城鎮中小型污水泵站的設計與優化運行管理

王 升 孫 浩

（1.中國城市建設研究院有限公司， 杭州 310004；2.西湖大學， 杭州 310024）

對于現代城市建設而言，中小型污水泵站是污水收集排放的重要工程設施，在城市污水處理系統中發揮著重要作用。污水泵站主要作用是提高后續管道埋深或采用壓力流進行長距離輸送污水。污水泵站同時也存在運行能耗大、更新和維護管理成本高的缺點，因此，對中小型污水泵站的進行合理優化設計及經濟運行管理有重要意義。

1 中小型污水泵站能耗分析

污水泵這種機械在污水處理系統中發揮了重要作用，根據實際資源消耗統計，水泵的運行需要消耗大量的電力資源，而面對國家日益重視的能源有效利用與可持續發展，污水泵經濟高效的運行成為中小型泵站發展的關鍵。目前水泵在運行過程中的存在的能量損耗問題主要如下。

1.1 動力系統耗能

現狀污水泵站主要應用電機作為主要的動力系統，電機的主要耗能包括機械損耗、鐵損和銅損，其中機械損耗和鐵損消耗是恒定的，其損耗不受負荷合大小的影響，但負荷的大小會直接影響電力機銅損的程度，即轉子和定子組合受到負荷大小的影響所造成的損耗，屬于可變損耗。此外還包括雜散損耗，都屬于非恒定損耗。

電機在不斷運轉中負載會逐漸加大，能耗相應增大，雖然降低電機的功率輸出可以減小損耗速度，但是效果并不明顯，同時還會降低電機工作效率，從而增加項目的維護成本投入[1]。

1.2 污水泵本身的能量損耗

污水泵的能耗包括水力損失、容積損失和機械損失等。污水泵能量損失的大小跟水泵工況密切相關。由污水泵的性能曲線可知，在額定工況下，污水泵的效率最高，當偏離額定工況后污水泵效率都會下降。

2 污水泵站設計原則

2.1 確定泵站的規模

污水泵站設計規模的大小，應該根據城鎮近遠期的污水處理量來確定，需要根據產污量預測出平均日的污水量，確定污水泵站所要服務的面積，推測出該城鎮近、中、遠期平均日的污水量，以及在城市不斷發展過程中，污水泵站應將服務面積擴大到什么程度。

例：某城鎮污水泵站設計參數如表1。

表1 某城鎮污水泵站設計參數

該污水泵站近期規模為0.17 萬噸/日，中期規模為0.44 萬噸/日，遠期規模為0.98 萬噸/日，泵站進水管為D800 重力管，出水管為DN500 壓力管，泵池采用地埋式型式，地上設置管理用房和箱變，泵站工藝流程為：重力進水管D800→粉碎格柵→潛污泵提升→壓力出水管→計量井→污水主管[2]。泵站剖面圖如圖1 所示，泵站設備按近期規模設計，土建等按遠期規模設計。

圖1 泵站剖面圖

2.2 泵站的位置和布局

泵站的選址必須要經過多方案論證，應該根據城鎮規劃和現狀地形，結合泵站平面設計和環境保護理念，恰當的選擇泵站位置，在盡量不影響自然環境和城鎮居民生產生活的基礎上達到預期效果，同時泵站的布局必須要滿足管理方便和流程合理。

3 優化泵站管理運行

水泵作為市政排水泵站中最為耗能的設備，如何對水泵進行優化運行，合理使用是泵站經濟運行的關鍵。

3.1 配備調速變頻設備

隨著機械工作自動化和電子技術的發展，變頻調速的技術不斷地創新，其顯著的節能效果，使其在電力機動方面應用廣泛，從根本上解決了電動機過度消耗能源的問題。

在中小型泵站實際運行過程中，由于城鎮的污水排放量時刻發生變化，而水泵的電機一直處于恒定工作效率下工作，長此以往就會造成能源的浪費，因此泵站的運行應根據實際城鎮污水排放量，配備電機變頻調速裝置，合理運用變頻調節技術，在工作效率提升的同時，節約能源消耗，合理利用能源，同時可降低水泵的機械損耗，減少水泵維護運行成本，真正的達到經濟運行的目的[3]。

3.2 污水泵站的運行管理

加強污水泵站運行監督管理的力度，是保證污水泵站正常運行的關鍵所在，首先是確定污水泵站運行管理規章制度，并督促管理人員按章進行運行維護。此外，對于污水泵站內部的水泵、配電裝置及閥件等，應該對其進行定時的檢查，做到嚴格有效的管理，發現其中的問題并加以整治，以確保污水泵站運行質量的提升。

此外，應積極對國家各地比較成功的泵站案例進行分析和研究，總結學習運行經驗，包括污水泵站設備的定期檢查調試、設備運行時的具體情況、機械運行中的問題及維護，同時對每次機械運行和檢查的數據進行整理，可為今后的機械維修和創新提供經驗和依據，是實現污水泵站經濟效益和工程效益的重要保障[4]。

4 結語

隨著社會經濟和城鎮建設的飛速發展，生產和生活中產生的污水排放給城市的發展帶來了一定的壓力，污水泵站的建立是緩解城市壓力的一種方法，因此污水泵站整體設計的不斷創新以及運行方式的科學管理，可減少資源消耗，提高污水泵運行工作效率，以達到中小型泵站經濟運行的目的。