珠江三角洲某中小型污水提升泵站設計方案

朱志華 陳 宏

隨著國家對環境保護、污染治理的大力投資,珠江三角洲地區的污水收集系統、處理系統日臻完善,同時,城市規模的不斷擴大使市政綜合管線不斷增容,污水收集管道埋設深度不斷加大。為降低工程造價和減小施工難度,污水提升泵站的建設是必要的。

1 工程概況

設計泵站位于珠江三角洲地區某市,原地貌屬剝蝕殘丘地貌,地形復雜;現場區經挖山填坑后較為平整,局部仍殘留山體;地面以下2 m～10 m深范圍廣泛分布人工填土層及淤泥層,結構松散,層厚不均,淤泥呈流塑～軟塑狀,地基承載力極低。

2 泵房形式

泵房形式取決于泵站性質、建設規模、選用的泵型與臺數、進出水管渠的深度與方位、出水壓力與接納泵站出水的條件、施工方法、管理水平,以及地形、水文地質等諸多因素。因地制宜的從設計、施工、管理、造價各方面綜合分析,設計泵站采用濕式、合建式、圓形、自灌式及半地下式泵房。

3 工藝流程

工藝流程見圖1。

4 泵站計算

4.1 技術參數

1)污水收集管道終端污水流量200 L/s;2)進水管管內底高高程為-5.0 m,管徑600,充滿度0.75;3)出水管提升后的水面高程為1.0 m,經300 m管長至處理構筑物;4)泵房地面高程3.0 m。

4.2 計算參數

1)考慮3臺水泵(1臺備用),每臺水泵的容量為 200/2=100 L/s。2)集水池容積相當于1臺泵 6 min的容量,W=100×60×6/1 000=36 m3,有效水深取 2 m,則面積為 18 m2。3)集水池正常工作水位與所需提升經常高水位之間的高差為:1-(-5+0.6×0.75-0.1-1.0)=6.65 m(經過格柵的水頭損失為0.1 m,集水池正常水深按1 m計)。4)出水管管線水頭損失:泵站外管線水頭損失為:[300+1-(-5)+0.9]×8.93/1 000×1.3=3.56 m。泵站內管線水頭損失設為1.5 m,考慮安全水頭0.5 m,則水泵總揚程:H=1.5+3.56+6.65+0.5=12.21 m。選用200QW360-15-30型潛污泵,兩備一用,每臺Q=100 L/s,H=15 m。對水泵總揚程核算:H=12.06(不再加安全水頭),故選用200QW360-15-30型潛污泵是合適的。

5 單體設計

5.1 進水交匯井

進水交匯井的作用是匯合不同方向來水,盡量保持正向進入集水池。進水交匯井采用鋼筋混凝土結構,為減少集水池沉泥容積,需沉底0.6 m～1.0 m,并設置事故排出的管道及閘門,排放須取得當地衛生監督機關同意。

5.2 進水閘門井

進水閘門井的作用是截斷進水,為機組的安裝檢修、集水池的清池挖泥提供方便。進水閘門井采用鋼筋混凝土結構,提板式鑄鐵閘門,配用手電兩用啟閉機。

5.3 格柵間

格柵的作用是攔截進水中大于格柵間隙中的污雜物,保護水泵的正常工作。為了保障工人安全和避免臭氣從傳統格柵上方開放孔口逸出,采用粉碎型格柵除污機,將木頭、布片、易拉罐殼等物質粉碎成一定粒徑,使污水中的柵渣不需要打撈就能順水流被水泵提升。

根據潛污泵的流道大小合理選擇粉碎型格柵除污機的柵條間距,對于過水格柵為轉動式的破碎機,中型泵前選擇8 mm～10 mm的間距,可保證粉碎后的雜質能順利提升。為防止掉渣,格柵安裝傾斜角度為60°。進水管底與柵前流道應有0.5 m以上的跌水,以彌補過柵水頭損失。

5.4 集水池

集水池采用半封閉形式,閘門及格柵處敞開,其余部分加頂板封閉,以減少污染,敞開部分設欄桿及活動鋼格板,確保安全。

集水池寬度由水泵組并列橫向布置確定,水位須考慮水泵的最低水位及進水管的最高水位。水泵運行時必須控制淹沒深度,不得低于最低水位,以免產生氣蝕現象。

集水池最高水位按進水管設計充滿度的水位,有效水深為最高水位與最低水位的差值,池板底標高=最高水位-有效水深-最小水深-水泵基礎安裝高度。

為防止進水管的來水直接沖入泵房集水窩,將氣泡帶入泵中并發生氣蝕,可設置閘門,保證進水的穩定和均勻。泵房剖面圖見圖2。

5.5 選泵

設計水量、水泵全揚程。

污水泵站設計流量按最大日、最大時流量計算,并以進水管最大充滿度的設計流量為準;泵的揚程不小于吸水地形高度、壓水地形高度、吸水管水頭損失及出水管水頭損失之和。

5.6 附屬建筑及注意事項

1)為了管理方便及保護設備,在地上布置格柵間、出水閥門間、泵室、配電間和值班室,各房間相應布置在地下構筑物上。在泵室、格柵間、閥門間設置電動葫蘆,便于設備的安裝及檢修,建筑物的凈高考慮設備起吊的需要,需不小于4.0 m。

2)依據GB 50014-2006室外排水規范,格柵間須安裝有害氣體自動探測報警裝置;考慮除渣機外運斗車的需要,格柵間須留有操作的場地;為了沖洗格柵及保證清潔的需要,格柵間須布置沖洗龍頭。

3)考慮污水中的雜物會在集水池的死角沉積或發酵,可從出水管道上接一根DN50的清渣反沖管道,在水泵抽排污水時,同時部分水流反沖洗集水池。

6 主要施工方案

6.1 地基處理

依據地質勘察報告,進行泵房地基計算,結合本地區同類工程施工經驗,采用水泥深層攪拌樁進行加固處理。

水泥深層攪拌樁樁徑500,樁距為1.0 m～1.2 m,樁長為3.0 m～10 m,水泥摻入比控制在15%左右,樁頂設1.0 m厚中粗砂墊層。

6.2 沉井施工

根據設計井壁形式,沉井分3次制作,1次下沉。具體施工步驟為:1)布設深井、水泥攪拌樁止水帷幕;2)灌注樁支護開挖基坑、壓密注漿;3)鋪設墊層、安裝墊架;4)制作底節、第二節沉井;5)拆除墊架、模板、挖土下沉到設計標高;6)沉井封底、澆筑鋼筋混凝土底板;7)制作第三節沉井;8)上部結構主體;9)附屬工程。

7 結語

由于污水泵站的實施直接影響到人民生活,設計時可參考本地區同類工程成功的設計和施工經驗、詳細了解設備的性能、有關設計規范、法規要求及主管部門的意見等,并推廣新工藝、新設備、新材料,盡量創造良好的社會效益、環保效益和經濟效益等。

[1] GB/T 50265-97,泵站設計規范[S].

[2] 給排水設計手冊[M].第2版.北京:中國建筑工業出版社,2007.

[3] 李偉波,章姚波,黃強煒.室外排水管道工程設計與探討[J].山西建筑,2008,34(33):198-199.