成都市洗瓦堰調蓄池工程設計

鐘德江，羅彬

（1.廣州市市政工程設計研究總院有限公司，廣州 510000；2.中國建筑第七工程局有限公司，鄭州 450000）

1 工程概況

成都市老城區(qū)存在較多合流制單元，雨季合流污水沒有出路，同時管網病害普遍，大量外水侵入污水管網，導致污水溢流，這一現(xiàn)象已經成為困擾成都市可持續(xù)發(fā)展的一大難題。根本的解決辦法是采取雨污分流改造，管網病害修復，加強管網養(yǎng)護等工程和管理措施，但此方法周期較長，短時間內難見成效。因此，在穩(wěn)步推進上述工程和管理措施的同時，急需增加合流污水調蓄及處理設施，解決污水溢流問題。此外，為了應對突發(fā)事故、檢修期等應急工況影響再生水廠正常運行等現(xiàn)象，從系統(tǒng)的安全性角度考慮，有必要建立分區(qū)之間在事故工況下必要的設施聯(lián)動及聯(lián)通通道（見圖1）。

圖1 成都市中心城區(qū)污水排水分區(qū)圖

洗瓦堰調蓄池設置于成都市第7 排水分區(qū)，與洗瓦堰再生水廠一并建設，選址位于錦華路3 段與環(huán)城高速交叉口東側。洗瓦堰調蓄池的建設旨在實現(xiàn)以下兩個功能：（1）雨季作為合流污水調蓄池使用，以控制溢流污染[1]；（2）旱季用作事故調蓄池，提升污水系統(tǒng)的韌性與系統(tǒng)安全。

2 調蓄規(guī)模

2.1 合流污水調蓄規(guī)模

成都市中心城區(qū)存在一定的合流區(qū)區(qū)域，主要分布在第1、第6、第7 排水分區(qū)，合流區(qū)域面積分別為1.4 km2、10.5 km2、2.3 km2。目前，國內其他城市對初期降雨徑流量的控制，廣州市合流區(qū)為11 mm，上海市合流區(qū)為11 mm，昆明市合流區(qū)為5～10 mm。借鑒其他城市對合流區(qū)徑流控制的標準，洗瓦堰調蓄位于第7 排水分區(qū)管網末端，可通過污水管網調節(jié)與之相鄰的第6 排水分區(qū)合流污水，其標準按照8 mm 控制，經計算，降雨部分初雨為1.027×105m3，洗瓦堰調蓄池雨季合流污水調蓄規(guī)模1.027×105m3。

2.2 事故調蓄規(guī)模

成都市第6、7、8、9、10 排水分區(qū)管網互相聯(lián)通，當上述排水分區(qū)內再生水廠出現(xiàn)事故停產或正常檢修時，可啟動調蓄池的事故調蓄功能。洗瓦堰調蓄池事故調蓄規(guī)模，按上述排水分區(qū)內最大一條生產線出現(xiàn)事故或正常檢修停產時需要調蓄的污水量確定；事故持續(xù)時間按3 d 考慮，經計算事故調蓄池最大需求為1.473×105m3。

綜上所述，結合事故調蓄規(guī)模和合流調蓄規(guī)模，洗瓦堰調蓄池最大需求量為1.473×105m3，結合用地條件并給調蓄規(guī)模預留一定的富余量，最終確定洗瓦堰調蓄池設計規(guī)模為1.6×105m3。

3 工藝設計

3.1 平面布置

洗瓦堰調蓄池與洗瓦堰再生水廠一并建設，二者共用粗格柵及提升泵房。洗瓦堰調蓄池總平面尺寸為269 m×98.4 m，包含粗格柵及提升泵房、存水室、沖洗廊道、排泥渠以及調蓄池提升泵房。

3.2 豎向設計

調蓄池設計為全地下式，負2 層為調蓄池功能區(qū)、負1 層為廠區(qū)生產調度中心及設備檢修空間，地面層為景觀公園?；诜篮榭紤]，景觀公園設計地面標高為489.50 m；負1 層頂板上部覆土0.7～2.0 m，頂板標高487.50～488.80 m，層高按4.7 m考慮，負1 層底板標高482.80 m，調蓄池有效水深7 m，調蓄池底板標高474.00 m，為保證放空泵停泵水位低于調蓄池底板標高，調蓄池提升泵房底板標高為470.00 m（見圖2）。

圖2 調蓄池豎向設計

3.3 進水及放空設計

為減少調蓄池內污染物的沉積、降低沖洗難度，同時減少調蓄池埋深，污水經粗格柵及提升泵房提升進入調蓄池。粗格柵及提升泵房內設置粗格柵6 組，每組格柵寬度為2.6 m，柵條間隙20 mm，安裝角度75°，電機功率為3.0 kW，格柵配套螺旋輸送壓榨機2 套，口徑500 mm，輸送機長度12 m，電機功率為3.0 kW。提升泵房內設置潛水離心泵8 臺，雨季全用，單泵流量4 252～5 420 m3/h，揚程范圍為13～18 m，功率280 kW。提升后，污水經跌水消能措施后，首先，進入調蓄池提升泵房及排泥渠區(qū)域，后隨水位提升充滿整個調蓄池，這樣的進水設計有利于泥沙等先沉積在調蓄池提升泵房及排泥渠區(qū)域，降低沖洗難度，便于調蓄池運營。

雨天過后或系統(tǒng)內再生水廠檢修完畢，將調蓄池內存儲的污水排入洗瓦堰再生水廠進行處理，其水量由第7 排水分區(qū)內再生水廠峰值系數(shù)共同消納。本調蓄池的放空采用水泵提升放空的方式，放空時間按24 h 考慮。調蓄池放空泵采用潛水軸流泵，4 用，單泵流量為463 L/s，工況點揚程為10 m，功率為90 kW；此外，還設置有調蓄池提升泵房放空泵2 臺，為潛水離心泵，單泵流量150 m3/h，工況點揚程20 m，功率15 kW。用于抽空軸流泵停泵水位以下的存水。

3.4 沖洗設計

洗瓦堰調蓄池采用門式沖洗系統(tǒng)對放空后的沉積物進行沖洗。目前，門式沖洗在國內有較多應用案例[2，3]，是較為可靠的清洗方式。本項目共設置有56 組沖洗系統(tǒng)，每組沖洗廊道寬為3.95 m，中間設有隔墻，沖洗區(qū)長度為89.1 m，每個沖洗廊道前段設有蓄水區(qū)，儲水量約為30 m3，考慮到沖洗廊道長度較長，蓄水區(qū)坡度提升至20%，以增加沖洗勢能。每個蓄水區(qū)末端均設有自動控制的門式沖洗設備，沖洗門寬度為2.8 m，高度為0.4 m，功率為0.75 kW，為成套裝置，配5 套液壓控制系統(tǒng)及相應的液壓管路系統(tǒng)。沖洗時，每5 條廊道同時沖洗，沖洗水經排泥渠、潛水離心泵排入洗瓦堰再生水廠進行處理。排泥渠潛水離心泵共設置8 臺，單泵流量為100 m3/h，工況點揚程為20 m，功率為13 kW；為最大限度地減少排泥渠積泥，排泥渠還配有定向智能噴射器對排泥渠進行二次沖洗。

門式沖洗系統(tǒng)的水源一般為調蓄池進水。但本項目調蓄池功能包含有溢流污染調蓄與事故調蓄兩種功能，污染物沉積的風險高于常規(guī)的雨水調蓄池，故配備了中水作為門式沖洗的備用水源，可針對沖洗不徹底的情況進行再次沖洗。雨天調蓄池主要用作溢流污染調蓄，若單次調蓄水量小于8×104m3時，采用中水對存水區(qū)進行補水，滿足沖洗要求。晴天調蓄池主要用作事故調蓄池，其進水為污水，需要提前采用中水對存水區(qū)進行補水，滿足沖洗要求。

3.5 智能巡檢機器人系統(tǒng)設計

洗瓦堰調蓄池占地面積較大，加之負1 層為廠區(qū)生產調度中心及設備檢修空間，觀察孔較少，日常巡不便。為減少人員勞動強度，保障人身安全，為設備維護提供依據(jù)；調蓄池內設置智能視頻機器人系統(tǒng)，可以不間斷地觀察各沖洗廊道中的沖洗裝置運行狀況，監(jiān)測調蓄池排空后殘留在調蓄池底部的污物雜物。智能巡檢機器人具有數(shù)據(jù)采集、巡檢、自主定位、一鍵及鏈路中斷返航、生成巡檢報告、智能報警、自檢及清障功能。本調蓄池機器人導軌沿調蓄池四周布置，以確保能觀察到每個沖洗門及沖洗廊道末端。

4 通風除臭設計

調蓄池為間歇工作，僅在工作期間會產生臭氣。針對調蓄池的工作時間特點對調蓄池進行加蓋密封，并且安設化學除臭裝置處理調蓄池臭氣。除臭裝置配有抽風機，同時還應設有送風機，用于補充除臭風機抽走的風量。調蓄池未進水時，化學除臭裝置不添加藥劑，僅發(fā)揮風機的通風換氣功能；調蓄池進水后，化學除臭裝置添加除臭藥劑，對收集的臭氣進行處理[4]。調蓄池除臭換氣次數(shù)按1～2 次/h 考慮，計算除臭風量為140 340 m3/h，共設置化學洗滌除臭裝置3 臺，單臺風量為51 500 m3/h，風壓為1 800 Pa，功率為45 kW。設置柜式離心送風機4 臺，單臺風量為29 500 m3/h，風壓為600 Pa，功率為11 kW。為防止臭氣擴散，在調蓄池半開敞區(qū)域的排空泵起吊孔處，設有植物液噴灑除臭裝置1 套，不定期開啟，對該區(qū)域噴灑，以達到消除惡臭源的目的。

5 結語

修建調蓄池是控制溢流污染的有效手段，雨天時可降低合流制排水系統(tǒng)的溢流頻率和溢流量；晴天時，調蓄池可用于再生水廠的事故或檢修調蓄，增強污水系統(tǒng)韌性。采用全地下式調蓄池，地面打造為景觀公園，環(huán)境友好，提升周邊土地價值。使用了智能巡檢機器人替代人工巡檢，可減少人員勞動強度，保障人身安全。

調蓄池屬于污水系統(tǒng)的末端調蓄手段，需結合源頭污染源削減措施的建設，形成調蓄體系，方能更好發(fā)揮調蓄池的工程效益。