學吸附、等離子體和微生物處理，這些方法各有其優劣和合適的應用場合。居家橋雨水泵站旱流截污采用氣相過濾技術，對泵站的空氣和排氣進行凈化處理，改善內部的工作環境，同時解決惡臭氣體排放超標的問題。

5.3 氣相過濾除臭系統組成

氣相過濾除臭系統由三大部分組成，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個區域，自前而后分別是：密封臭源、臭氣收集輸送風管、HDS（干式洗滌塔）、凈化氣體排出端。

5.4 臭源密封部分設計

對任何一個高效的惡臭控制和處理系統而言，臭源密封部分都是一個極為重要的關鍵要素，因為這一部分從源頭處決定了惡臭控制和處理系統的規模。同時，較好的臭源密封設計可以盡量臭氣的擴散，有利于提高后續臭氣收集部分的工作效率。采用鋁合金結構防火板對整個集水井井口上部空間作圍護密封，使經集水口溢出的臭氣在這一空間中滯留并被HDS機組的進風口收集處理。收集風管的選擇：采用不銹鋼方型風管，風管的收集口直接連接到圍護結構上，按照收集的風量和壓力在圍護結構上開孔。

5.5 氣相過濾除臭系統效果

居家橋雨水泵站旱流截污設施選用氣相過濾除臭系統后，其惡臭污染物廠界標準滿足《惡臭污染物排放標準》GB14554-93的要求，無需進行高空排放（不需要15m煙筒排放）。雨水泵站旱流截污在運營期間，通過除臭設備處理，對周邊最近的居民住宅均滿足《環境空氣質量標準》GB3095-2012中二級標準及《聲環境質量標準》GB3096-2008中2類標準。根據《上海市環境空氣質量功能區劃》，居家橋雨水標準沿線區域環境空氣質量劃為二類區，污染物環境濃度限值執行《工業企業設計衛生標準》（TJ36-97）中“居住區大氣中有害物質的最高容許濃度”及《居住區大氣中甲硫醇衛生標準》（GB18056-2000）。檢測結果見圖6。

圖6 檢測結果

6 結語

對存在混流的小區進行徹底雨污水分流以提高污水納管率是一項長期、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，在雨水泵站內設置旱流截污設施可在較短時間內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完成旱流截污設施建設，但與下游污水管網排水能力不匹配，造成旱流截污一直無法投用。本次實踐的成功，為黃浦江水質的改善，上海城市管理水平的提升，做出了細節性的貢獻，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性的借鑒。

[1]上海浦東建筑設計研究院有限公司.浦東新區排水管網現狀圖集－金橋功能區分冊[Z].2009.

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