城市污水泵站的設(shè)計問題分析

王鴻儒　田琳（大連市城市交通設(shè)計研究院　116033）

城市污水泵站的設(shè)計問題分析

王鴻儒田琳
（大連市城市交通設(shè)計研究院116033）

在市政建設(shè)中，污水泵站是城市排水工程中重要的組成部分。它通常是整個排水系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的樞紐。為保證其基礎(chǔ)功能的正常發(fā)揮，必須要從設(shè)計階段著手進(jìn)行優(yōu)化。結(jié)合城市污水泵站建設(shè)要求，做好各項(xiàng)影響因素的分析，從不同角度分析，來提高設(shè)計方案的合理性，確保其可以順利運(yùn)行。本文分析了城市污水泵站設(shè)計原則，并對設(shè)計優(yōu)化措施進(jìn)行了簡要分析。

污水泵站；設(shè)計原則；運(yùn)行優(yōu)化

在對污水進(jìn)行處理時，污染源排出的污水污染物濃度較高，達(dá)不到排放要求，必須要對其進(jìn)行相應(yīng)的處理。污水處理系統(tǒng)中存在大量閥門、泵以及風(fēng)機(jī)等機(jī)械設(shè)備，需要由專門的程序系統(tǒng)進(jìn)行控制。其中污水泵站作為污水處理系統(tǒng)的重要組成部分，其運(yùn)行效果在很大程度上影響了污水處理效率，因此必須要對其進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化，提高系統(tǒng)運(yùn)行效果。

1　城市污水泵站優(yōu)化設(shè)計必要性

污水中含有大量氮氧化物，目前新環(huán)保法要求污水排放必須要滿足氮氧含量規(guī)范。隨著城市建設(shè)進(jìn)程的不斷加快，生活污水與生產(chǎn)廢水總量也在不斷增加，對污水泵站有了更高的要求。傳統(tǒng)污水泵站大多采用繼電器-接觸器控制方式，泵站運(yùn)行數(shù)據(jù)需要專業(yè)人員進(jìn)行記錄分析，并根據(jù)結(jié)果來完成水泵啟停、格柵與閥門開關(guān)等控制，系統(tǒng)運(yùn)行效率較低[1]。

2　城市污水泵站結(jié)構(gòu)系統(tǒng)要求分析

2.1污水泵站分類

城市污水泵站設(shè)計類型主要分為干式泵站與濕式泵站兩種，其中濕式泵站占地面積更小，并且集水池埋深小，建設(shè)時必須要另外設(shè)置泵池，工藝流程相對簡單，但是水泵受污水腐蝕影響大。干式泵站建設(shè)時需要設(shè)置單獨(dú)泵池，集水池埋深較大，但是水泵效率更高。兩種方式均具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，在對污水泵站進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況來綜合分析對比后確定。

2.2設(shè)計要求

2.2.1合理確定建設(shè)規(guī)模

在確定污水泵站設(shè)計規(guī)模時，需要以各階段不同時期污水處理量大小為依據(jù)，對各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析。污水泵站建設(shè)主要目的是完成各類污水的處理，滿足服務(wù)區(qū)域內(nèi)城市發(fā)展需求，提高生產(chǎn)生活質(zhì)量。建設(shè)規(guī)模要合理，以免規(guī)模過小不能完全滿足實(shí)際處理需求，或者規(guī)模較大造成資源浪費(fèi)。建設(shè)規(guī)模的合理性，不但可以最大程度上來促進(jìn)污水泵站服務(wù)質(zhì)量，同時也可以降低維護(hù)管理工作量，將系統(tǒng)運(yùn)行維持在最優(yōu)狀態(tài)。

2.2.2合理設(shè)計布局

污水泵站是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，對污水處理效率有著關(guān)鍵性的影響。因此，在對其布局進(jìn)行設(shè)計時，必須要對服務(wù)區(qū)域環(huán)境進(jìn)行綜合分析，掌握市政管網(wǎng)與地形地質(zhì)情況，對工藝設(shè)計流程進(jìn)行優(yōu)化，確保泵站選址與布局合理。在確定泵站布局方案前，需要對流程、管理、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行研究，同時還需要對建筑、綠化以及周圍環(huán)境等做好協(xié)調(diào)性設(shè)計，在保證泵站基礎(chǔ)功能正常運(yùn)行的同時，減少對周圍環(huán)境的影響[2]。

2.2.3合理選擇設(shè)備

污水泵站系統(tǒng)相對復(fù)雜，整個系統(tǒng)的正常運(yùn)行需要有多種機(jī)械設(shè)備作為支持，在選擇時需要將實(shí)際需求作為依據(jù)。并且，污水中含有大量污染物，對系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備會產(chǎn)生較大腐蝕，因此應(yīng)盡量選擇用耐腐蝕性強(qiáng)的產(chǎn)品。

3　設(shè)計內(nèi)容

3.1進(jìn)水閘門井

結(jié)合污水處理實(shí)際需求，合理設(shè)計進(jìn)水閘門井平面尺寸與地面埋深，基于穩(wěn)定性要求，一般可以選擇用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)方式，最后配備相應(yīng)電動閘門。以某污水泵站為例，進(jìn)水閘門井平面尺寸為3.0m×1.5m，配備兩臺0.75kW方形鑄鐵鑲銅電動閘門，為減少后續(xù)工段集水池沉淀容積，設(shè)計進(jìn)水閘井沉底0.3m[3]。另外，將泵站事故溢流口設(shè)計在井室內(nèi)，并根據(jù)污水水來確定溢流管標(biāo)高。

3.2集水池

集水池主要作用是調(diào)節(jié)進(jìn)水量，為潛水泵機(jī)組創(chuàng)造穩(wěn)定運(yùn)行環(huán)境。在設(shè)計時除了要保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行外，還需要控制好容積，避免空間太大造成淤積、腐化情況加重，而導(dǎo)致造價增加。為提高設(shè)計結(jié)果合理性，應(yīng)做好各項(xiàng)參數(shù)的控制，如進(jìn)水管設(shè)計流量、水泵臺數(shù)、水泵抽升能力、啟動時間等。一般設(shè)計的集水池大小應(yīng)滿足管道與機(jī)組設(shè)備安裝需求，可以講水泵間距設(shè)計在1.5～1.8m之間。

4　城市污水泵站工藝設(shè)計要點(diǎn)分析

4.1水泵選型

水泵的選型需要以滿足泵站實(shí)際運(yùn)行需求為目的，一般中小型污水泵站水泵數(shù)量在4臺以內(nèi)，大型泵站數(shù)量8臺以內(nèi)，并且為降低管理難度，應(yīng)盡量選擇同一型號水泵。水泵選型除了要對工況點(diǎn)高效區(qū)進(jìn)行分析外，還應(yīng)對水泵并聯(lián)工作狀態(tài)下水泵與管路特征曲線進(jìn)行繪制，對于并聯(lián)狀態(tài)下，工況點(diǎn)仍處于高效區(qū)的水泵來說，則證明選型方案合理。一般情況下，設(shè)計人員更傾向于利用最高日最大時流量與最大揚(yáng)程時工況點(diǎn)方法來選擇水泵。但是就實(shí)際情況來看，此種選型方法最終所選水泵偏大，因此在計算水流量時，應(yīng)以最高日平均時流量為水泵設(shè)計流量。主要分析因素為設(shè)計流量Q、水泵揚(yáng)程H，要求H≥H1+h1+h2，其中H1表示提升高度，出水最高水位-集水池最低水位；h1表示水頭損失，單位m；h2表示安全水頭，單位m，取值0.5～1.0m。

4.2集水池容積

專業(yè)規(guī)范要求城市污水泵站容積應(yīng)大于最大一臺泵5min出水量，或者每小時水泵啟停次數(shù)不得超過6次，基于此在確定集水池容積時，一般可以選擇用最大一臺水泵10imn出水量計算。在城市污水泵站設(shè)計建設(shè)中，應(yīng)結(jié)合實(shí)際需求來對計算方法以及計算結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，保證設(shè)計方案的合理性。另外，按照進(jìn)水管設(shè)計流量、水泵抽升能力、臺數(shù)、工作制度以及啟動時間等進(jìn)行分析，液位控制水泵自動開停泵站，集水池容積可以利用公式：Vmin=TminQ/4，其中Vmin表示集水池最小有效容積，單位m3；Tmin表示水泵最小工作周期，單位s，一般按水泵每小時啟動不超過6次計算；Q表示水泵流量，單位m3/s。

5　結(jié)束語

為滿足城市發(fā)展需求，在對污水泵站進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)結(jié)合其所具有的特點(diǎn)，在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，積極引用各項(xiàng)新型技術(shù)、設(shè)備與工藝，對其硬件結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，不斷提高其運(yùn)行綜合效率。

[1]肖楚漢.污水提升泵站的節(jié)能方法研究[D].湖南大學(xué)，2014.

[2]張學(xué)同.基于數(shù)據(jù)的城市污水泵站系統(tǒng)建模與控制應(yīng)用研究[D].杭州電子科技大學(xué)，2011.

[3]楊平.基于無線通訊的城市污水泵站故障遙測系統(tǒng)應(yīng)用研究[D].江蘇大學(xué)，2010.

[4]張新君.污水廠及泵站自控系統(tǒng)[D].華南理工大學(xué)，2012.

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2015-12-2