城鎮污水提升泵站浮渣治理探索

懷其銀

（青島市排水運營服務中心，山東 青島 266000）

污水提升泵站將排水系統管網匯集的污水加壓、提升水頭壓力使污水到達高處后，轉變為重力流，然后將污水輸送至下一級泵站或排水系統末端的污水處理廠。污水提升泵站設置集水池，長期運行的泵站集水池內往往會產生大量的漂浮物，稱之為浮渣，對污水提升泵站的平穩運行造成了較大的干擾。

因浮渣干擾泵站正常運行的情況時有發生，運行管理人員深受困擾。以青島市主城區的污水提升泵站為例，論述浮渣產生的原因與危害，并采取有效可行的措施，盡量減少浮渣的形成，加快消浮速度，減輕浮渣對環境的污染。

1 浮渣產生的原因

1.1 提升介質成分復雜，雜質多

區別于灌溉泵站及供水泵站，城鎮排水泵站的輸送介質更為復雜，往往含有大量的棉紗、布條、塑料袋、橡膠制品、較長纖維、衛生棉條等雜軟的柔性雜質。較大的漂浮物和懸混的垃圾（通稱為柵渣）可以通過格柵除污機打撈方式去除，少量體積較小的柵渣會進入集水池，這些柵渣和污水中的油脂、糞便等結合后，往往會形成較厚的浮渣漂浮在集水池表面。

青島市主城區的污水系統為直排式，不設化糞池，居民生活污水直接排入排污管道后進入污水提升泵站，污水提升泵站成為攔截水中雜質的第一道防線，除污壓力較大。采用打撈式格柵除污機的泵站，如果柵條間距設置不合理，會使較大量的垃圾進入集水池，但柵條間距又不能設置過小，否則會阻擋水頭，降低進水效率，導致上游管道溢流。

部分泵站采用的是粉碎性格柵除污機，通過鉸刀的轉動、擠壓，將柵渣切割成6～12 mm 大小的短纖維或細顆粒[1]，切割后的柵渣與污水一起進入集水池，這些短纖維或細顆粒形式的柵渣更容易與大油、糞便混合，漂浮在集水池表面。

部分泵站采用的打撈式格柵除污機或粉碎性格柵除污機出現故障時，往往需要整體吊起維修，此時部分雜物會無阻擋地進入集水池，長期運行后，集水池中也會積存大量雜質。

1.2 泵站水力條件差

污水提升泵站的布置形式往往為“品”字型，前端為較狹窄的進水管道與格柵除污機安裝廊道，后端為較寬敞的集水池，帶雜質的污水通過進水廊道與格柵除污機進入集水池后，水面突然變寬，污水的流動性減弱，污水在集水池內逐漸處于靜穩態，為雜質、油脂、糞便的上浮創造了有利條件，浮于集水池表面的這些物質在靜穩態的集水池表面結合、干燥成塊，造成浮渣結殼[2]。

污水提升泵站的水泵安裝形式分為干式和濕式。對于干式安裝的泵站，為防止管道進入氣體影響水泵正常排水，進水口需保持在水面以下；對于濕式安裝的泵站，需考慮潛污泵盡量淹沒在水下以保證可靠的散熱。這些情況導致集水池內的污水始終不會被排干，為浮渣的積存創造了條件。

2 浮渣的危害

2.1 造成計數值波動，影響泵站安全

污水提升泵站集水池內一般安裝有超聲波液位計，用于實時測量集水池的水位高度，可編程控制器讀取超聲波液位計的數值后控制排污泵的啟動和停止，從而實現泵站的自動運行。

超聲波液位計在測量時由傳感器發出脈沖超聲波，經物體表面反射后被傳感器接收，通過聲波的發射和接收之間的時間差來計算傳感器與被測物體之間的距離，廣泛用于污水提升泵站的水位測量。

集水池浮渣的表面不平整會造成超聲波的反射面不規則，導致傳感器發射的超聲波被吸收，回波信號非常弱。當集水池內液體表面40～50%以上面積被浮渣覆蓋后，超聲波液位計發射的絕大部分信號就會被吸收，造成液位計接收不到信號，可編程控制器接收到的液位信號也時有時無，導致水泵的誤開和誤停。

時有時無的超聲波液位計信號會被誤認為集水池液位值的突然升高或降低，使可編程控制器集中開泵和停泵，對電網造成沖擊，頻繁的開停泵會使控制水泵的軟啟動器或變頻器發熱，造成系統保護性停機。若實際水位持續升高而液位計數值未能及時反應，會發生水淹泵站的事故，而若實際水位已到達最低而液位計數值未能及時反應時，會導致干式安裝水泵的管道進氣或濕式安裝水泵發生散熱不良的情況。

2.2 擠占集水池空間，調節能力下降

泵站集水池用來暫存管道來水，減小來水量和提升量之間的不平衡，避免泵站水泵的頻繁啟動和停止。當浮渣形成后，會逐漸累積，越來越厚，漂浮在液體表面。超聲波液位計檢測到的是浮渣的位置，而不是實際的液位，可編程控制器仍按照被擠壓后的錯誤液位數值控制水泵的啟停，導致水泵頻繁啟停，造成不合理的能源浪費，加速止回閥等設備的損耗。

2.3 浮渣結殼，影響設備維修

集水池中的浮渣漂浮到污水上層，在污水表面積累，脫水干化形成硬殼。對于濕式泵站，因潛污泵系通過耦合器安裝在集水池底部，出現故障需要維修時，需使用鐵鏈、吊車將故障水泵吊起。如遇浮渣結殼，將對水泵的吊起造成較大阻力，甚至造成鐵鏈斷裂，導致故障水泵無法吊起。維修完成的水泵，如遇浮渣結殼，就不能順利放到耦合位置。

3 浮渣的消除辦法

3.1 打撈法

通過使用特制的撈筐或者機械抓斗，可以將浮渣打撈上來。該方法的優點是簡單、直接、見效快，缺點是受空間限制較大。部分泵站尤其是較小型的泵站以及新興的地下泵站由于空間狹窄不能打撈，同時，打撈上來的浮渣主要是結塊的糞便及大油，含水且臭氣較大，對周邊環境造成非常大的不良影響，因此，對運輸處置過程提出了非常高的要求，處置不當時易造成撒漏，污染環境。

3.2 回水反沖法

通過將出水壓力管道內的污水反送回集水池，改變集水池的水利條件，達到消浮的目的。壓力水流將集水池內的污水攪動，結塊的浮渣會被打濕、沖散成為小塊并沉入集水池與水混合，排污泵可將這些混合物抽離集水池，如圖1 所示。

圖1 反沖法消浮示意圖

反沖法的優點是自動化程度高，需要的人工干預少，浮渣不外撒，不會對環境造成破壞。缺點是打開反沖閥后，壓力管道泄壓，泵站提升效率下降，部分泵站存在提升不及時造成水淹設備的隱患。對此，可對管道進行優化，將部分反沖管道由止回閥后接入改為由止回閥前接入，需要反沖消浮時，將該臺排污泵作為專門的消浮泵使用，可避免水淹設備隱患。

3.3 水利條件調節法

具備條件的污水提升泵站可以通過降低集水池停泵水位的辦法達到消浮目地。通過降低集水池的停泵水位，增加進水流速，消除有利于浮渣形成的靜穩態，避免浮渣的形成。

水利條件調節方法的優點是無需人工干預，通過PLC 程序的設置即可實現，且可以達到長期避免浮渣形成的目的。缺點是增加了污水提升泵的實際揚程，造成能耗增加，同時該方法更加適用于干式泵站，濕式泵站因污水提升泵需浸沒在水下，造成停泵水位的調節范圍較小，效果可能欠理想。

3.4 充氣消浮法

參考污水處理廠的曝氣池以及快速破除沼氣池發酵料液結殼的技術[3]。可以利用充氣機或空壓機不斷向集水池底部充氣，一是可以逐漸增大集水池氣體壓力，將集水池表面浮渣擊碎，更重要的是通過氣體的翻騰作用使浮渣與液體再次混合和攪拌，部分浮渣沉降到水體的中、下部并被排污泵排出集水池，從而達到消除集水池浮渣的目的。

充氣機或空壓機可以使用高壓旋渦風機，例如，采用某三相380 V 供電的高壓旋渦風機，功率為2.2 kW，最大風壓達到了36 kPa，最大曝氣水深達到1.5 m，送風量達到318 m3/h，能夠達到消浮目的。

充氣消浮法的優點是簡單、方便，不會因為產生帶水且有較大臭味的垃圾而對廠區周邊環境造成破壞，而且不會對泵站的正常運行造成干擾，能夠保證泵站的安全運行。缺點是需要增加新的設備、管道及相應的控制系統，同時，氣體攪動集水池內的污水，會加快有毒有害氣體的釋放，需要保證通風、換氣、除臭等設備能夠正常運行，必要時需要增加換氣裝置，運行過程中人員需要遠離，人員靠近前需檢測現場有毒有害氣體的濃度，存在一定的安全風險。

3.5 各種消浮方法比較與案例

表1 為各種消浮方法的優缺點比較，通過比較可以看出，對于已經形成浮渣結殼的泵站，可以使用打撈法在短時間內消除浮渣影響，也可根據現場條件，采用其它方法中的一種，達到長期消浮的目的，防止浮渣再次形成，以提高去除浮渣的效率。

表1 各種消浮方法比較

以青島主城區地下式的污水提升泵站為例，泵站主要設備設置在地下負一層和負二層，設計規模1.5 萬t/d，采用粉碎性格柵，運行一段時間后，出現了較為嚴重的泵坑浮渣累積問題。

實踐過程中，首先使用機械抓斗打撈了上層風干結塊的浮渣，然后打開反沖閘門使用回水反沖法消除帶水的濕浮渣，并使用水利條件調節法加快消浮速度，取得了較為明顯的效果。

4 結語

污水提升泵站集水池內的浮渣是影響泵站自動運行的重要不利因素，通過對集水池的浮渣進行消浮作業，能夠有效地避免浮渣對超聲波液位計的不利影響、恢復集水池的有效容積，保障泵站自動控制系統的穩定、高效運行，消除對泵站維修造成的障礙。合理的消浮方法應能在快速消浮的同時，盡量減少對廠區環境的污染，降低工作人員的勞動強度，有條件的泵站應考慮減少浮渣生產的運行模式，在節能與穩定之間達到更好的平衡。