海口市金沙灣污水提升泵站設計

毛 竹 邢舒雅 王耀葳 吳多輝 陳江舟

(中國市政工程中南設計研究總院有限公司，湖北 武漢 430014)

海口市金沙灣片區位于海口市西部，西臨大海，東側為海口市火車站，西南與盈濱半島接壤。該片區以創建國家級旅游度假區為總體發展目標，依托濱海自然資源優勢，建設旅游度假與城區相融的濱海旅游新區。因此，該片區環境對于城市發展至關重要。

榮山河與已建成濱海大道污水主干管，將金沙灣片區劃分為東、西兩個污水片區。西片區內污水首先排入已建成濱海大道污水管內，然后沿著金康路北側進入設計污水提升泵站。東片區內，地勢起伏較大，道路較長，且污水管道穿越河道，埋深較大。東、西區污水系統匯合后，最終排入金沙灣污水提升泵站。

1 工程概況

項目位于海口市金沙灣片區，泵站建設總規模為2.5萬m3/d， 按近期0.9萬m3/d規模進行設備安裝，土建按遠期2.5萬m3/d規模一次建成。

設計污水泵站的出水管已建成，位于濱海大道東側綠化帶內。起端為設計污水提升泵站的出水管，最終接入粵海鐵路立交橋已建污水檢查井。

2 泵站設計

2.1 污水量計算

(其中：用水日變化系數取1.2，產污系數0.85，截污率100%)。

根據《海口市金沙灣片區市政專項規劃(修編)》污水量指標采用“城市分類用地用水量指標法”。計算得，金沙灣片區遠期規劃污水量為2.05萬m3/d，同時還需考慮其他片區轉輸污水量0.45萬m3/d，總計污水量為2.5萬m3/d。

根據《海口市金沙灣片區市政基礎設施一期工程》及金沙灣片區建設用地開發時序，同時轉輸片區大部分已開發建設，則近期泵站設計流量總計為8 704m3/d。

最終確定金沙灣污水提升泵站近期設計總規模為0.9萬m3/d，遠期設計總規模為2.50萬m3/d。

2.2 站址選擇

金沙灣污水提升泵站站址需滿足以下幾個條件。

(1)站址應符合片區總體規劃，盡量不涉及征地拆遷。

(2)污水提升泵站宜選擇在能匯集污水的排水區，且應選擇地勢較平坦地區。

(3)金沙灣片區主導風向為東北風，站址應選在下風側，不影響該片區環境質量。

(4)需有較好對外交通條件。

(5)站址現狀高程為3.48m，該片區百年一遇高潮位為3.50m，站內地面標高應滿足百年一遇防洪及相應防潮要求。

2.3 泵站形式及除臭方式選擇

2.3.1 泵站形式選擇

(1)分建式與合建式。合建式泵站將泵房與集水池合建，該方式便于水泵機組、管道及附屬設備布置。操作、檢修均在上層，運行管理條件良好。同時，占地面積小，操作簡便，易于實現自動化，充分利用了泵房空間，造價相對較低。

分建式泵站則將泵房與集水池分開建設，相互之間不存在干擾，便于施工檢修，同時泵房幾乎不存在被污水滲透、淹沒等可能性。集水池深度由排水管(渠)埋深確定，其結構處理相對簡單，但兩者地基承載力可能不一致，易產生不均勻沉陷，需增加吸水管道長度等缺點，給運行管理帶來一系列困難。綜合考慮施工、運行及造價后，則本設計選擇采用合建式。

(2)地下式與地上式。地下式泵房水泵機組和管道及附屬設備均布置在地下，檢修和管理不方便，但其臭氣和噪聲不易擴散，對周邊環境影響較小，池頂覆土后可做綠化美化環境。地上式泵站泵房及檢修間設置在地面上，粗格柵間、集水池則設置在地面以下。其優點是管理、檢修較方便，但其臭氣和噪音對周邊產生一定環境影響，需要設置除臭系統來收集處理臭氣，以緩解臭氣對周邊環境產生較大影響，還可通過建筑立面裝飾來美化環境。考慮日常出渣及檢修方便，本工程設計采用地上式。

(3)傳統泵站與一體化預制泵站。一體化預制泵站集成度高，筒體內裝有水泵、管路等幾乎所有設備，筒體采用耐腐蝕強化性玻璃鋼材質，施工量小，占地面積小，具備智能管理系統，不需安排專人值守。但只能選用潛水排污泵，并且筒體內空間狹小，檢修不方便，易堵塞，柵渣運輸不方便，集水池容積小，不容易滿足規范要求。綜合考慮到本污水提升泵站遠期規模較大，同時還需保證后期運營及維護方便。因此，本工程設計采用傳統泵站。

2.3.2 除臭方式選擇

目前，活性氧法與生物濾池法為我國城鎮污水提升泵站常見的兩種除臭方式。

(1)活性氧法。活性氧法是利用高頻高壓靜電特殊脈沖放電方式(活性氧發射裝置每秒鐘發射上千億個高能離子)協同納米光催化反應，產生高密度高能活性氧(介于氧分子和臭氧之間的一種過渡態氧)，迅速與污染物分子碰撞，激活有機分子，并直接將其破壞；或者高能活性氧激活空氣中氧分子產生二次活性氧，與有機分子發生一系列鏈式反應，并利用自身反應產生能量，維系氧化反應，進一步氧化有機物質，生成二氧化碳和水以及其它小分子，而且可以在極短時間內達到較高處理效率[1]。

活性氧去除污染物主要途徑有兩條：一是在高能電子瞬時高能量作用下，打開某些有害氣體分子的化學鍵，使其直接分解成單質原子或無害分子；二是在大量高能電子、離子、激發態粒子和氧自由基、氫氧自由基(自由基因帶有不成對電子而具有很強的活性)等作用下被氧化分解成無害產物，最終被周邊大氣所接受[2]。

(2)生物濾池法。生物濾池法，顧名思義選擇以生物濾池作為處理臭味的主體設備，主要是通過生物法處理廢氣，通過一系列反應將污染物最終分解為CO2和H2O，該除臭方式特點是不會造成二次污染。工藝流程如圖1所示。

圖1 工藝流程

預洗池將收集后的廢氣，進行噴淋處理后，通過調節預洗池內環境溫度、濕度及pH值，可初步去除廢棄中的固體污染物。經過預處理的廢氣排入到生物濾池中，生物濾池通過生物反應，將剩余廢氣中含有臭味的污染物，最終分解成無臭化合物排出。

生物法占地面積、整套設備功率、運行費用較高，菌種對環境敏感，對操作人員水平也提出了較高要求。目前生物法應用較多，但國內技術普遍運行狀況不穩定，國外生物濾池采用不同濾料可有效提高處理效率，但一次性投資較高。因此，綜合考慮選用活性氧法作為本工程除臭方案。

2.4 揚程計算及水泵選型

2.4.1 揚程計算

水泵揚程H=Δh+h3+h4+h5；

H近期=12.81m，設計取13m。

H遠期=21.64m，設計取22m。

2.4.2 水泵選型

根據計算結果：

泵房近期設計流量為0.9萬m3/d，單泵性能參數為Q=300m3/h，P=18.5kW，H=13，近期2用1備，同時預留1臺泵位，總共4個泵位。

泵房遠期設計流量為2.5萬m3/d，大泵單泵性能參數為Q=600m3/h，P=45kW，H=22m；遠期將兩臺大泵替換兩臺小泵，并增設一臺大泵，大、小泵搭配使用，使其符合污水量季度與年度變化。

2.5 管道防腐措施

所有鋼制構件、管件防腐前應對管構件先行預處理，以清除工件內外壁油污、塵土、焊渣、浮銹等物質，使管構件達到干凈無污狀態。防腐施工完成后，還應進行涂層檢測及電火花試驗。

(1)埋地鋼管外防腐:外防腐處理采用重加強級防腐。具體作法為：采用GZ-2型高分子防腐涂料，按四油二布防腐，平均用量0.9kg/m2～1.0kg/m2，干漆膜總厚度280um～300um，電火花試驗3kV。

(2)外露部分鋼管外防腐:外壁采用普通級防腐。具體作法為：按兩底兩面防腐，底漆采用IPN8710-1，平均用量100g/m2，干漆膜厚度35um；面漆采用IPN8710-2C，平均用量150g/m2，干漆膜厚度每層70um，電火花試驗1kV。

(3)管道內防腐:管道內防腐處理采用GZ-2型高分子防腐涂料。

3 建筑與結構設計

3.1 建筑設計

附屬建筑造型力求美觀新穎，整體體現簡約、大方，因此污水提升泵站站區內所有建筑物主要外墻面涂料顏色選用米色和藍灰色。外門窗選用銀白色鋁合金框，凈白玻璃。所有房間內墻面均涂刷白色乳膠漆；內門選用木制夾板本色漆，并配套球形不銹鋼門鎖；樓梯則需貼淺灰色防滑踏步磚，扶手和欄桿均采用不銹鋼材質。

3.2 結構設計

沿海地區地下水位較高。本項目實測穩定地下水水位埋深約3.00m(高程0.04m～0.37m)，查詢附近地區資料發現，該片區地下水位變化幅度在2.00m左右。

由于沿海地區地下水含鹽量較高，對鋼筋混凝土結構及內部鋼筋具有腐蝕性。針對該情況，本項目地下主體結構外表需涂刷防腐涂料，對結構做相應防腐處理。

3.2.1 地基處理

工程粗格柵間及污水泵房基礎為現澆鋼筋砼筏板基礎，附屬建筑物基礎是獨立基礎，進入污水提升泵站的污水管道基礎采用中粗砂基礎，泵房、附屬建筑物基礎及進站管道均落在嚴重液化的礫砂層，針對該情況，本項目設計采用d500擠密砂石樁基礎處理液化。擠密砂石樁間距為1 500mm，排布方式為梅花型布置，以處理過后的復合地基作為基礎持力層，樁頂設300mm砂石褥墊層，上鋪200mm中粗砂墊層。

3.2.2 基坑支護

(1)支護設計原則。在確保支護結構安全前提下，做到經濟、合理，滿足國家建設工程有關法規和規范要求，施工可行、方便，盡量縮短工期，滿足土方開挖及地下施工技術要求。

(2)止水方案選擇。根據本工程周邊環境、地質條件和地下水埋藏條件，項目基坑止水都選用雙排水泥攪拌樁，其中樁直徑為500mm，樁間距為350mm，設計樁長為10.60m或到中風化凝灰巖層頂面即可終孔。

(3)支護方案選擇。參照巖土工程勘察報告及相關規范、規程并結合相關類似工程經驗，適合本基坑支護方案為放坡開挖和土釘墻支護兩種。

由于本工程粗格柵間及污水泵房南側及東南側臨用地紅線最近僅約為2m，而構筑物埋深從現狀地面(標高3.000m左右)以下7.55m～9.75m不等，基坑開挖必須考慮支護。基坑開挖時應分層分段開挖，每層高度不超過2m。施工期間應進行基坑監測。

①對于泵房南側及東側由于緊靠用地紅線，采用鉆孔灌注樁(樁徑1 000mm，間距1 200mm)+兩排排水泥攪拌樁(樁徑500mm，間距350mm)+預應力錨索的支護形式。

②泵房其他部分基坑開挖有施工工作面，基坑采用放坡形式開挖，坡面掛50*50鐵絲網，噴射100mm厚C20混凝土。放坡段采用兩排水泥攪拌樁作為止水帷幕，樁徑500mm，間距350mm。

4 環保措施

4.1 施工期大氣污染防治措施

(1)施工期間對路基需要及時分層壓實，同時需灑水降塵，運輸土方、渣土和施工垃圾車輛需采用密閉式或采取相應覆蓋措施，以防施工場所產生揚塵。

(2)施工期間需要對堆放回填土方場地進行管理，并對土方表面壓實、覆蓋、定期噴水等相應管理計劃及措施制定相對應方案；運輸及堆放石灰、砂石、水泥等物料，必須遮蓋蓬布、定期灑水等措施，用以抑制揚塵污染。

(3)施工過程中，嚴禁以建筑廢棄材料作為燃料使用。

(4)施工結束后，需要及時恢復施工占用場地地面道路及植被。

(5)更新施工機械和運輸車輛尾氣凈化裝置，以防尾氣排放嚴重超標為要求，建議施工機械和運輸車輛均使用高清潔度燃油，降低施工現場汽車尾氣污染，使得施工現場機械設備、車輛尾氣排放符合國家環保排放標準要求。

4.2 營運期大氣污染防治措施

污水提升泵站產生的惡臭通過活性氧廢氣凈化設備(AOE)進行處理后，通過15m高排氣筒進行有組織排放，處理后臭氣標達到《惡臭污染物排放標準》(GB14554-93)二級新擴改建標準。

5 泵站運行

本工程共有三種控制方式：(1)在強電設計中手動控制。(2)在自控系統設計中現場控制。(3)在自控系統設計中自動控制。現場控制是在單元PLC操作顯示終端上用鍵盤控制。自動控制是自控系統根據集水池液位高低情況，分別自動開啟或停止水泵電機運行。兩種控制方式可在污水廠中控室和泵站本地操作顯示終端上進行切換，可滿足污水提升泵站在實際工作中進行調試、運行以及檢修需要。

6 結 語

海口市金沙灣片區該污水提升泵站占地面積有限、地下水位較高，且設計施工均存在不同程度困難。

目前，泵站運行情況良好，解決了片區內污水無出路問題。該泵站工藝設計上充分考慮到城市現狀及未來發展規劃，和沿海城市防洪等要求；建筑風格上簡約大方；并針對沿海城市地下水位較高現狀，在結構上對泵站主體及附屬構筑物進行相應處理；站區臭氣力求對周邊環境影響最小。因此，本項目無論從經濟性還是功能性而言，均實現了城市項目建設綜合利益最大化。