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

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(zhǎng)期超高水位運(yùn)行和以泵池水位來(lái)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(lái)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(wèn)題:1.長(zhǎng)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(guò)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(lái)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(lái)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(méi)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(méi)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)，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(zhǎng)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(zhǎng)期運(yùn)行水位處在59.00m左右。

污水泵站集水池長(zhǎng)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?jī)H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(guò)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(zhǎng)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(lái)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(lái)說(shuō)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(zhǎng)，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(guò)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(guò)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(guò)程都需要水中有一定濃度溶解氧才能保證硝化過(guò)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(lái)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(lái)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(shuō)管網(wǎng)來(lái)水量大，污水處理系統(tǒng)進(jìn)水量就大，來(lái)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(méi)有實(shí)現(xiàn)工藝過(guò)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(guò)高低水位浮球開關(guān)來(lái)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(guò)程智能化的自動(dòng)控制，無(wú)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(zhǎng)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(zhǎng)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(lái)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(guó)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