王 升 孫 浩

（1.中國城市建設(shè)研究院有限公司， 杭州 310004；2.西湖大學(xué)， 杭州 310024）

對于現(xiàn)代城市建設(shè)而言，中小型污水泵站是污水收集排放的重要工程設(shè)施，在城市污水處理系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。污水泵站主要作用是提高后續(xù)管道埋深或采用壓力流進(jìn)行長距離輸送污水。污水泵站同時也存在運(yùn)行能耗大、更新和維護(hù)管理成本高的缺點(diǎn)，因此，對中小型污水泵站的進(jìn)行合理優(yōu)化設(shè)計及經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理有重要意義。

1 中小型污水泵站能耗分析

污水泵這種機(jī)械在污水處理系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用，根據(jù)實際資源消耗統(tǒng)計，水泵的運(yùn)行需要消耗大量的電力資源，而面對國家日益重視的能源有效利用與可持續(xù)發(fā)展，污水泵經(jīng)濟(jì)高效的運(yùn)行成為中小型泵站發(fā)展的關(guān)鍵。目前水泵在運(yùn)行過程中的存在的能量損耗問題主要如下。

1.1 動力系統(tǒng)耗能

現(xiàn)狀污水泵站主要應(yīng)用電機(jī)作為主要的動力系統(tǒng)，電機(jī)的主要耗能包括機(jī)械損耗、鐵損和銅損，其中機(jī)械損耗和鐵損消耗是恒定的，其損耗不受負(fù)荷合大小的影響，但負(fù)荷的大小會直接影響電力機(jī)銅損的程度，即轉(zhuǎn)子和定子組合受到負(fù)荷大小的影響所造成的損耗，屬于可變損耗。此外還包括雜散損耗，都屬于非恒定損耗。

電機(jī)在不斷運(yùn)轉(zhuǎn)中負(fù)載會逐漸加大，能耗相應(yīng)增大，雖然降低電機(jī)的功率輸出可以減小損耗速度，但是效果并不明顯，同時還會降低電機(jī)工作效率，從而增加項目的維護(hù)成本投入[1]。

1.2 污水泵本身的能量損耗

污水泵的能耗包括水力損失、容積損失和機(jī)械損失等。污水泵能量損失的大小跟水泵工況密切相關(guān)。由污水泵的性能曲線可知，在額定工況下，污水泵的效率最高，當(dāng)偏離額定工況后污水泵效率都會下降。

2 污水泵站設(shè)計原則

2.1 確定泵站的規(guī)模

污水泵站設(shè)計規(guī)模的大小，應(yīng)該根據(jù)城鎮(zhèn)近遠(yuǎn)期的污水處理量來確定，需要根據(jù)產(chǎn)污量預(yù)測出平均日的污水量，確定污水泵站所要服務(wù)的面積，推測出該城鎮(zhèn)近、中、遠(yuǎn)期平均日的污水量，以及在城市不斷發(fā)展過程中，污水泵站應(yīng)將服務(wù)面積擴(kuò)大到什么程度。

例：某城鎮(zhèn)污水泵站設(shè)計參數(shù)如表1。

表1 某城鎮(zhèn)污水泵站設(shè)計參數(shù)

該污水泵站近期規(guī)模為0.17 萬噸/日，中期規(guī)模為0.44 萬噸/日，遠(yuǎn)期規(guī)模為0.98 萬噸/日，泵站進(jìn)水管為D800 重力管，出水管為DN500 壓力管，泵池采用地埋式型式，地上設(shè)置管理用房和箱變，泵站工藝流程為：重力進(jìn)水管D800→粉碎格柵→潛污泵提升→壓力出水管→計量井→污水主管[2]。泵站剖面圖如圖1 所示，泵站設(shè)備按近期規(guī)模設(shè)計，土建等按遠(yuǎn)期規(guī)模設(shè)計。

圖1 泵站剖面圖

2.2 泵站的位置和布局

泵站的選址必須要經(jīng)過多方案論證，應(yīng)該根據(jù)城鎮(zhèn)規(guī)劃和現(xiàn)狀地形，結(jié)合泵站平面設(shè)計和環(huán)境保護(hù)理念，恰當(dāng)?shù)倪x擇泵站位置，在盡量不影響自然環(huán)境和城鎮(zhèn)居民生產(chǎn)生活的基礎(chǔ)上達(dá)到預(yù)期效果，同時泵站的布局必須要滿足管理方便和流程合理。

3 優(yōu)化泵站管理運(yùn)行

水泵作為市政排水泵站中最為耗能的設(shè)備，如何對水泵進(jìn)行優(yōu)化運(yùn)行，合理使用是泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的關(guān)鍵。

3.1 配備調(diào)速變頻設(shè)備

隨著機(jī)械工作自動化和電子技術(shù)的發(fā)展，變頻調(diào)速的技術(shù)不斷地創(chuàng)新，其顯著的節(jié)能效果，使其在電力機(jī)動方面應(yīng)用廣泛，從根本上解決了電動機(jī)過度消耗能源的問題。

在中小型泵站實際運(yùn)行過程中，由于城鎮(zhèn)的污水排放量時刻發(fā)生變化，而水泵的電機(jī)一直處于恒定工作效率下工作，長此以往就會造成能源的浪費(fèi)，因此泵站的運(yùn)行應(yīng)根據(jù)實際城鎮(zhèn)污水排放量，配備電機(jī)變頻調(diào)速裝置，合理運(yùn)用變頻調(diào)節(jié)技術(shù)，在工作效率提升的同時，節(jié)約能源消耗，合理利用能源，同時可降低水泵的機(jī)械損耗，減少水泵維護(hù)運(yùn)行成本，真正的達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的[3]。

3.2 污水泵站的運(yùn)行管理

加強(qiáng)污水泵站運(yùn)行監(jiān)督管理的力度，是保證污水泵站正常運(yùn)行的關(guān)鍵所在，首先是確定污水泵站運(yùn)行管理規(guī)章制度，并督促管理人員按章進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)。此外，對于污水泵站內(nèi)部的水泵、配電裝置及閥件等，應(yīng)該對其進(jìn)行定時的檢查，做到嚴(yán)格有效的管理，發(fā)現(xiàn)其中的問題并加以整治，以確保污水泵站運(yùn)行質(zhì)量的提升。

此外，應(yīng)積極對國家各地比較成功的泵站案例進(jìn)行分析和研究，總結(jié)學(xué)習(xí)運(yùn)行經(jīng)驗，包括污水泵站設(shè)備的定期檢查調(diào)試、設(shè)備運(yùn)行時的具體情況、機(jī)械運(yùn)行中的問題及維護(hù)，同時對每次機(jī)械運(yùn)行和檢查的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，可為今后的機(jī)械維修和創(chuàng)新提供經(jīng)驗和依據(jù)，是實現(xiàn)污水泵站經(jīng)濟(jì)效益和工程效益的重要保障[4]。

4 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)建設(shè)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生的污水排放給城市的發(fā)展帶來了一定的壓力，污水泵站的建立是緩解城市壓力的一種方法，因此污水泵站整體設(shè)計的不斷創(chuàng)新以及運(yùn)行方式的科學(xué)管理，可減少資源消耗，提高污水泵運(yùn)行工作效率，以達(dá)到中小型泵站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。