蕰藻浜調(diào)蓄處理池快速放空研究

張留

（上海城投污水處理有限公司水處理設(shè)計(jì)研究分公司，上海市200090）

0 引言

過去幾十年，由于城市人口的快速擴(kuò)張、人口劇增、經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市水體普遍污染較為嚴(yán)重，甚至產(chǎn)生黑臭問題，給人們帶來了極差的感官體驗(yàn)。近年來，國(guó)家將城市黑臭水體整治列為重要工作內(nèi)容，上海也將河道水環(huán)境治理作為城市環(huán)境建設(shè)的重中之重。已建排水設(shè)施如何適應(yīng)不斷變化的城市面貌和雨污水輸送需求、維護(hù)城市水安全、提升城市水環(huán)境是當(dāng)前面臨的重要課題。

西干線是上海重要污水輸送干線之一，由于服務(wù)范圍內(nèi)混接現(xiàn)象比較嚴(yán)重，降雨期間，隨著大量混接雨水進(jìn)入，干線水量會(huì)有較大規(guī)模的增長(zhǎng)，為末端污水處理廠帶來極大運(yùn)行壓力[1]。為解決上述問題，在新西干線建設(shè)中，于新建蕰藻浜泵站內(nèi)建設(shè)國(guó)內(nèi)首座具有污水預(yù)處理功能的大型調(diào)蓄處理池，并于泵站投入運(yùn)行之初，對(duì)泵站及調(diào)蓄處理池設(shè)計(jì)運(yùn)行工況進(jìn)行了研究調(diào)試和優(yōu)化。在將近7 a的使用過程中，隨著老干線支線的陸續(xù)接入及服務(wù)范圍內(nèi)城市化進(jìn)程的推進(jìn)，干線運(yùn)行壓力逐步增大，調(diào)蓄處理池運(yùn)行需求日漸提高，在其運(yùn)行管理方面暴露出一些問題，造成多次非緊急狀況下的排江，對(duì)受納水體蕰藻浜水質(zhì)造成嚴(yán)重影響，亟需開展對(duì)應(yīng)研究。

1 調(diào)蓄處理池運(yùn)行現(xiàn)狀

1.1 基本情況

蕰藻浜泵站為新西干線總管中途提升泵站，將上游來水提升后輸送至下游月羅泵站，泵站設(shè)計(jì)流量4.04 m3/s，配有6臺(tái)潛水離心泵，4大2小，污水輸送能力5.7 m3/s。為解決降雨情況下，進(jìn)入干線的混接雨水所帶來的運(yùn)行壓力，于蘊(yùn)藻浜泵站內(nèi)設(shè)有調(diào)蓄處理池，分為上下兩層，下層為調(diào)蓄池，平面尺寸50.8 m×50.8 m，有效水深8 m，有效容積2萬m3；上層為處理池，分為混凝反應(yīng)和沉淀兩個(gè)區(qū)，快速處理能力為1 m3/s；配有兩臺(tái)調(diào)蓄池提升泵，單泵流量0.5 m3/s。

1.2 運(yùn)行現(xiàn)狀

1.2.1 運(yùn)行模式

日常運(yùn)行中，蕰藻浜泵站及調(diào)蓄處理池設(shè)有5種運(yùn)行模式，分別為：旱天輸送模式、雨天進(jìn)水模式、雨天處理模式、緊急放江模式和放空維護(hù)模式（見表 1）。

調(diào)蓄處理池運(yùn)行流程可見圖1所示。

1.2.2 運(yùn)行現(xiàn)狀

近年來，西干線水量總體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，在降雨多發(fā)的汛期，面臨更大輸送壓力，調(diào)蓄處理池運(yùn)行需求出現(xiàn)增長(zhǎng)。剔除泵站設(shè)備調(diào)試等因素，調(diào)蓄處理池2015年啟用11次，其中汛期9次；2016年啟用30次，其中汛期22次。2016年蕰藻浜調(diào)蓄處理池啟用次數(shù)、調(diào)蓄量、處理量均較2015年有明顯增長(zhǎng)，其中污水調(diào)蓄量增加112%，快速處理量增加213%。

表1 蕰藻浜泵站及調(diào)蓄處理池運(yùn)行模式一覽表

圖1 蕰藻浜調(diào)蓄處理池運(yùn)行流程圖

對(duì)2016年調(diào)蓄處理池啟用記錄、當(dāng)日輸送量、降雨量進(jìn)行對(duì)照分析：（1）在小雨、階段性降雨、分散性降雨、平均性降雨等情況下，能夠通過調(diào)蓄處理池運(yùn)行對(duì)干線壓力進(jìn)行緩解；（2）在短時(shí)強(qiáng)降雨、階段性強(qiáng)降雨等短時(shí)內(nèi)降雨強(qiáng)度較大導(dǎo)致輸送壓力突然增大的情況下，或者遭遇連續(xù)多日降雨，干線持續(xù)高壓的情況下，經(jīng)相關(guān)部門同意，開啟緊急放江口放江。

1.3 存在問題

基于蕰藻浜調(diào)蓄處理池歷年運(yùn)行記錄及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，發(fā)現(xiàn)調(diào)蓄池使用后無法完全放空，且放空時(shí)間長(zhǎng)。一般情況下，放空流程結(jié)束后，池內(nèi)尚存有約50%（約1萬m3）污水，時(shí)長(zhǎng)超過運(yùn)行方案規(guī)定，影響池容利用，是導(dǎo)致非緊急狀況下提前開啟泵站排放口的重要原因，排放污水對(duì)周邊水體產(chǎn)生嚴(yán)重污染，和中小河道治理的工作理念背道而馳。

結(jié)合調(diào)蓄池放空維護(hù)方案分析，調(diào)蓄池?zé)o法完全、及時(shí)放空的原因主要在于調(diào)蓄池采取重力放空模式。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)施情況，泵站前池底標(biāo)高-6.06 m，調(diào)蓄池排泥槽底標(biāo)高-4.44 m，若要放空調(diào)蓄池，須將前池水位降至-4.50 m；即在實(shí)際運(yùn)行中，須上游支線及泵站停止污水輸入、下游泵站加大運(yùn)行。汛期管網(wǎng)運(yùn)行壓力較大，為確保服務(wù)范圍內(nèi)管網(wǎng)運(yùn)行安全，所涉泵站無法配合運(yùn)行，造成蕰藻浜泵站前池水位偏高，調(diào)蓄池?zé)o法完全放空。

2 對(duì)策措施研究

2.1 工程性措施

調(diào)蓄池不能徹底放空的問題，已無法通過對(duì)站內(nèi)現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備的運(yùn)行優(yōu)化來解決。為盡快放空調(diào)蓄池以投入下一輪使用，充分利用現(xiàn)有設(shè)施設(shè)備，提出如下針對(duì)性的工程性方案：

（1）增設(shè)放空泵，單泵流量1 250 m3/h，采用潛污泵，設(shè)兩臺(tái)，可同時(shí)開啟；

（2）水泵安裝在調(diào)蓄池出水端排泥槽內(nèi)，水泵位置較低，對(duì)沖洗水流影響較少，可將調(diào)蓄池水位降到更低，電纜配線較為容易；

（3）為減少二次能源消耗，放空管接入泵站出水，為避免水倒流進(jìn)入調(diào)蓄池，出口設(shè)拍門；

（4）放空管采用不銹鋼材質(zhì)，管徑 DN500～600，為減少開挖，管道敷設(shè)沿調(diào)蓄池內(nèi)結(jié)構(gòu)梁靠墻布置，出水接入閘門井，利用原管進(jìn)入出水閘門井，揚(yáng)程11 m，管路走向如圖2所示。

圖2 放空管走向平面示意圖

放空泵及出水管走向如圖3所示。

圖3 放空泵及出水管走向之實(shí)景

2.2 管理性措施

新增放空泵之后，蕰藻浜調(diào)蓄池的放空無須前后泵站配合，在旱流、干線運(yùn)行壓力降低的情況下，即可投入運(yùn)行。放空操作主要遵循以下原則：

（1）為盡快放空調(diào)蓄池，首選兩臺(tái)放空泵同時(shí)開啟；

（2）運(yùn)行中優(yōu)先啟動(dòng)放空泵，污水排至泵站出水；待調(diào)蓄池內(nèi)水位降低至放空泵最低運(yùn)行水位-2.0 m后，再開啟排泥泵，將剩余污水沿原放空管排至泵站進(jìn)水轉(zhuǎn)折井。

2.3 運(yùn)行試驗(yàn)

2017年汛期生產(chǎn)性運(yùn)行記錄表明，在總調(diào)蓄量為1.67～9.36萬m3的情況下，調(diào)蓄池放空總時(shí)長(zhǎng)在10.5～18.2 h范圍之內(nèi)，能夠滿足暴雨警報(bào)解除后24 h內(nèi)排空調(diào)蓄池的要求，以便及時(shí)投入下一輪使用。

在調(diào)蓄池滿的情況下，對(duì)調(diào)蓄池放空時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行理論計(jì)算，結(jié)果如下：

（1）若同時(shí)啟用2臺(tái)放空泵，總放空時(shí)長(zhǎng)約20.7 h。其中，放空泵運(yùn)行約需6 h 50 min，放空污水約1.7萬m3；剩余污水由排泥泵排出，約需13 h 50 min。

（2）若使用1臺(tái)放空泵，總放空時(shí)長(zhǎng)約27.5 h。其中，放空泵運(yùn)行約需13hr40min，放空污水約1.7萬m3；剩余污水由排泥泵排出，約需13 h 50 min。

3 結(jié)語

（1）針對(duì)蕰藻浜調(diào)蓄處理池運(yùn)行中調(diào)蓄池?zé)o法徹底放空、放空速度慢，無法滿足汛期頻繁啟用需求的現(xiàn)象，結(jié)合設(shè)施設(shè)備條件、運(yùn)行管理方案、周邊管網(wǎng)情況，提出重力放空模式是主要措施。

（2）結(jié)合泵站及調(diào)蓄處理池實(shí)際，提出增設(shè)放空泵的對(duì)策措施。放空泵設(shè)兩臺(tái)，安放于調(diào)蓄池排泥槽內(nèi)，流量1 250 m3/h，揚(yáng)程11 m，可同時(shí)開啟。新增放空泵之后，調(diào)蓄池的放空無須前后泵站配合運(yùn)行，在干線壓力稍低的情況下，即可進(jìn)行操作；調(diào)蓄池污水先由放空泵排至水位-2.0 m，之后由排泥泵排出，滿池放空共需20.7 h。

（3）調(diào)蓄池的運(yùn)行管理是一項(xiàng)長(zhǎng)期課題，設(shè)計(jì)之初的運(yùn)行條件隨著服務(wù)地塊發(fā)展及管線接入而產(chǎn)生變化，須不斷提出針對(duì)性的管理性或工程性方案來應(yīng)對(duì)，以更好地為管網(wǎng)運(yùn)行安全及城市水體環(huán)境優(yōu)化服務(wù)。