改造者:柴春省 張 永

污水泵站集水池超高水位運(yùn)行的危害

改造者:柴春省 張 永

本文針對(duì)城鎮(zhèn)污水處理廠污水提升泵站，長期超高水位運(yùn)行和以泵池水位來控制污水提升量的工藝運(yùn)行模式，從城區(qū)污水管網(wǎng)維護(hù)管理和污水處理廠整體運(yùn)行工藝的角度，進(jìn)行利弊分析例證，并提出污水泵站應(yīng)采取低水位運(yùn)行，均勻穩(wěn)定提升污水量的運(yùn)行模式。

污水提升泵站一般是由污水泵、集水池和泵房等組成，其作用就是將來自城區(qū)管網(wǎng)污水提升至工藝設(shè)計(jì)所需要的高度，實(shí)現(xiàn)后續(xù)處理單元的重力自流，污水泵站是城鎮(zhèn)污水處理廠工藝流程中重要處理單元之一，它的科學(xué)運(yùn)行管理對(duì)確保處理工藝出水水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)、經(jīng)濟(jì)安全運(yùn)行、有效解決污水管網(wǎng)淤積和降低管網(wǎng)維護(hù)費(fèi)用等方面至關(guān)重要，然目前一些城鎮(zhèn)污水處理廠對(duì)污水泵站的運(yùn)行管理重視不夠，缺乏科學(xué)合理與運(yùn)行管理方案，普遍存在兩方面的問題:1.長期高水位運(yùn)行；2.以泵池水位控制污水提升量，這種運(yùn)行方式會(huì)對(duì)污水處理廠及污水管網(wǎng)運(yùn)行管理造成以下幾方面的不利因素

污水泵站集水池相關(guān)設(shè)計(jì)水位的概念

在污水泵站設(shè)計(jì)建設(shè)和運(yùn)行管理過程中，泵站集水池的最高運(yùn)行控制水位、集水池有效容積、最低運(yùn)行控制水位、池底設(shè)計(jì)標(biāo)高、正常運(yùn)行水位和超高運(yùn)行水位等相關(guān)設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)的計(jì)算確定，對(duì)污水泵站的工程造價(jià)，設(shè)備選型和運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)安全性等方面有直接的影響。

最高運(yùn)行控制水位

最高運(yùn)行控制水位，污水管網(wǎng)來水量達(dá)到設(shè)計(jì)最大流量，污水提升泵滿負(fù)荷且正常運(yùn)行情況下，接近上游干管地面冒水的集水池水位。

集水池有效容積

在污水泵站的設(shè)計(jì)中，一般不考慮集水池的對(duì)管網(wǎng)來水的調(diào)節(jié)作用，只考慮提升泵安全正常運(yùn)行和合理布置吸水口及控制集水池水流速度等必須的有效容積。集水池設(shè)計(jì)最高運(yùn)行控制水位與最低運(yùn)行控制水位之間的容積定義為有效容積，不應(yīng)小于最大一臺(tái)水泵5min的出水量。

最低運(yùn)行控制（停泵）水位

最低運(yùn)行控制（停泵）水位也就是保證污水泵安全運(yùn)行的水位，提升泵選型不同，運(yùn)行控制的停泵水位也不同，最低運(yùn)行控制（停泵）水位對(duì)于具備自動(dòng)冷卻功能的潛污泵，要達(dá)到泵蝸殼頂部確保淹沒葉輪0.1～0.2m，對(duì)于不具備自動(dòng)冷卻功能，需要依靠池中污水作為電機(jī)散熱冷卻的潛污泵則要求，最低運(yùn)行控制（停泵）水位要完全淹沒潛污泵電機(jī)頂端，確保設(shè)備安全運(yùn)行。

正常運(yùn)行水位

集水池正常運(yùn)行水位是指潛污泵安全正常運(yùn)行時(shí)，長期保持在最高運(yùn)行控制和最運(yùn)行控制低水位之間的范圍值。

超高水位

是指泵房水位嚴(yán)重超過設(shè)計(jì)高水位線，高于上游干管起始管底標(biāo)高，涌水管距離很長，致使管道上游處于地面冒水臨界點(diǎn)。

工程實(shí)例

山東棗莊市污水提升泵站設(shè)計(jì)規(guī)模70000 m3/d，最大設(shè)計(jì)流量1095l/s，潛污泵設(shè)計(jì)揚(yáng)程15m，格柵前污水管網(wǎng)管徑DN1500，管內(nèi)底標(biāo)高54.63m，污水提升泵站，地面設(shè)計(jì)標(biāo)高61.00m。構(gòu)筑物為矩形沉井結(jié)構(gòu)，長7.84m，寬5.2m，集水池底面面積64.13m2。選用H12K-HD型潛污泵4臺(tái)，3用1備，如圖1所示。

圖1 棗莊市污水提升泵站示意圖

相關(guān)設(shè)計(jì)水位的確定:

（1）最高水位；56.30m

（2）最低水位:54.45m

（3）池底設(shè)計(jì)標(biāo)高:53.30m

（4）正常工作水位:54.45m～56.30m

該廠超高運(yùn)行水位是指長期運(yùn)行水位處在59.00m左右。

污水泵站集水池長期高水位運(yùn)行危害

會(huì)造成管網(wǎng)嚴(yán)重淤積，降低管網(wǎng)有效通水能力，增加管網(wǎng)的清淤難度及危險(xiǎn)性及維護(hù)成本。

重力流污水管設(shè)計(jì)一般取坡度0.001、管網(wǎng)充滿度是0.75、最大流量的情況下設(shè)計(jì)流速＞0.6m/s，而目前污水處理廠滿負(fù)荷運(yùn)行率一般在80%左右水流量僅相當(dāng)于設(shè)計(jì)流量的61.5%（80%÷1.3=0.61，1.3為預(yù)測(cè)水量的變化系數(shù)）左右，如果污水泵站采取超高水位運(yùn)行，污水管網(wǎng)會(huì)處于滿流狀態(tài)，過水?dāng)嗝孀兇蠊芫W(wǎng)流速會(huì)更小，致使污水中大量泥沙和懸浮態(tài)有機(jī)在管網(wǎng)中大量沉積，造成管網(wǎng)嚴(yán)重淤積，降低管網(wǎng)輸水能力，大量生活垃圾會(huì)集聚漂浮滯留在各個(gè)檢查井中，長時(shí)間會(huì)腐爛發(fā)臭，影響進(jìn)水水質(zhì)BOD值，一旦運(yùn)行水位下降，大量垃圾會(huì)集聚堵塞管網(wǎng)，不僅增加管網(wǎng)的清淤難度及維護(hù)成本，而且沉積下來的有機(jī)物會(huì)產(chǎn)生大量有害氣體，威脅管網(wǎng)請(qǐng)與人員的生命安全。

會(huì)造成污水處理廠進(jìn)水炭源降低氨氮升高，對(duì)有效實(shí)現(xiàn)生物除磷脫氮效果不利

從污水處理的角度來說污水管網(wǎng)也是一的生態(tài)系統(tǒng)，高水位運(yùn)行使的污水在管網(wǎng)的停留時(shí)間大大延長，管網(wǎng)就起到了調(diào)節(jié)池的作用，污水中以懸浮態(tài)有機(jī)物就會(huì)在網(wǎng)中大量沉積，環(huán)境中的微生物就會(huì)降解這些有機(jī)物，使得進(jìn)水有機(jī)碳源降低，對(duì)于實(shí)現(xiàn)污水處理廠生物脫氮除磷不利。又因?yàn)榄h(huán)境中存在有機(jī)氮的氨化細(xì)菌并且氨化過程不受水中溶解氧低的影響，所以同時(shí)污水中的有機(jī)氮也會(huì)在管網(wǎng)中實(shí)現(xiàn)有機(jī)氮氨化過程，使得有機(jī)氮轉(zhuǎn)化為氨氮，由于硝化細(xì)菌新陳代謝和硝化過程都需要水中有一定濃度溶解氧才能保證硝化過程的順利進(jìn)行，而管網(wǎng)污水溶解氧濃度很低滿足不了氨氮硝化的需要，不能有效降低污水中氨氮濃度，因此，會(huì)造成污水處理廠進(jìn)水炭源降低氨氮升高，對(duì)有效實(shí)現(xiàn)生物除磷脫氮效果不利。

會(huì)造成排水高峰時(shí)段，污水溢流出管網(wǎng)造成環(huán)境的污染

一天之中城區(qū)污水排放量是不停變化的，當(dāng)處于城區(qū)來水高峰時(shí)段，因污水管網(wǎng)處于滿管運(yùn)行狀態(tài)，泵房站提升不了的污水就會(huì)從上游干管起始管段地面冒水造成環(huán)境的污染。

不利于實(shí)現(xiàn)污水處理廠的均勻進(jìn)水，不利于各處理單元工藝參數(shù)的穩(wěn)定控制，影響污水處理效果

高水位運(yùn)行失去了污水管網(wǎng)對(duì)水量的調(diào)蓄作用，當(dāng)城區(qū)來水高峰時(shí)段，避免污水從干管起始段溢出，只有提高污水提升量的方法，也就是說管網(wǎng)來水量大，污水處理系統(tǒng)進(jìn)水量就大，來水量小污水處理系統(tǒng)進(jìn)水量就小，處理系統(tǒng)不能保持穩(wěn)定進(jìn)水量，不利于生化系統(tǒng)工藝參數(shù)的穩(wěn)定控制特別是DO的控制、同時(shí)流速的變化會(huì)干擾二沉池和混凝沉淀池的沉淀效果、不利于物化處理單元藥劑的穩(wěn)定投加，特別對(duì)沒有實(shí)現(xiàn)工藝過程自動(dòng)化控制運(yùn)行的污水廠影響更大。

不利于泵站設(shè)備突發(fā)性故障的及時(shí)搶修

失去了污水管網(wǎng)對(duì)水量的調(diào)蓄作用，不利于應(yīng)對(duì)突發(fā)事故

唯一的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約動(dòng)力費(fèi)，通常集水池水位每提高一m/t水污水提升費(fèi)用大約降低0.003元。

結(jié)論

解決污水泵站集水池高水位運(yùn)行的上述危害建議采取以下措施。

1.對(duì)污水泵站自控運(yùn)行系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)改造。目前大多數(shù)污水處理廠污水泵站，大多是通過高低水位浮球開關(guān)來實(shí)現(xiàn)，對(duì)污水提升泵開停的自動(dòng)控制，并不是運(yùn)行過程智能化的自動(dòng)控制，無法實(shí)現(xiàn)提升量與集水池水位智能互動(dòng)的自動(dòng)控制。

2.采取中低水位運(yùn)行且適當(dāng)放寬集水池正常運(yùn)行的高低水位范圍。在保證提升泵安全運(yùn)行（防止?jié)撐郾秒姍C(jī)部分長期暴露空氣中而被燒壞）的條件下盡量將提升泵運(yùn)行下限水位設(shè)置低一點(diǎn)，并且將集水池中低水位設(shè)置為潛污泵長期運(yùn)行控制水位，能提高管網(wǎng)流速解決管網(wǎng)淤積；集水池運(yùn)行高限警戒水位也盡量設(shè)施高一些，使其潛污泵正常運(yùn)行的集水池水位范圍放，當(dāng)城區(qū)來水高峰時(shí)段污水管網(wǎng)可以發(fā)揮調(diào)蓄作用，確保潛污泵仍保持穩(wěn)定提升流量運(yùn)行且能避免污水從干管始段溢出。

3.潛污泵應(yīng)匹配安裝變頻器，實(shí)現(xiàn)污水提升量的均勻穩(wěn)定，有利于生化、物化等各污水處理單元的穩(wěn)運(yùn)行定。

柴春省1張 永2

1.山東省棗莊市市中區(qū)排水管理處；2.中國石化集團(tuán)勝利石油管理局供水公司

10.3969/j.issn.1001-8972.2015.07.001