蕰藻浜調蓄處理池快速放空研究

張留

（上海城投污水處理有限公司水處理設計研究分公司，上海市200090）

0 引言

過去幾十年，由于城市人口的快速擴張、人口劇增、經濟高速發展，城市水體普遍污染較為嚴重，甚至產生黑臭問題，給人們帶來了極差的感官體驗。近年來，國家將城市黑臭水體整治列為重要工作內容，上海也將河道水環境治理作為城市環境建設的重中之重。已建排水設施如何適應不斷變化的城市面貌和雨污水輸送需求、維護城市水安全、提升城市水環境是當前面臨的重要課題。

西干線是上海重要污水輸送干線之一，由于服務范圍內混接現象比較嚴重，降雨期間，隨著大量混接雨水進入，干線水量會有較大規模的增長，為末端污水處理廠帶來極大運行壓力[1]。為解決上述問題，在新西干線建設中，于新建蕰藻浜泵站內建設國內首座具有污水預處理功能的大型調蓄處理池，并于泵站投入運行之初，對泵站及調蓄處理池設計運行工況進行了研究調試和優化。在將近7 a的使用過程中，隨著老干線支線的陸續接入及服務范圍內城市化進程的推進，干線運行壓力逐步增大，調蓄處理池運行需求日漸提高，在其運行管理方面暴露出一些問題，造成多次非緊急狀況下的排江，對受納水體蕰藻浜水質造成嚴重影響，亟需開展對應研究。

1 調蓄處理池運行現狀

1.1 基本情況

蕰藻浜泵站為新西干線總管中途提升泵站，將上游來水提升后輸送至下游月羅泵站，泵站設計流量4.04 m3/s，配有6臺潛水離心泵，4大2小，污水輸送能力5.7 m3/s。為解決降雨情況下，進入干線的混接雨水所帶來的運行壓力，于蘊藻浜泵站內設有調蓄處理池，分為上下兩層，下層為調蓄池，平面尺寸50.8 m×50.8 m，有效水深8 m，有效容積2萬m3；上層為處理池，分為混凝反應和沉淀兩個區，快速處理能力為1 m3/s；配有兩臺調蓄池提升泵，單泵流量0.5 m3/s。

1.2 運行現狀

1.2.1 運行模式

日常運行中，蕰藻浜泵站及調蓄處理池設有5種運行模式，分別為：旱天輸送模式、雨天進水模式、雨天處理模式、緊急放江模式和放空維護模式（見表 1）。

調蓄處理池運行流程可見圖1所示。

1.2.2 運行現狀

近年來，西干線水量總體呈現上升趨勢，在降雨多發的汛期，面臨更大輸送壓力，調蓄處理池運行需求出現增長。剔除泵站設備調試等因素，調蓄處理池2015年啟用11次，其中汛期9次；2016年啟用30次，其中汛期22次。2016年蕰藻浜調蓄處理池啟用次數、調蓄量、處理量均較2015年有明顯增長，其中污水調蓄量增加112%，快速處理量增加213%。

表1 蕰藻浜泵站及調蓄處理池運行模式一覽表

圖1 蕰藻浜調蓄處理池運行流程圖

對2016年調蓄處理池啟用記錄、當日輸送量、降雨量進行對照分析：（1）在小雨、階段性降雨、分散性降雨、平均性降雨等情況下，能夠通過調蓄處理池運行對干線壓力進行緩解；（2）在短時強降雨、階段性強降雨等短時內降雨強度較大導致輸送壓力突然增大的情況下，或者遭遇連續多日降雨，干線持續高壓的情況下，經相關部門同意，開啟緊急放江口放江。

1.3 存在問題

基于蕰藻浜調蓄處理池歷年運行記錄及現場調研，發現調蓄池使用后無法完全放空，且放空時間長。一般情況下，放空流程結束后，池內尚存有約50%（約1萬m3）污水，時長超過運行方案規定，影響池容利用，是導致非緊急狀況下提前開啟泵站排放口的重要原因，排放污水對周邊水體產生嚴重污染，和中小河道治理的工作理念背道而馳。

結合調蓄池放空維護方案分析，調蓄池無法完全、及時放空的原因主要在于調蓄池采取重力放空模式。根據現場設施情況，泵站前池底標高-6.06 m，調蓄池排泥槽底標高-4.44 m，若要放空調蓄池，須將前池水位降至-4.50 m；即在實際運行中，須上游支線及泵站停止污水輸入、下游泵站加大運行。汛期管網運行壓力較大，為確保服務范圍內管網運行安全，所涉泵站無法配合運行，造成蕰藻浜泵站前池水位偏高，調蓄池無法完全放空。

2 對策措施研究

2.1 工程性措施

調蓄池不能徹底放空的問題，已無法通過對站內現有設施設備的運行優化來解決。為盡快放空調蓄池以投入下一輪使用，充分利用現有設施設備，提出如下針對性的工程性方案：

（1）增設放空泵，單泵流量1 250 m3/h，采用潛污泵，設兩臺，可同時開啟；

（2）水泵安裝在調蓄池出水端排泥槽內，水泵位置較低，對沖洗水流影響較少，可將調蓄池水位降到更低，電纜配線較為容易；

（3）為減少二次能源消耗，放空管接入泵站出水，為避免水倒流進入調蓄池，出口設拍門；

（4）放空管采用不銹鋼材質，管徑 DN500～600，為減少開挖，管道敷設沿調蓄池內結構梁靠墻布置，出水接入閘門井，利用原管進入出水閘門井，揚程11 m，管路走向如圖2所示。

圖2 放空管走向平面示意圖

放空泵及出水管走向如圖3所示。

圖3 放空泵及出水管走向之實景

2.2 管理性措施

新增放空泵之后，蕰藻浜調蓄池的放空無須前后泵站配合，在旱流、干線運行壓力降低的情況下，即可投入運行。放空操作主要遵循以下原則：

（1）為盡快放空調蓄池，首選兩臺放空泵同時開啟；

（2）運行中優先啟動放空泵，污水排至泵站出水；待調蓄池內水位降低至放空泵最低運行水位-2.0 m后，再開啟排泥泵，將剩余污水沿原放空管排至泵站進水轉折井。

2.3 運行試驗

2017年汛期生產性運行記錄表明，在總調蓄量為1.67～9.36萬m3的情況下，調蓄池放空總時長在10.5～18.2 h范圍之內，能夠滿足暴雨警報解除后24 h內排空調蓄池的要求，以便及時投入下一輪使用。

在調蓄池滿的情況下，對調蓄池放空時長進行理論計算，結果如下：

（1）若同時啟用2臺放空泵，總放空時長約20.7 h。其中，放空泵運行約需6 h 50 min，放空污水約1.7萬m3；剩余污水由排泥泵排出，約需13 h 50 min。

（2）若使用1臺放空泵，總放空時長約27.5 h。其中，放空泵運行約需13hr40min，放空污水約1.7萬m3；剩余污水由排泥泵排出，約需13 h 50 min。

3 結語

（1）針對蕰藻浜調蓄處理池運行中調蓄池無法徹底放空、放空速度慢，無法滿足汛期頻繁啟用需求的現象，結合設施設備條件、運行管理方案、周邊管網情況，提出重力放空模式是主要措施。

（2）結合泵站及調蓄處理池實際，提出增設放空泵的對策措施。放空泵設兩臺，安放于調蓄池排泥槽內，流量1 250 m3/h，揚程11 m，可同時開啟。新增放空泵之后，調蓄池的放空無須前后泵站配合運行，在干線壓力稍低的情況下，即可進行操作；調蓄池污水先由放空泵排至水位-2.0 m，之后由排泥泵排出，滿池放空共需20.7 h。

（3）調蓄池的運行管理是一項長期課題，設計之初的運行條件隨著服務地塊發展及管線接入而產生變化，須不斷提出針對性的管理性或工程性方案來應對，以更好地為管網運行安全及城市水體環境優化服務。