全地下式污水泵站工藝設(shè)計(jì)

冀偉江，紀(jì) 碩，邢芳芳

（中冶京誠(chéng)工程技術(shù)有限公司，北京 100176）

1 工程概況

南京河西新城南部地區(qū)現(xiàn)為農(nóng)村和村鎮(zhèn)用地，基本沒(méi)有建設(shè)污水收集系統(tǒng)，生活污水直接排入河道，對(duì)受納水體構(gòu)成污染，河道水質(zhì)逐年下降。河西新城南部地區(qū)除燕山路南延以南、友誼河以東區(qū)域外的污水由規(guī)劃道路下d400～d1500污水管收集后送至黃河路污水泵站。經(jīng)由黃河路污水泵站提升后，由黃河路、燕山路DN300、DN800的壓力污水管輸送至江山大街東側(cè)，與燕山路下現(xiàn)狀d600、d1200重力流污水管銜接。根據(jù)規(guī)劃要求，河西新城要成為現(xiàn)代化新南京的中心區(qū)和標(biāo)志區(qū)，積極發(fā)展現(xiàn)代服務(wù)業(yè)、建設(shè)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)體系，為亞青會(huì)和青奧會(huì)的舉辦提供優(yōu)質(zhì)場(chǎng)所，強(qiáng)化城市功能。為使泵站建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)代城市發(fā)展相協(xié)調(diào)，新建黃河路污水泵站已顯得非常必要。新建黃河路污水泵站位于南京河西新城南部地區(qū)黃河路與壽帶街交叉口東北側(cè)，泵站服務(wù)面積 1417.39 hm2，規(guī)模 1.2 m3/s。

2 地下式污水泵站設(shè)計(jì)

2.1 工藝流程

黃河路污水泵站工程主要包括：包括格柵間、集水池、提升泵房、檢修間、變配電室、走廊、生產(chǎn)管理用房（位于綜合體）。工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 黃河路污水泵站工藝流程圖

2.2 污水泵站規(guī)模的確定

（1）用水量

河西新城南部地區(qū)規(guī)劃區(qū)內(nèi)最高日用水量為11.7萬(wàn)m3/d，根據(jù)規(guī)范規(guī)定，日變化系數(shù)宜采用1.1～1.5，此處取 1.3，則平均日用水量：11.7÷1.3＝9.0 萬(wàn)m3/d。

（2）污水量

生活污水量按生活用水量的80%考慮，地下水入滲量按10%考慮，則平均日污水量：9.0×80%×1.1＝7.92萬(wàn)m3/d，折合秒流量為0.917 m3/s。

根據(jù)規(guī)范規(guī)定，總變化系數(shù)取1.31，則污水泵站高日高時(shí)流量：0.917×1.31＝1.2 m3/s，即 4320 m3/h

經(jīng)計(jì)算，黃河路污水泵站的規(guī)模為1.2 m3/s。

2.3 污水泵站設(shè)計(jì)

（1）黃河路污水泵站規(guī)模確定

根據(jù)2.2章節(jié)計(jì)算，黃河路污水泵站的規(guī)模為1.2 m3/s。

（2）單泵設(shè)計(jì)流量確定及流量分配方式

污水泵站出水接至黃河路現(xiàn)狀DN300、DN800有壓管，為使流量分配合理，采用兩個(gè)泵組輸送污水。各壓力排水管道對(duì)應(yīng)的流量分配及單泵設(shè)計(jì)流量如表1所示。

表1 壓力管道流量分配表

說(shuō)明：表中設(shè)計(jì)最大流速指工作泵全部啟動(dòng)，管道達(dá)到最大流量時(shí)對(duì)應(yīng)的管道設(shè)計(jì)流速；設(shè)計(jì)最小流速指該泵組只有一臺(tái)水泵運(yùn)行時(shí)，對(duì)應(yīng)的管道設(shè)計(jì)流速。

（3）重力流輸送管道排水能力校核

泵站提升后，通過(guò)兩根壓力管道DN800、DN300分別送至燕山路的d1200、d600的兩根重力流管道（鋼筋混凝土排水管）。污水在重力流管道中水力計(jì)算按均勻流、非滿(mǎn)流考慮。

重力流排水管道的流量計(jì)算如下式：

d1200、d600鋼筋混凝土排水管的基本參數(shù)及校核流量如表2。

表2 重力流管道過(guò)流能力校核

由于燕山路現(xiàn)狀d1200污水管只承擔(dān)污水泵站污水，不收地塊污水，而現(xiàn)狀d600污水管既承擔(dān)污水泵站污水，又收地塊污水，所以，1#泵組的能力為現(xiàn)狀d1200污水管最大過(guò)流能力，2#泵組流量應(yīng)小于現(xiàn)狀d600污水管最大過(guò)流能力。 1#泵組設(shè)計(jì)流量為3920 m3/h，對(duì)應(yīng)現(xiàn)狀d1200污水管、坡度0.001的充滿(mǎn)度為0.78，雖大于最大設(shè)計(jì)充滿(mǎn)度，但此工況僅在高日高時(shí)出現(xiàn)，滿(mǎn)足《室外排水規(guī)范》GB50014-

表31#、2#泵組水泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程計(jì)算m

從表3計(jì)算結(jié)果可知，1#泵組揚(yáng)程為30.59 m，2#泵組揚(yáng)程為38.63 m。

（5）格柵間

格柵間格柵渠道設(shè)2條，渠道寬1500 mm，渠道凈高3840 mm。格柵渠道內(nèi)各設(shè)1臺(tái)粉碎性格柵去除污水中的大塊污染物。粉碎性格柵安裝角度為90°，轉(zhuǎn)鼓間隙10 mm，柵前有效水深1.625 m。粉碎性格柵配人工柵條，柵條間隙100 mm，當(dāng)粉碎性格柵事故時(shí)采用人工柵條去除污水中大塊污染物。

格柵間內(nèi)設(shè)1臺(tái)￠1800手電兩用鑄鐵鑲銅閘門(mén)，同時(shí)設(shè)除臭管道，去除硫化氫等毒害氣體，保證工作人員生命安全及防止硫化氫等毒害氣體影響周邊環(huán)境的空氣質(zhì)量。

粉碎性格柵、￠1800手電兩用鑄鐵鑲銅閘門(mén)工作信號(hào)傳至監(jiān)控室。

為便于污水泵站內(nèi)設(shè)備的吊裝，格柵間正上方設(shè)1臺(tái)電動(dòng)葫蘆CD1-5型。

（6）集水池

集水池設(shè)計(jì)采用梯形斷面，上、下口寬分別為3.50 m、13.00 m，最高液位-9.375 m（相對(duì)標(biāo)高），最低液位-10.20 m（相對(duì)標(biāo)高）。集水池采用正向進(jìn)水，進(jìn)入集水池的水流平緩流向各臺(tái)水泵，進(jìn)水?dāng)U散角21.60°，流速變化均勻，無(wú)旋流、回流。集水池有效容積146 m3，為最大一臺(tái)水泵6.7 min的出水量。

（7）污水提升泵房

在集水池后部的取水井內(nèi)安裝潛水排污泵，提升污水至黃河路有壓污水管道。潛水排污泵共設(shè)置2組，主要設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)備：

1#泵組 Q＝1307 m3/h，揚(yáng)程 H＝31 m，N＝200kW，U=380 V，4臺(tái)，3用1備，2臺(tái)變頻2臺(tái)工頻，備用泵為變頻泵；

2#泵組 Q＝400 m3/h，揚(yáng)程 H＝39 m，N＝90kW，U=380 V，2臺(tái)，1用1備。

潛水排污泵的啟、停根據(jù)集水池液位控制，同時(shí)設(shè)高、低液位聲光報(bào)警，潛水排污泵的工作信號(hào)傳至監(jiān)控室，出水總管設(shè)流量計(jì)。

（8）檢修間

1）檢修間設(shè)2臺(tái)電動(dòng)葫蘆CD1-5型、CD1-1型，用于1#、2#潛水排污泵、閥門(mén)的吊裝。

2）檢修間設(shè)一套除臭系統(tǒng)，經(jīng)液氣轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化后的氣態(tài)植物分子，在風(fēng)機(jī)的作用下，氣態(tài)植物分子經(jīng)輸送管道排出。植物分子由上向下運(yùn)動(dòng)，對(duì)車(chē)間內(nèi)的惡臭分子進(jìn)行降解，去除硫化氫等毒害氣體，保證硫化氫等毒害氣體不影響周邊環(huán)境的同時(shí)，保證工作人員生命安全。

（9）污水泵站安全設(shè)計(jì)

污水泵站格柵間、檢修間設(shè)有H2S氣體檢測(cè)探頭，當(dāng)H2S氣體濃度超標(biāo)時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；當(dāng)工作人員進(jìn)入格柵間時(shí)，攜帶便攜式H2S氣體檢測(cè)儀，當(dāng)H2S氣體濃度超標(biāo)時(shí)，嚴(yán)禁工作人員進(jìn)入。

（10）污水泵站的平面布置圖及剖面圖詳見(jiàn)圖2、圖3。

3 污水泵站設(shè)計(jì)特點(diǎn)

3.1 設(shè)備選型

（1）泵組選擇

提升泵房設(shè)1#、2#潛水排污泵組，分別與黃河路有壓污水管DN800、DN300及燕山路重力流污水管d1200、d600一一對(duì)應(yīng)。同時(shí)，通過(guò)校核重力流污水管d1200、d600的過(guò)流能力，確定單泵流量，達(dá)到了流量分配的最佳效果。此設(shè)計(jì)思路也可理解為2個(gè)泵組共用一個(gè)集水池。

（2）進(jìn)水閘門(mén)安裝方式的選擇

圖2 -6.55污水泵站平面圖

圖3 黃河路污水泵站剖面圖

南京河西新城南部地區(qū)的地下水較高，而污水泵站進(jìn)水管埋深又深（約10.20 m），采用大開(kāi)挖的施工方法降水成本很高，所以，泵站進(jìn)水管d1500采用頂管施工，與泵站主體的施工順序?yàn)椋褐ёo(hù)結(jié)構(gòu)施工-泵站主體混凝土施工-泵站進(jìn)水管頂管施工。

進(jìn)水閘門(mén)的閘框采用化學(xué)螺栓的安裝方式，若選用預(yù)埋件形式固定，存在因頂管施工誤差而導(dǎo)致閘門(mén)預(yù)埋件偏離的風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致無(wú)法安裝閘門(mén)，而放大閘門(mén)型號(hào)的做法工程中很少見(jiàn)，且不經(jīng)濟(jì)。

（3）機(jī)械格柵的選擇

黃河路污水泵站位于城區(qū)，附近有高檔寫(xiě)字樓，周邊環(huán)境敏感點(diǎn)較多。若采用傳統(tǒng)機(jī)械格柵，存在柵渣起吊、轉(zhuǎn)輸?shù)那闆r，同時(shí)，在柵渣轉(zhuǎn)輸過(guò)程中散發(fā)的臭氣還會(huì)對(duì)周邊環(huán)境帶來(lái)二次污染。若采用粉碎型格柵[1]，則可實(shí)現(xiàn)地下式泵站的封閉式管理，無(wú)需配套螺旋輸送設(shè)備、壓榨設(shè)備及柵渣外運(yùn)設(shè)備等，可實(shí)現(xiàn)泵站的無(wú)人值守。

綜上所述，本工程機(jī)械格柵選用粉碎型格柵。

3.2 檢修間設(shè)置的必要性

圖4 黃河路污水泵站位置圖

本工程利用集水池與地坪間的空間，設(shè)置檢修間，將潛水排污泵、閥門(mén)的檢修在地坪下的檢修間進(jìn)行，同時(shí)連同格柵間與檢修間，既減少了地坪吊裝孔的數(shù)量，又不影響設(shè)備檢修。檢修間的布置詳見(jiàn)圖2、圖3。

4 結(jié)束語(yǔ)

黃河路全地下式污水泵站通過(guò)設(shè)備選型、增設(shè)檢修間的設(shè)計(jì)，在滿(mǎn)足泵站功能的前提下，最大程度地減小對(duì)周?chē)h(huán)境的影響，為類(lèi)似的工程項(xiàng)目提供了參考。

[1]尉建松，粉碎性格柵機(jī)在排污泵站中的應(yīng)用[J]，科技與企業(yè)，2014年（14）.

[2]吳文波，新型全地埋式污水泵站與傳統(tǒng)泵站綜合比較[J]，中國(guó)給水排水，2005年8月.