污水泵站消除回流現(xiàn)象的探討

胡偉 胡凌云

【摘要】針對(duì)客車(chē)廠污水泵站存在污水回流現(xiàn)象，提出利用添設(shè)堰墻來(lái)消除這一現(xiàn)象，從而達(dá)到降低管線的氣阻壓力，提高水泵工作效率。

【關(guān)鍵詞】污水泵站 回流現(xiàn)象

1背景資料

（1）簡(jiǎn)介：客車(chē)廠泵站主要是收集上游苗圃泵站的污水及沿線的納管水，通過(guò)提升采用高位井形式出水。該泵站能夠通過(guò)對(duì)出水堰門(mén)的調(diào)節(jié)來(lái)控制出水的方向，一路通過(guò)D800壓力管線流向下游屬于一污系統(tǒng)的武林門(mén)泵站，另一路通過(guò)D800壓力管線流向下游屬于三污系統(tǒng)的蔣村泵站。（2）水泵基本技術(shù)參數(shù)：水泵型號(hào)：WQ1450-9-55，提升揚(yáng)程：H=9米，單臺(tái)流量：Q=1450（ｍ3/h），單臺(tái)水泵功率：P=55kW。（3）開(kāi)泵形式：三開(kāi)一備。（4）壓力管線基本參數(shù)：此壓力管線主要針對(duì)客車(chē)廠泵站至蔣村泵站中間的污水輸送，管線總長(zhǎng)約為1.07公里，管徑D800，管線之間有兩個(gè)口徑為D200排氣閥。

2提出問(wèn)題

該泵站從2000年開(kāi)始投入運(yùn)行，污水送往一污系統(tǒng)的武林門(mén)泵站。但遇到下雨天該管線就超負(fù)荷運(yùn)行，在壓力釋放井及天目山路郵政車(chē)輛廠附近低洼地區(qū)造成雨污水外溢，經(jīng)常接到投訴。之后蔣村泵站投入運(yùn)行，同時(shí)客車(chē)廠泵站至蔣村泵站的分流管線也已經(jīng)建成。于2006年4月開(kāi)始由客車(chē)廠泵站提升的污水流到一污系統(tǒng)的武林門(mén)泵站切向三污系統(tǒng)的蔣村泵站。

初期投入運(yùn)行的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)開(kāi)泵時(shí)高位井水位較高，大量的水通過(guò)高位井堰墻回流到前池，而且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)。當(dāng)時(shí)我們判斷問(wèn)題的原因可能是由于管道不通，但經(jīng)管網(wǎng)分公司對(duì)管線及排氣閥進(jìn)行檢查，并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。通過(guò)再次輸送試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)排氣閥排氣非常激烈，同時(shí)開(kāi)泵之后壓力釋放井出水較小，過(guò)了30分鐘后才能逐步大量出水。目前狀況是只要停泵時(shí)間一長(zhǎng)，重新開(kāi)泵后都會(huì)發(fā)生這樣的問(wèn)題。

該問(wèn)題不但影響了泵站正常提升量的合算，而且還影響了下游泵站納管水的統(tǒng)計(jì)量，更重要的是造成了該泵站能耗的大大浪費(fèi)。

3分析問(wèn)題

產(chǎn)生的原因是由于客車(chē)廠泵站上游來(lái)水達(dá)不到該壓力管線的正常連續(xù)輸水，因此就無(wú)法按設(shè)計(jì)要求運(yùn)行。我們通過(guò)對(duì)壓力管線斷面圖分析了解到該壓力管在停運(yùn)情況下空管率相當(dāng)高，特別是兩個(gè)過(guò)河倒虹管之間的壓力管線，基本處在空管當(dāng)中，兩個(gè)排氣閥無(wú)法正常完成排氣。如圖1所示。

經(jīng)初步測(cè)算從泵站出水管+2.60的管底標(biāo)高點(diǎn)開(kāi)始到一號(hào)橋上游最高變坡點(diǎn)+2.805的管底標(biāo)高結(jié)束，大約管線長(zhǎng)度為215米，空氣量約108立方米。而從一號(hào)橋下游最高變坡點(diǎn)+2.570的管底標(biāo)高開(kāi)始到二號(hào)橋上游最高變坡點(diǎn)+2.30管底標(biāo)高結(jié)束，管線長(zhǎng)度大約為582米，空氣量約292立方米。除去底部剩水約40立方米，剩下管內(nèi)空氣量約為252立方米。兩項(xiàng)合計(jì)共360立方米。

在泵站水泵運(yùn)行初期，前段的空氣108立方米十分容易從進(jìn)水口溢出。當(dāng)高位井水位高于+3.40米以上時(shí)，部分剩余空氣經(jīng)過(guò)一號(hào)橋上游D200排氣閥進(jìn)行排氣。但252立方米的空氣必需經(jīng)過(guò)一號(hào)橋下游D200排氣閥進(jìn)行排氣，由于排氣量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于排水量，在壓力管道內(nèi)形成較強(qiáng)的氣阻，水頭損失明顯增加，直接造成高位井水位高到+6.70米以上，通過(guò)高位井堰墻+6.70米回流到前池。

通過(guò)分析問(wèn)題，總結(jié)結(jié)論主要有以下兩點(diǎn)：（1）排水量不足，時(shí)停時(shí)開(kāi)不能滿足該壓力管正常運(yùn)行。（2）壓力管線在停運(yùn)過(guò)程中產(chǎn)生空管率較高，再一次輸水容易形成氣阻，影響正常排水。

從實(shí)際測(cè)量情況看，在沒(méi)有開(kāi)泵的時(shí)候，經(jīng)測(cè)量高位井里的液位標(biāo)高約為2.9m，當(dāng)開(kāi)啟一臺(tái)水泵時(shí)，高位井液位標(biāo)高為6.75m，運(yùn)行15分鐘后，高位井液位標(biāo)高穩(wěn)定在6.7m，井內(nèi)冒氣泡，泵池內(nèi)回流現(xiàn)象明顯，前池回流孔有水溢出；再經(jīng)過(guò)45分鐘，高位井液位標(biāo)高為6.65m，泵池恢復(fù)平靜，前池回流現(xiàn)象消失，管道正常大量出水，歷時(shí)1小時(shí)。當(dāng)開(kāi)兩臺(tái)水泵時(shí)，回流的水量更加大。

4解決問(wèn)題

（1）穩(wěn)定污水的排放量，滿足該壓力管的正常運(yùn)行。按目前水量情況分析這顯然是行不通的，因?yàn)樗康脑黾邮且坑脩?hù)增加用水量來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不確定性太大。（2）在二號(hào)橋上游再增加一個(gè)D200排氣閥。增加排氣閥后，能夠加大排氣量，使管內(nèi)空氣能夠迅速排出，效果會(huì)有，但不會(huì)很明顯。由于施工難度較大，同時(shí)會(huì)增加日常的管線保養(yǎng)維護(hù)工作。顯然這也不是一個(gè)好的解決方案。（3）在釋放井內(nèi)設(shè)一堵臨時(shí)堰墻。引起短時(shí)排水不暢的主要原因是氣阻造成的，氣阻的存在是由于空管率管道自然坡度形成的。只要采取簡(jiǎn)單的工程技術(shù)措施，就能消除空管率或者減少空管率，那么形成氣阻的現(xiàn)象就會(huì)消失，短時(shí)的排水也就會(huì)暢通。我們的設(shè)想就是在釋放井內(nèi)設(shè)一堵臨時(shí)堰墻，把原釋放井管底標(biāo)高+2.00米，調(diào)整到堰墻+3.37米出水。如圖2所示。（4）建議在開(kāi)啟三污系統(tǒng)切換閘門(mén)的同時(shí)，適當(dāng)開(kāi)啟一污系統(tǒng)的切換閘門(mén)，這樣可以減少回流量，減少能耗損失（前提是一污系統(tǒng)未滿負(fù)荷運(yùn)行）。

5調(diào)整后對(duì)壓力管線及高位井水位的影響評(píng)估

釋放井出水標(biāo)高調(diào)整后是否存在管線壓力增大而影響運(yùn)行安全性？答：不會(huì)，增加一堵堰墻高度只能影響一點(diǎn)水頭損失，它跟氣阻造成的水頭損失相比要小得多。對(duì)管線的運(yùn)行安全及流量影響可以忽略不計(jì)。

6實(shí)施后的預(yù)期效果

（1）回流現(xiàn)象消失，提高了水泵的工作效率，降低了無(wú)用功消耗，節(jié)能效果明顯。（2）消除氣阻對(duì)管道產(chǎn)生的附加壓力，使管路運(yùn)行更加通暢。（3）消除了氣阻，進(jìn)一步延長(zhǎng)了排氣閥的使用壽命。（4）客車(chē)廠泵站實(shí)際污水提升量的準(zhǔn)確性更高，同時(shí)也提高了蔣村泵站納管水的準(zhǔn)確性。