污水提升泵站设计的探讨

污水提升泵站设计的探讨

1截流式合流制排水系统丹东是一座带着汉江西北岸、珠江、元宝、江宁山等山脉的带状城市。这座城市建于48.4公里长，25公里宽0.7公里。城市排水系统是几十年以来形成的顺山势直泄鸭绿江的合流制排水系统，城市的发展要求污水集中处理，直泄式合流制排水系统改建成截流式合流制排水系统。而城市市区内的建筑已形成，地下管网密布，没有截流管铺设的位置，只有在防洪坝外与江岸之间的滨江路，并且正是原合流制排水系统的各排水出口处，适合沿护岸铺设截流管道。但是，四个污水提升泵站在此区域设置有很大的难度。2环境条件的要求2.1与美丽的风景的协调滨江路是在国家级的鸭绿江风景名胜区的一个重要景区之中,要在这里建工业厂房式的污水泵站如何与秀丽的风景协调，是一个难度较大的问题，即使是使用高档的外装饰也难于把具有天吊和变电设备的泵站建筑掩饰完美。还必须满足污水泵站的臭气臭味及噪声震动不能散布到地面上的要求。2.2+潮差不同排水系统的出水口鸭绿江的市区段，也就是污水截流管线段，距入海口30km多，是一个感潮段河流，每天两次，一般的潮差在2m～4m高。而城市排水系统的出水口基本都是在潮差范围内，满潮位时，出水口均被淹没：枯潮位时，出水口全都露出。受排水管渠高程的限制，截流管道和污水提升泵站的地下部分都被潮汐淹没。泵站的设计要保证雨季超过截流倍数的城区雨污混合水排入江中，又要满足提升泵站不能被涨潮的江水倒灌的要求。2.3洪水对污水泵站地上部分的影响城区的防洪标准是百年一遇，而污水泵站的位置是在防洪坝外，地面高程相当于10a一遇的护岸上的行洪区内。当发生上游洪水与潮汐高水位相遇时，污水泵站的地上部分也能受到洪水的淹没。《室外排水设计规范》（GBJ14-87）第4.1.4条规定“受洪水淹没地区的泵站，其入口处设计地面标高应比设计洪水位高出0.5m以上，当不能满足上述要求时，可在入口处设置闸槽等临时防洪措施。”按此规定，污水泵站的入口地面高程应是百年一遇洪水位以上，相当于地面上高出2.5m～3m。3采取的措施3.1洪水前池内的按需设计出水管渠口1）泵站设计成地下式，使用潜水泵，机泵一体安装在水下。设置闸门和格栅除污机的电动机在高位，以防止电动机被淹没，一般应高于10a一遇的洪水位，当发生高于10a一遇的洪水之前，可能出现被淹没的情况时，先将这几个电动机卸下，待洪水消退后再安上。2）地面以上的变电、控制室与泵站分离，建在防洪区域内；若距离太远，不便管理，可建在附近（行洪区内）的二层楼上，满足入口处设计地面标高比设计洪水位高出0.5m以上的标准要求。控制室与泵站之间用埋地的电缆和信号管路连接，进行信号的传输和水泵等设备工作的控制。3）为防止洪水进入泵站，泵站及前池墙体、盖板设计是防渗的，盖板的人孔和吊物孔全都设计成封闭的，进水管渠口设调节闸门，出水孔设拍门。泵站形成一个相对封闭的箱体埋在地下，当洪水来临时，只有进水调节闸门开一定的空隙，控制进水量和泵站内的水位。3.2对环境的影响1）地面以上的变电、控制室被分离，泵站上没有了工业厂房式的建筑，泵站顶覆土后基本与地面平齐，完全可以用草坪或步道砖覆盖，有的地面高程低于10a一遇洪水位，格栅闸门井顶部高出地面以上，此种情况需装饰一下高出部分的构筑物表面，作为一个台基，用围栏或雕塑摆在其上，但是不要遮挡或妨碍孔口的范围和作业。成为一个景区的小品，装点周围的环境。2）泵站顶板的入孔和吊物孔全都设计成封闭的，阻止污水气味上溢地面。水泵和电动机都沉在水下，工作时的震动和噪音很难传到地面，达到了污水泵站的臭气臭味及噪音震动封闭在地下。不能产生对地面风景区环境有影响的要求。3）泵站设计成地下式，减除了泵站上工业厂房式的建筑，取消了室内的起重设备，需要吊水泵或格栅除污机时，打开设备吊孔盖，用汽车起重机进行拆卸和安装，即省了室内的起重设备费用又减少了建筑空间。地面上没有了建筑物，风景如画的风景区可以不受泵站限制和制约，尽情地装点和美化环境。3.3水泵内防倒灌的承担1）为了防止江水每日两次涨潮造成倒灌，污水提升泵站前的合流排水管渠的出水口设防潮闸门，在防潮闸门两侧设置自动水位计。正常时防潮闸门是关闭的。只有在雨季城区排水系统中的合流水量大于截流倍数且合流管渠内水位高于江水位时,才能打开闸门排水入江。该闸门同时是泵站事故排出口,也是雨水截流井的一个组成部分。2）泵站进口的调节闸门是防倒灌的第二道防线。由各点的水位信号来判断防潮闸门是否起作用，江水是否倒灌进了泵站,决定是否关闭调节闸门。同时，当江水位很高，溢流井前的城区雨水泵站运行时，合流管渠的水位也是很高的，此时应把这个调节闸门关闭到一定的程度，控制进水量与提升泵站的出水量相一致，保证前池的水位不能过高而淹没闸门、格栅除污机的电动机。4扩大直接按水泵规格分的泵站规模由于江岸带形地理条件限制,没有较大的地方供泵站所用,也为了减少污水泵站的建设费用，在设计中采取了如下几项方案来减少污水泵站的建筑面积。1）规范要求，污水泵站应当有备用泵,但是考虑到污水截流提升泵站的来水量只在雨天时才能达到满负荷,此种情况的运行时间不是很长,丹东地区仅集中在每年的第三季度，并且雨天又是间断地出现，绝大部分时间是不用全部水泵工作的，完全有时间更换和维修水泵，并且采用的水泵是潜水轴流泵敞开式安装。拆卸、安装简便迅速,因泵机没有螺栓紧固,用吊车直接拽出泵井筒就完成了拆卸。把水泵吊入泵井座上,就可联线抽水，换泵所需时间很短。所以在仓库里备用一台同型号的水泵,需要更换水泵时用。汽车拉到现场短时间就可保证备用泵运行工作，完全可以起到污水泵站备用泵的作用，可以减少泵站的建筑面积。本工程的四座污水提升泵站中有三座采用此方案，每座泵站的宽度减少2m～2.3m。2）集水池的容积决定着泵站建筑面积的大小,规范规定“污水泵房的集水池容积,不应小于最大一台水泵5min的出水量。如水泵机组为自动控制时,每小时开动水泵不得超过6次；雨水泵房的集水池容积，不应小于最大一台水泵30s的出水量。”本设计中截流管渠上的提升泵站在最大流量出现时(有截流雨水)是合流泵站，虽然泵站设计能力中雨水量占大部分，但从工作时间上看，绝大部分时间是在提升污水，每日都有最小污水量出现，若集水池容积过小会由于水泵启动过于频繁而造成启动时电流过大，电动机等电器设施过热而失效。为了保护电动机等电器设施，在确定了进水流量、水泵抽升能力、水力条件等因素后，应满足规范的要求。但是自动控制的设计可以把泵站内的多台水泵设计成轮换启动，使每台水泵启闭次数每小时不超过6次。而整个泵站每小时启泵次数至少是12次，集水池是共用的，它的容积就可以缩小一半,泵站的建筑面积就可以缩小一半。虽然最后一台水泵没有轮换的,但此时是泵站接近最大流量时,来水流量很大,水位早已超过了水泵的最低水位,所以水泵不会频繁地停泵和启动。而来水量基本达到了截流倍数的设计量,其中至少有一半是雨水，属于合流泵站，即便是启动频繁，按规范要求的启动频率雨水泵站可以高出污水泵站的10倍。距此标准还是有很大的安全量的。5集水池的设计和水泵排放工程中的3号污水提升泵站坐落在江边护岸与滨江路之间的绿地下，截流管道的中心线上，与防洪堤坝一路之隔，地面高程稍高于10a一遇的洪水位，防洪堤坝是100a一遇的防洪标准。泵站的设计为分离式，变电、控制室设在防洪堤坝的背水侧。与泵站之间的动力、信号等联系全是埋地线路连接。泵站的闸门、格栅、集（出）水池和水泵井筒全都封闭在地面以下，地面上只能看见与地面一平的人孔、吊物孔井盖，水池盖板上覆土后都用草坪和步道砖覆盖着。设计污水量Q污=2.08m3/s；截流倍数N0=1；泵站设计流量Q=4.16m3/s。采用四台工作泵，型号为700QZ-50D的潜水轴流泵（另有一台同型号泵放在仓库备用）。单泵排水