截污泵站的设计实例

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　　 [摘要]本文结合实际工程，介绍截污泵站的设计。在分析相关资料的前提下，合理确定系统的截流流量，并确定截流倍数，同时解释了泵站设计的相关参数以及设备的选型。
　　 [关键词]截污泵站;截流倍数;设计参数
　　文章编号：2095-4085（2019）03-0045-02
　　 1截污泵站工程简介
　　本截污工程位于厦门市岛内，截污目标是减少污水进入厦门本岛最大的备用水源水库。该水库周边的污水都未形成系统，随意排入水库内，使水库的水质遭到严重的污染。水库整治工程就是为了彻底解决周边的污染问题。方案结合环库护岸设置一条截污及排洪箱涵，将水库周边的污水及部分雨水收集起来，近期污水及初期雨水经箱涵排入截流干管，远期待水库片区开发时，建议片区室内外排水系统严格按雨污分流建设。片区内还有两个村庄未进行城市化改造，村庄排水为合流制，主要通过现状沟渠及部分村民自建管道，最终进入雨水管道系统。另外水库截流箱涵将村庄箱涵横向截断，导致村内污水无法顺利排出，村民自行将水库截流箱涵开孔排污，雨天截流箱涵污水从孔中溢出，这些污水的最终进入湿地公园，已远远超过湿地公园本身所具有的自净能力，造成污染。
　　 2设计参数选择
　　根据相关资料计算，工程所在地50年一遇洪峰流量Q=156.22m3/s，10年一遇洪峰流量Q=100.94m3/s。从计算结果可以看出如果截除全部雨水的投资太大，而且后期清洁的雨水对水库的水资源也是一种补充。参照CJJ50-92标准5～10年一遇防山洪标准的下限，截流工程确定按截除5年一遇洪峰流量考虑，超过5年一遇的洪水将进入水库滞洪。考虑到水库溢洪道经整治后泄洪能力得到保证，推演溢洪道下泄流量Q=27m3/s，为了减少截流系统的设计流量，降低工程投资，可考虑利用新建节制闸，控制入库流量，则方案最终设计的截流系统流量69.28m3/s。
　　（1）计算公式
　　截污管道总流量按下列公式计算。
　　 Qz=（n0+1）Qh
　　式中：Qz——总设计流量;Qh——旱季污水量;n0——截流倍数。
　　（2）设计取值
　　 1）旱季污水量Qh
　　设计范围内的污水主要产自村庄内的合流制污水，污水来源大部分为村民生活用水，少部分来自村民自办的小工业作坊排水，根据现场调查，小工业作坊排水无大的排水量，因此近考虑居民生活用水所形成的污水，因此计算旱季污水量仅考虑生活用水量。
　　 2）截流倍数n0（开始溢流时所截留的雨水量与旱流污水量之比）
　　根据《室外排水设计规范》（GB50014-20062011版）2.3.3条：“截流倍数n0应根据旱流污水的水质和水量及其总变化系数，水体卫生要求，水文，气象条件等因数素经计算确定，一般采用1～5”。本工程《可研报告》采用的截流倍数为2。
　　本工程范围内为水库流域及周边村庄，主要为城中村居民及市民用水，及小部分村民自办小作坊式工业排水，工业用水量及排水量比较有限。本次污水量根据现场实际测量结果考虑，根据实测污水量约为1万m3/d，考虑到截流倍数为n0=2，因此设计规模为3万m3/d。本工程设计的内容包括如下。
　　 a）污水提升泵房;b）配电间;c）沉砂池;d）除臭系统;e）污水压力管道。
　　 3泵站工艺设计
　　（1）泵站工艺流程
　　水库箱→节制闸→海域→污水→机械格栅→沉砂池→污水泵房
　　旱季时，湖边水库箱涵节制闸关闭，污水通过旁通管道，进入格栅间，然后进入沉砂池，再进入污水泵房，经过潜水排污泵提升后，通过压力管道，进入市政污水管网;在雨季时，当箱涵水位超过控制水位，通过自动控制系统开启节制闸泄洪，同时关闭污水提升泵。
　　（2）格栅间设计
　　功能：拦截并且去除污水中较大的漂浮物垃圾，保护水泵正常运行。
　　设计参数：
　　设计流量：Qmax=0.347m3/s，
　　过栅流速为：Vmax=0.9m/s，
　　栅条间隙：b=10mm，
　　栅前水深：1.15m。
　　主要工程内容：
　　土建规模、设备安装一次性完成。格栅间平面尺寸为7.0mx3.2m，深度为10.0m，格栅间流道采用二道，前后设用于检修的闸门，流道宽采用0.9m。格柵采用回转式格栅除污机。
　　（3）沉砂池设计
　　①功能去除污水中比重2.65，（下转第47页）
　　（上接第45页）粒径0.2mm以上的砂粒，使无机砂粒与有机物分离开来，便于后续构筑物的生化处理。
　　②设计参数
　　设计流量：Qmax=3万m3/d，
　　水力表面负荷：q=19m3/m2·h，
　　水力停留时间：t=6min。
　　③主要工程内容。平流沉砂池两座，每座尺寸6.54x5m，平均水深1.85m。每座池中间设有一台提砂泵，功率分别为4.5kW。砂水混合物由提砂泵输送至砂水分离器，功率为0.37kW，分离后的干砂外运。排砂量约1.0m3/d，含水率为60%。
　　④运行方式。提砂泵按程序控制定时运转，砂水分离器与提砂泵同步运转。
　　 4泵房设计
　　①功能泵站为提升泵站，污水提升后进入蔡坑泵站前的金湖四路重力流干管，进入蔡坑污水泵站。
　　②设计流量及扬程
　　污水量Q=3.0万m3/d，则最大时污水流量为0.347m3/s。
　　根据集水池最低水位及水泵出水管长度和位置，经计算水泵所需扬程为15m。
　　污水泵宜按最大时，平均时，最小时流量，相应的扬程及水泵的产品样本进行选择，要求选出的水泵在以上各种条件工作时，都能具有较高的较率。因此水泵的选择不仅要满足功能上的要求，同时又要考虑尽量减少单机流量，单机流量的减少能降低集水池调节容积，减少泵站埋深;另外也必须考虑运行管理的灵活调度，从方便维护角度来看同一泵站宜尽量采用同一型号的水泵。潜水泵与干式泵相比，具有占地小，土建费用省等优点，本次设计拟采用潜水排污泵。采用水泵四台，三用一备，水泵性能参数为：Q=416m3/h，h=15.0m，p电=30kW，n=980r/min。
　　 5总结
　　（1）本工程防洪标准的选择对工程设计影响重大，选择下限值5年一遇的洪水作为本次防洪设计的标准，既能满足保护水库的目的，又可以减少投资。
　　（2）截流倍数的大小会直接影响污水截流管管径和工程投资，进而影响污水处理厂粗格栅间，进水泵房，细格栅，沉砂池，初沉池等构筑物的规模和造价，因此，对截流倍数应进行比较后选用。国内发达城市一般取比较大的截流系数，其他城市取值较低。结合厦门市规划与实际，并参考周边污水截流工程以及主管部门的建议截流倍数确定为2。
　　参考文献：
　　 [1]杨晓岚，丁兴，刘婧，杭州市城市截污工程规划编制探索[J].中国给水排水，2014，（10）：32-34.
　　 [2]张超，姜应和，合流制排水系统截流倍数优选[J].环境工程学报，2015，9（6）：2771-2776.
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