污水泵站集水池超高水位運行的危害

改造者:柴春省 張 永

污水泵站集水池超高水位運行的危害

改造者:柴春省 張 永

本文針對城鎮(zhèn)污水處理廠污水提升泵站，長期超高水位運行和以泵池水位來控制污水提升量的工藝運行模式，從城區(qū)污水管網(wǎng)維護管理和污水處理廠整體運行工藝的角度，進行利弊分析例證，并提出污水泵站應(yīng)采取低水位運行，均勻穩(wěn)定提升污水量的運行模式。

污水提升泵站一般是由污水泵、集水池和泵房等組成，其作用就是將來自城區(qū)管網(wǎng)污水提升至工藝設(shè)計所需要的高度，實現(xiàn)后續(xù)處理單元的重力自流，污水泵站是城鎮(zhèn)污水處理廠工藝流程中重要處理單元之一，它的科學(xué)運行管理對確保處理工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定達標、經(jīng)濟安全運行、有效解決污水管網(wǎng)淤積和降低管網(wǎng)維護費用等方面至關(guān)重要，然目前一些城鎮(zhèn)污水處理廠對污水泵站的運行管理重視不夠，缺乏科學(xué)合理與運行管理方案，普遍存在兩方面的問題:1.長期高水位運行；2.以泵池水位控制污水提升量，這種運行方式會對污水處理廠及污水管網(wǎng)運行管理造成以下幾方面的不利因素

污水泵站集水池相關(guān)設(shè)計水位的概念

在污水泵站設(shè)計建設(shè)和運行管理過程中，泵站集水池的最高運行控制水位、集水池有效容積、最低運行控制水位、池底設(shè)計標高、正常運行水位和超高運行水位等相關(guān)設(shè)計運行參數(shù)的計算確定，對污水泵站的工程造價，設(shè)備選型和運行的經(jīng)濟安全性等方面有直接的影響。

最高運行控制水位

最高運行控制水位，污水管網(wǎng)來水量達到設(shè)計最大流量，污水提升泵滿負荷且正常運行情況下，接近上游干管地面冒水的集水池水位。

集水池有效容積

在污水泵站的設(shè)計中，一般不考慮集水池的對管網(wǎng)來水的調(diào)節(jié)作用，只考慮提升泵安全正常運行和合理布置吸水口及控制集水池水流速度等必須的有效容積。集水池設(shè)計最高運行控制水位與最低運行控制水位之間的容積定義為有效容積，不應(yīng)小于最大一臺水泵5min的出水量。

最低運行控制（停泵）水位

最低運行控制（停泵）水位也就是保證污水泵安全運行的水位，提升泵選型不同，運行控制的停泵水位也不同，最低運行控制（停泵）水位對于具備自動冷卻功能的潛污泵，要達到泵蝸殼頂部確保淹沒葉輪0.1～0.2m，對于不具備自動冷卻功能，需要依靠池中污水作為電機散熱冷卻的潛污泵則要求，最低運行控制（停泵）水位要完全淹沒潛污泵電機頂端，確保設(shè)備安全運行。

正常運行水位

集水池正常運行水位是指潛污泵安全正常運行時，長期保持在最高運行控制和最運行控制低水位之間的范圍值。

超高水位

是指泵房水位嚴重超過設(shè)計高水位線，高于上游干管起始管底標高，涌水管距離很長，致使管道上游處于地面冒水臨界點。

工程實例

山東棗莊市污水提升泵站設(shè)計規(guī)模70000 m3/d，最大設(shè)計流量1095l/s，潛污泵設(shè)計揚程15m，格柵前污水管網(wǎng)管徑DN1500，管內(nèi)底標高54.63m，污水提升泵站，地面設(shè)計標高61.00m。構(gòu)筑物為矩形沉井結(jié)構(gòu)，長7.84m，寬5.2m，集水池底面面積64.13m2。選用H12K-HD型潛污泵4臺，3用1備，如圖1所示。

圖1 棗莊市污水提升泵站示意圖

相關(guān)設(shè)計水位的確定:

（1）最高水位；56.30m

（2）最低水位:54.45m

（3）池底設(shè)計標高:53.30m

（4）正常工作水位:54.45m～56.30m

該廠超高運行水位是指長期運行水位處在59.00m左右。

污水泵站集水池長期高水位運行危害

會造成管網(wǎng)嚴重淤積，降低管網(wǎng)有效通水能力，增加管網(wǎng)的清淤難度及危險性及維護成本。

重力流污水管設(shè)計一般取坡度0.001、管網(wǎng)充滿度是0.75、最大流量的情況下設(shè)計流速＞0.6m/s，而目前污水處理廠滿負荷運行率一般在80%左右水流量僅相當于設(shè)計流量的61.5%（80%÷1.3=0.61，1.3為預(yù)測水量的變化系數(shù)）左右，如果污水泵站采取超高水位運行，污水管網(wǎng)會處于滿流狀態(tài)，過水斷面變大管網(wǎng)流速會更小，致使污水中大量泥沙和懸浮態(tài)有機在管網(wǎng)中大量沉積，造成管網(wǎng)嚴重淤積，降低管網(wǎng)輸水能力，大量生活垃圾會集聚漂浮滯留在各個檢查井中，長時間會腐爛發(fā)臭，影響進水水質(zhì)BOD值，一旦運行水位下降，大量垃圾會集聚堵塞管網(wǎng)，不僅增加管網(wǎng)的清淤難度及維護成本，而且沉積下來的有機物會產(chǎn)生大量有害氣體，威脅管網(wǎng)請與人員的生命安全。

會造成污水處理廠進水炭源降低氨氮升高，對有效實現(xiàn)生物除磷脫氮效果不利

從污水處理的角度來說污水管網(wǎng)也是一的生態(tài)系統(tǒng)，高水位運行使的污水在管網(wǎng)的停留時間大大延長，管網(wǎng)就起到了調(diào)節(jié)池的作用，污水中以懸浮態(tài)有機物就會在網(wǎng)中大量沉積，環(huán)境中的微生物就會降解這些有機物，使得進水有機碳源降低，對于實現(xiàn)污水處理廠生物脫氮除磷不利。又因為環(huán)境中存在有機氮的氨化細菌并且氨化過程不受水中溶解氧低的影響，所以同時污水中的有機氮也會在管網(wǎng)中實現(xiàn)有機氮氨化過程，使得有機氮轉(zhuǎn)化為氨氮，由于硝化細菌新陳代謝和硝化過程都需要水中有一定濃度溶解氧才能保證硝化過程的順利進行，而管網(wǎng)污水溶解氧濃度很低滿足不了氨氮硝化的需要，不能有效降低污水中氨氮濃度，因此，會造成污水處理廠進水炭源降低氨氮升高，對有效實現(xiàn)生物除磷脫氮效果不利。

會造成排水高峰時段，污水溢流出管網(wǎng)造成環(huán)境的污染

一天之中城區(qū)污水排放量是不停變化的，當處于城區(qū)來水高峰時段，因污水管網(wǎng)處于滿管運行狀態(tài)，泵房站提升不了的污水就會從上游干管起始管段地面冒水造成環(huán)境的污染。

不利于實現(xiàn)污水處理廠的均勻進水，不利于各處理單元工藝參數(shù)的穩(wěn)定控制，影響污水處理效果

高水位運行失去了污水管網(wǎng)對水量的調(diào)蓄作用，當城區(qū)來水高峰時段，避免污水從干管起始段溢出，只有提高污水提升量的方法，也就是說管網(wǎng)來水量大，污水處理系統(tǒng)進水量就大，來水量小污水處理系統(tǒng)進水量就小，處理系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定進水量，不利于生化系統(tǒng)工藝參數(shù)的穩(wěn)定控制特別是DO的控制、同時流速的變化會干擾二沉池和混凝沉淀池的沉淀效果、不利于物化處理單元藥劑的穩(wěn)定投加，特別對沒有實現(xiàn)工藝過程自動化控制運行的污水廠影響更大。

不利于泵站設(shè)備突發(fā)性故障的及時搶修

失去了污水管網(wǎng)對水量的調(diào)蓄作用，不利于應(yīng)對突發(fā)事故

唯一的優(yōu)點是節(jié)約動力費，通常集水池水位每提高一m/t水污水提升費用大約降低0.003元。

結(jié)論

解決污水泵站集水池高水位運行的上述危害建議采取以下措施。

1.對污水泵站自控運行系統(tǒng)進行升級改造。目前大多數(shù)污水處理廠污水泵站，大多是通過高低水位浮球開關(guān)來實現(xiàn)，對污水提升泵開停的自動控制，并不是運行過程智能化的自動控制，無法實現(xiàn)提升量與集水池水位智能互動的自動控制。

2.采取中低水位運行且適當放寬集水池正常運行的高低水位范圍。在保證提升泵安全運行（防止?jié)撐郾秒姍C部分長期暴露空氣中而被燒壞）的條件下盡量將提升泵運行下限水位設(shè)置低一點，并且將集水池中低水位設(shè)置為潛污泵長期運行控制水位，能提高管網(wǎng)流速解決管網(wǎng)淤積；集水池運行高限警戒水位也盡量設(shè)施高一些，使其潛污泵正常運行的集水池水位范圍放，當城區(qū)來水高峰時段污水管網(wǎng)可以發(fā)揮調(diào)蓄作用，確保潛污泵仍保持穩(wěn)定提升流量運行且能避免污水從干管始段溢出。

3.潛污泵應(yīng)匹配安裝變頻器，實現(xiàn)污水提升量的均勻穩(wěn)定，有利于生化、物化等各污水處理單元的穩(wěn)運行定。

柴春省1張 永2

1.山東省棗莊市市中區(qū)排水管理處；2.中國石化集團勝利石油管理局供水公司

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001