分流道進水工藝在市政污水泵站中的應用

文／段曉東 江蘇中設集團股份有限公司 江蘇無錫 214072

引言：

市政污水泵站作為城市排水系統中的重要組成部分，其正常的工作運轉影響著所服務區域甚至整個城市的正常生產和生活，也是一個城市正常有序運轉的重要保障，與人們的日常生活、生產息息相關。

目前，傳統的污水泵站通常采用單一或共用進水流道的工藝形式，該種形式的泵站運行后期檢修維護時，必須關閉進水流道，需要全面停止泵站工作進行檢修維護，從而影響泵站服務范圍內污水正常排放和造成城市生態環境污染的隱患。隨著國家城鎮化建設進程的加快，這一問題已經成為很多城市市政設施運維養護部門所面臨的棘手問題和難點問題，同時該問題在當下全面倡導生態城市建設和城市生態環境治理的當下，更顯突出和亟待解決。本文結合南京市某污水提升泵站新建工程，對污水泵站分流道進水工藝進行了應用探索，經過近五年的運行，狀況良好，從而有效的保障了該污水提升泵站檢修維護期間的不間斷運行，取得了良好的應用效果。

1、工程概況

南京市某市政污水提升泵站新建工程位于南京市浦口區，擔負約8 平方公里范圍內的污水提升排放任務，泵站設計規模為5 萬噸/天，主體泵井采用全地下式，總體工藝流程如下圖1所示。

圖1 南京市某市政污水提升泵站總體工藝流程圖

泵站所處區域規劃為新型工業化基地啟動區，規劃將有大量的工業及生活污、廢水產生須經過統一收集、處理后排放，受該服務片區現狀地形及豎向規劃的控制，區域內產生的生產和生活污水廢水不能通過重力流形式自排進入污水處理廠，必須經過污水泵站提升后，才能就近排入污水處理廠進行處理達標后排放，因此該污水提升泵站是該區域內重要的公共設施，也是該片區現狀水體質量提升和水生態環境改善的重要保障。

受所服務區域招商引資和建設時序的影響，該泵站存在著近、遠期污水處理量差別大，運行工況復雜，同時要滿足當地相關部門要求-建成后不間斷運行的特點。

2、工藝方案設計

在本項目前期的工藝方案設計研究中，對傳統污水提升泵站常規單一流道（共流道）進水工藝和分流道進水工藝進行了對比分析。

2.1 常規單一流道（共流道）進水工藝方案

傳統污水提升泵站常規單一流道（共流道）進水工藝設計如下圖2和圖3所示：

圖2 常規單一流道（共流道）進水工藝設計平面示意圖

圖3 常規單一流道（共流道）進水工藝設計剖面示意圖

常規單一流道（共流道）進水工藝，正常運行工況如下：服務范圍內的生產和生活污（廢）水通過泵站進水管依次經過進水閘門間、格柵間，經格柵間物理處理后，通過配水間統一進入泵站集水間，在集水間通過潛污泵提升后經出水閘門間，通過壓力出水管出水排放至污水處理廠或下游污水管道。

當泵站運行過程中出現故障或泵站后期需要擴容、運維或檢修時，運行工況如下：關閉進水閘門間中的進水閘門，上游來水在進入泵站前，通過泵站上游設置的超越井和超越管道，溢流超越至下游污水管道排放或者就近臨時應急排放。這種運行工況均會對泵站上游收水范圍內生產和生活污（廢）水的正常收集排放造成影響，存在對周邊生態環境造成污染的風險，且難以滿足相關主管部門提出的泵站不間斷運行要求，因此需要采取其他方式對常規單一流道（共流道）進水工藝進行優化改良。

2.2 分流道進水工藝方案

在常規單一流道（共流道）進水工藝方案的基礎上，結合相關設計主管部門提出的泵站不間斷運行要求，對常規單一流道（共流道）進水工藝進行優化改良如下圖4和圖5所示：

圖4 分流道進水工藝設計平面示意圖

圖5 分流道進水工藝設計剖面示意圖

如上圖所示，分流道進水工藝同常規單一流道（共流道）進水工藝相比，在配水間中增設了兩個分流道的配水閘門，在集水間中增設隔墻，同時在隔墻上增設閘門，將集水間分為兩個既可獨立、可合用的集水間。

泵站正常工作狀態下，開啟泵站內所有閘門，服務范圍內的生產和生活污（廢）水通過泵站進水管依次經過進水閘門間、格柵間，經格柵間物理處理后，通過配水間的分流道進入泵站集水間，在集水間通過潛污泵提升后經出水閘門間，通過壓力出水管出水排放至污水處理廠或下游污水管道。

當泵站運行過程中出現設備故障或泵站后期需要擴容、運維或檢修時，關閉集水間隔墻上的閘門，將集水間分割為兩個獨立的集水間，同時關閉待檢設備所在集水間的配水閘門，泵站進水通過開通另一側集水間的配水閘門，進入集水間進行提升排放，從而實現了泵站運行維護期間的不間斷運行。

由于受到服務范圍內開發建設規模及進程的影響，該污水提升泵站近遠期所承擔的排水流量差別較大，即使同為近期或者遠期，其白天與夜間的來水量也有一定的區別，分流道進水工藝，采用近期水量計算，遠期水量校核，通過設計兩個既相對獨立又可互聯互通共用的集水間、增大泵站有效調節容積、根據近遠期水量的不同，分期進行設備安裝等方式，以達到適應各種工況下的靈活組合，同時增效節能的目的。

2.3 兩種工藝方案比較

同常規的單一流道（共流道）進水工藝相比，分流道進水工藝具有以下優缺點：

（1）泵站配水間分流道設置和集水間隔墻的設置，相對于常規單一流道（共流道）進水工藝，泵站結構增加了一定的復雜性；

（2）分流道閘門和隔墻閘門的設置，相對于常規單一流道（共流道）進水工藝，增加了相應的閘門、水位控制器的設備數量；

（3）分流道閘門、隔墻閘門、水泵和水位檢測的控制系統，需要進行系統聯動設置，相對于常規單一流道（共流道）進水工藝，系統響應時間、聯動性和智能化要求相應較高；

（4）分流道進水，可獨立可共用集水間的獨特結構設計，通過分期設備安裝，可應對更為復雜的運行工況，對水量變化的適應性更高；

（5）同常規單一流道（共流道）進水工藝相比，運營維護期間獨立集水間的單一使用，帶來分流道進水工藝水力計算相應較復雜，需對運維臨時應急狀態下的水力工況進行計算校核，確保運維期間的正常運行；

（6）同常規單一流道（共流道）進水工藝相比，分流道進水工藝前期的工程投資相對較高，施工相對較復雜；

（7）同常規單一流道（共流道）進水工藝相比，分流道進水工藝較好的實現了泵站后期運維期間的不間斷運行，有效的保障了服務范圍內企事業單位生產和生活的正常運行，降低了由于泵站檢修運維期間，因停泵造成的污水外溢對周邊生態環境帶來的污染影響。

結語：

從2017年9月，分流道進水工藝在南京市某市政污水提升泵站上進行實際應用至今，經過近五年的運行檢驗，泵站運行狀況良好，達到了原設計的功能使用要求和設計目的。市政污水泵站分流道進水工藝作為常規單一流道（共流道）進水工藝的一種改良，所提出并經實踐的分流道進水工藝技術有效地解決了，傳統市政污水泵站因共用進水流道共用集水間，在后期運行過程中，由于水泵等設備設施出現故障，需要更換、新增水泵時，必須全面停止泵站運轉，關閉進水渠道，進行維護管養操作，從而影響泵站服務范圍內污水正常排放并造成環境污染，當然由于工藝的改良，相比常規工藝而言，工程前期的投資、設計中的水力計算校核、結構設計、智能化系統設計和后期的實施等方面要求相應較高，但在目前全面倡導生態城市建設和城市生態環境治理的當下，該工藝方案的應用仍具有一定的推廣和示范意義。