截污泵站的設(shè)計實例

吳炳南　陳小杏

[摘要]本文結(jié)合實際工程，介紹截污泵站的設(shè)計。在分析相關(guān)資料的前提下，合理確定系統(tǒng)的截流流量，并確定截流倍數(shù)，同時解釋了泵站設(shè)計的相關(guān)參數(shù)以及設(shè)備的選型。

[關(guān)鍵詞]截污泵站;截流倍數(shù);設(shè)計參數(shù)

文章編號：2095-4085（2019）03-0045-02

1截污泵站工程簡介

本截污工程位于廈門市島內(nèi)，截污目標是減少污水進入廈門本島最大的備用水源水庫。該水庫周邊的污水都未形成系統(tǒng)，隨意排入水庫內(nèi)，使水庫的水質(zhì)遭到嚴重的污染。水庫整治工程就是為了徹底解決周邊的污染問題。方案結(jié)合環(huán)庫護岸設(shè)置一條截污及排洪箱涵，將水庫周邊的污水及部分雨水收集起來，近期污水及初期雨水經(jīng)箱涵排入截流干管，遠期待水庫片區(qū)開發(fā)時，建議片區(qū)室內(nèi)外排水系統(tǒng)嚴格按雨污分流建設(shè)。片區(qū)內(nèi)還有兩個村莊未進行城市化改造，村莊排水為合流制，主要通過現(xiàn)狀溝渠及部分村民自建管道，最終進入雨水管道系統(tǒng)。另外水庫截流箱涵將村莊箱涵橫向截斷，導(dǎo)致村內(nèi)污水無法順利排出，村民自行將水庫截流箱涵開孔排污，雨天截流箱涵污水從孔中溢出，這些污水的最終進入濕地公園，已遠遠超過濕地公園本身所具有的自凈能力，造成污染。

2設(shè)計參數(shù)選擇

根據(jù)相關(guān)資料計算，工程所在地50年一遇洪峰流量Q=156.22m3/s，10年一遇洪峰流量Q=100.94m3/s。從計算結(jié)果可以看出如果截除全部雨水的投資太大，而且后期清潔的雨水對水庫的水資源也是一種補充。參照CJJ50-92標準5～10年一遇防山洪標準的下限，截流工程確定按截除5年一遇洪峰流量考慮，超過5年一遇的洪水將進入水庫滯洪。考慮到水庫溢洪道經(jīng)整治后泄洪能力得到保證，推演溢洪道下泄流量Q=27m3/s，為了減少截流系統(tǒng)的設(shè)計流量，降低工程投資，可考慮利用新建節(jié)制閘，控制入庫流量，則方案最終設(shè)計的截流系統(tǒng)流量69.28m3/s。

（1）計算公式

截污管道總流量按下列公式計算。

Qz=（n0+1）Qh

式中：Qz——總設(shè)計流量;Qh——旱季污水量;n0——截流倍數(shù)。

（2）設(shè)計取值

1）旱季污水量Qh

設(shè)計范圍內(nèi)的污水主要產(chǎn)自村莊內(nèi)的合流制污水，污水來源大部分為村民生活用水，少部分來自村民自辦的小工業(yè)作坊排水，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，小工業(yè)作坊排水無大的排水量，因此近考慮居民生活用水所形成的污水，因此計算旱季污水量僅考慮生活用水量。

2）截流倍數(shù)n0（開始溢流時所截留的雨水量與旱流污水量之比）

根據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014-20062011版）2.3.3條：“截流倍數(shù)n0應(yīng)根據(jù)旱流污水的水質(zhì)和水量及其總變化系數(shù)，水體衛(wèi)生要求，水文，氣象條件等因數(shù)素經(jīng)計算確定，一般采用1～5”。本工程《可研報告》采用的截流倍數(shù)為2。

本工程范圍內(nèi)為水庫流域及周邊村莊，主要為城中村居民及市民用水，及小部分村民自辦小作坊式工業(yè)排水，工業(yè)用水量及排水量比較有限。本次污水量根據(jù)現(xiàn)場實際測量結(jié)果考慮，根據(jù)實測污水量約為1萬m3/d，考慮到截流倍數(shù)為n0=2，因此設(shè)計規(guī)模為3萬m3/d。本工程設(shè)計的內(nèi)容包括如下。

a）污水提升泵房;b）配電間;c）沉砂池;d）除臭系統(tǒng);e）污水壓力管道。

3泵站工藝設(shè)計

（1）泵站工藝流程

水庫箱→節(jié)制閘→海域→污水→機械格柵→沉砂池→污水泵房

旱季時，湖邊水庫箱涵節(jié)制閘關(guān)閉，污水通過旁通管道，進入格柵間，然后進入沉砂池，再進入污水泵房，經(jīng)過潛水排污泵提升后，通過壓力管道，進入市政污水管網(wǎng);在雨季時，當箱涵水位超過控制水位，通過自動控制系統(tǒng)開啟節(jié)制閘泄洪，同時關(guān)閉污水提升泵。

（2）格柵間設(shè)計

功能：攔截并且去除污水中較大的漂浮物垃圾，保護水泵正常運行。

設(shè)計參數(shù)：

設(shè)計流量：Qmax=0.347m3/s，

過柵流速為：Vmax=0.9m/s，

柵條間隙：b=10mm，

柵前水深：1.15m。

主要工程內(nèi)容：

土建規(guī)模、設(shè)備安裝一次性完成。格柵間平面尺寸為7.0mx3.2m，深度為10.0m，格柵間流道采用二道，前后設(shè)用于檢修的閘門，流道寬采用0.9m。格柵采用回轉(zhuǎn)式格柵除污機。

（3）沉砂池設(shè)計

①功能去除污水中比重2.65，（下轉(zhuǎn)第47頁）

（上接第45頁）粒徑0.2mm以上的砂粒，使無機砂粒與有機物分離開來，便于后續(xù)構(gòu)筑物的生化處理。

②設(shè)計參數(shù)

設(shè)計流量：Qmax=3萬m3/d，

水力表面負荷：q=19m3/m2·h，

水力停留時間：t=6min。

③主要工程內(nèi)容。平流沉砂池兩座，每座尺寸6.54x5m，平均水深1.85m。每座池中間設(shè)有一臺提砂泵，功率分別為4.5kW。砂水混合物由提砂泵輸送至砂水分離器，功率為0.37kW，分離后的干砂外運。排砂量約1.0m3/d，含水率為60%。

④運行方式。提砂泵按程序控制定時運轉(zhuǎn)，砂水分離器與提砂泵同步運轉(zhuǎn)。

4泵房設(shè)計

①功能泵站為提升泵站，污水提升后進入蔡坑泵站前的金湖四路重力流干管，進入蔡坑污水泵站。

②設(shè)計流量及揚程

污水量Q=3.0萬m3/d，則最大時污水流量為0.347m3/s。

根據(jù)集水池最低水位及水泵出水管長度和位置，經(jīng)計算水泵所需揚程為15m。

污水泵宜按最大時，平均時，最小時流量，相應(yīng)的揚程及水泵的產(chǎn)品樣本進行選擇，要求選出的水泵在以上各種條件工作時，都能具有較高的較率。因此水泵的選擇不僅要滿足功能上的要求，同時又要考慮盡量減少單機流量，單機流量的減少能降低集水池調(diào)節(jié)容積，減少泵站埋深;另外也必須考慮運行管理的靈活調(diào)度，從方便維護角度來看同一泵站宜盡量采用同一型號的水泵。潛水泵與干式泵相比，具有占地小，土建費用省等優(yōu)點，本次設(shè)計擬采用潛水排污泵。采用水泵四臺，三用一備，水泵性能參數(shù)為：Q=416m3/h，h=15.0m，p電=30kW，n=980r/min。

5總結(jié)

（1）本工程防洪標準的選擇對工程設(shè)計影響重大，選擇下限值5年一遇的洪水作為本次防洪設(shè)計的標準，既能滿足保護水庫的目的，又可以減少投資。

（2）截流倍數(shù)的大小會直接影響污水截流管管徑和工程投資，進而影響污水處理廠粗格柵間，進水泵房，細格柵，沉砂池，初沉池等構(gòu)筑物的規(guī)模和造價，因此，對截流倍數(shù)應(yīng)進行比較后選用。國內(nèi)發(fā)達城市一般取比較大的截流系數(shù)，其他城市取值較低。結(jié)合廈門市規(guī)劃與實際，并參考周邊污水截流工程以及主管部門的建議截流倍數(shù)確定為2。

參考文獻：

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[2]張超，姜應(yīng)和，合流制排水系統(tǒng)截流倍數(shù)優(yōu)選[J].環(huán)境工程學(xué)報，2015，9（6）：2771-2776.