城鎮(zhèn)污水提升泵站浮渣治理探索

懷其銀

（青島市排水運(yùn)營(yíng)服務(wù)中心，山東 青島 266000）

污水提升泵站將排水系統(tǒng)管網(wǎng)匯集的污水加壓、提升水頭壓力使污水到達(dá)高處后，轉(zhuǎn)變?yōu)橹亓α?，然后將污水輸送至下一?jí)泵站或排水系統(tǒng)末端的污水處理廠。污水提升泵站設(shè)置集水池，長(zhǎng)期運(yùn)行的泵站集水池內(nèi)往往會(huì)產(chǎn)生大量的漂浮物，稱(chēng)之為浮渣，對(duì)污水提升泵站的平穩(wěn)運(yùn)行造成了較大的干擾。

因浮渣干擾泵站正常運(yùn)行的情況時(shí)有發(fā)生，運(yùn)行管理人員深受困擾。以青島市主城區(qū)的污水提升泵站為例，論述浮渣產(chǎn)生的原因與危害，并采取有效可行的措施，盡量減少浮渣的形成，加快消浮速度，減輕浮渣對(duì)環(huán)境的污染。

1 浮渣產(chǎn)生的原因

1.1 提升介質(zhì)成分復(fù)雜，雜質(zhì)多

區(qū)別于灌溉泵站及供水泵站，城鎮(zhèn)排水泵站的輸送介質(zhì)更為復(fù)雜，往往含有大量的棉紗、布條、塑料袋、橡膠制品、較長(zhǎng)纖維、衛(wèi)生棉條等雜軟的柔性雜質(zhì)。較大的漂浮物和懸混的垃圾（通稱(chēng)為柵渣）可以通過(guò)格柵除污機(jī)打撈方式去除，少量體積較小的柵渣會(huì)進(jìn)入集水池，這些柵渣和污水中的油脂、糞便等結(jié)合后，往往會(huì)形成較厚的浮渣漂浮在集水池表面。

青島市主城區(qū)的污水系統(tǒng)為直排式，不設(shè)化糞池，居民生活污水直接排入排污管道后進(jìn)入污水提升泵站，污水提升泵站成為攔截水中雜質(zhì)的第一道防線(xiàn)，除污壓力較大。采用打撈式格柵除污機(jī)的泵站，如果柵條間距設(shè)置不合理，會(huì)使較大量的垃圾進(jìn)入集水池，但柵條間距又不能設(shè)置過(guò)小，否則會(huì)阻擋水頭，降低進(jìn)水效率，導(dǎo)致上游管道溢流。

部分泵站采用的是粉碎性格柵除污機(jī)，通過(guò)鉸刀的轉(zhuǎn)動(dòng)、擠壓，將柵渣切割成6～12 mm 大小的短纖維或細(xì)顆粒[1]，切割后的柵渣與污水一起進(jìn)入集水池，這些短纖維或細(xì)顆粒形式的柵渣更容易與大油、糞便混合，漂浮在集水池表面。

部分泵站采用的打撈式格柵除污機(jī)或粉碎性格柵除污機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，往往需要整體吊起維修，此時(shí)部分雜物會(huì)無(wú)阻擋地進(jìn)入集水池，長(zhǎng)期運(yùn)行后，集水池中也會(huì)積存大量雜質(zhì)。

1.2 泵站水力條件差

污水提升泵站的布置形式往往為“品”字型，前端為較狹窄的進(jìn)水管道與格柵除污機(jī)安裝廊道，后端為較寬敞的集水池，帶雜質(zhì)的污水通過(guò)進(jìn)水廊道與格柵除污機(jī)進(jìn)入集水池后，水面突然變寬，污水的流動(dòng)性減弱，污水在集水池內(nèi)逐漸處于靜穩(wěn)態(tài)，為雜質(zhì)、油脂、糞便的上浮創(chuàng)造了有利條件，浮于集水池表面的這些物質(zhì)在靜穩(wěn)態(tài)的集水池表面結(jié)合、干燥成塊，造成浮渣結(jié)殼[2]。

污水提升泵站的水泵安裝形式分為干式和濕式。對(duì)于干式安裝的泵站，為防止管道進(jìn)入氣體影響水泵正常排水，進(jìn)水口需保持在水面以下；對(duì)于濕式安裝的泵站，需考慮潛污泵盡量淹沒(méi)在水下以保證可靠的散熱。這些情況導(dǎo)致集水池內(nèi)的污水始終不會(huì)被排干，為浮渣的積存創(chuàng)造了條件。

2 浮渣的危害

2.1 造成計(jì)數(shù)值波動(dòng)，影響泵站安全

污水提升泵站集水池內(nèi)一般安裝有超聲波液位計(jì)，用于實(shí)時(shí)測(cè)量集水池的水位高度，可編程控制器讀取超聲波液位計(jì)的數(shù)值后控制排污泵的啟動(dòng)和停止，從而實(shí)現(xiàn)泵站的自動(dòng)運(yùn)行。

超聲波液位計(jì)在測(cè)量時(shí)由傳感器發(fā)出脈沖超聲波，經(jīng)物體表面反射后被傳感器接收，通過(guò)聲波的發(fā)射和接收之間的時(shí)間差來(lái)計(jì)算傳感器與被測(cè)物體之間的距離，廣泛用于污水提升泵站的水位測(cè)量。

集水池浮渣的表面不平整會(huì)造成超聲波的反射面不規(guī)則，導(dǎo)致傳感器發(fā)射的超聲波被吸收，回波信號(hào)非常弱。當(dāng)集水池內(nèi)液體表面40～50%以上面積被浮渣覆蓋后，超聲波液位計(jì)發(fā)射的絕大部分信號(hào)就會(huì)被吸收，造成液位計(jì)接收不到信號(hào)，可編程控制器接收到的液位信號(hào)也時(shí)有時(shí)無(wú)，導(dǎo)致水泵的誤開(kāi)和誤停。

時(shí)有時(shí)無(wú)的超聲波液位計(jì)信號(hào)會(huì)被誤認(rèn)為集水池液位值的突然升高或降低，使可編程控制器集中開(kāi)泵和停泵，對(duì)電網(wǎng)造成沖擊，頻繁的開(kāi)停泵會(huì)使控制水泵的軟啟動(dòng)器或變頻器發(fā)熱，造成系統(tǒng)保護(hù)性停機(jī)。若實(shí)際水位持續(xù)升高而液位計(jì)數(shù)值未能及時(shí)反應(yīng)，會(huì)發(fā)生水淹泵站的事故，而若實(shí)際水位已到達(dá)最低而液位計(jì)數(shù)值未能及時(shí)反應(yīng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致干式安裝水泵的管道進(jìn)氣或濕式安裝水泵發(fā)生散熱不良的情況。

2.2 擠占集水池空間，調(diào)節(jié)能力下降

泵站集水池用來(lái)暫存管道來(lái)水，減小來(lái)水量和提升量之間的不平衡，避免泵站水泵的頻繁啟動(dòng)和停止。當(dāng)浮渣形成后，會(huì)逐漸累積，越來(lái)越厚，漂浮在液體表面。超聲波液位計(jì)檢測(cè)到的是浮渣的位置，而不是實(shí)際的液位，可編程控制器仍按照被擠壓后的錯(cuò)誤液位數(shù)值控制水泵的啟停，導(dǎo)致水泵頻繁啟停，造成不合理的能源浪費(fèi)，加速止回閥等設(shè)備的損耗。

2.3 浮渣結(jié)殼，影響設(shè)備維修

集水池中的浮渣漂浮到污水上層，在污水表面積累，脫水干化形成硬殼。對(duì)于濕式泵站，因潛污泵系通過(guò)耦合器安裝在集水池底部，出現(xiàn)故障需要維修時(shí)，需使用鐵鏈、吊車(chē)將故障水泵吊起。如遇浮渣結(jié)殼，將對(duì)水泵的吊起造成較大阻力，甚至造成鐵鏈斷裂，導(dǎo)致故障水泵無(wú)法吊起。維修完成的水泵，如遇浮渣結(jié)殼，就不能順利放到耦合位置。

3 浮渣的消除辦法

3.1 打撈法

通過(guò)使用特制的撈筐或者機(jī)械抓斗，可以將浮渣打撈上來(lái)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、直接、見(jiàn)效快，缺點(diǎn)是受空間限制較大。部分泵站尤其是較小型的泵站以及新興的地下泵站由于空間狹窄不能打撈，同時(shí)，打撈上來(lái)的浮渣主要是結(jié)塊的糞便及大油，含水且臭氣較大，對(duì)周邊環(huán)境造成非常大的不良影響，因此，對(duì)運(yùn)輸處置過(guò)程提出了非常高的要求，處置不當(dāng)時(shí)易造成撒漏，污染環(huán)境。

3.2 回水反沖法

通過(guò)將出水壓力管道內(nèi)的污水反送回集水池，改變集水池的水利條件，達(dá)到消浮的目的。壓力水流將集水池內(nèi)的污水?dāng)噭?dòng)，結(jié)塊的浮渣會(huì)被打濕、沖散成為小塊并沉入集水池與水混合，排污泵可將這些混合物抽離集水池，如圖1 所示。

圖1 反沖法消浮示意圖

反沖法的優(yōu)點(diǎn)是自動(dòng)化程度高，需要的人工干預(yù)少，浮渣不外撒，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成破壞。缺點(diǎn)是打開(kāi)反沖閥后，壓力管道泄壓，泵站提升效率下降，部分泵站存在提升不及時(shí)造成水淹設(shè)備的隱患。對(duì)此，可對(duì)管道進(jìn)行優(yōu)化，將部分反沖管道由止回閥后接入改為由止回閥前接入，需要反沖消浮時(shí)，將該臺(tái)排污泵作為專(zhuān)門(mén)的消浮泵使用，可避免水淹設(shè)備隱患。

3.3 水利條件調(diào)節(jié)法

具備條件的污水提升泵站可以通過(guò)降低集水池停泵水位的辦法達(dá)到消浮目地。通過(guò)降低集水池的停泵水位，增加進(jìn)水流速，消除有利于浮渣形成的靜穩(wěn)態(tài)，避免浮渣的形成。

水利條件調(diào)節(jié)方法的優(yōu)點(diǎn)是無(wú)需人工干預(yù)，通過(guò)PLC 程序的設(shè)置即可實(shí)現(xiàn)，且可以達(dá)到長(zhǎng)期避免浮渣形成的目的。缺點(diǎn)是增加了污水提升泵的實(shí)際揚(yáng)程，造成能耗增加，同時(shí)該方法更加適用于干式泵站，濕式泵站因污水提升泵需浸沒(méi)在水下，造成停泵水位的調(diào)節(jié)范圍較小，效果可能欠理想。

3.4 充氣消浮法

參考污水處理廠的曝氣池以及快速破除沼氣池發(fā)酵料液結(jié)殼的技術(shù)[3]?？梢岳贸錃鈾C(jī)或空壓機(jī)不斷向集水池底部充氣，一是可以逐漸增大集水池氣體壓力，將集水池表面浮渣擊碎，更重要的是通過(guò)氣體的翻騰作用使浮渣與液體再次混合和攪拌，部分浮渣沉降到水體的中、下部并被排污泵排出集水池，從而達(dá)到消除集水池浮渣的目的。

充氣機(jī)或空壓機(jī)可以使用高壓旋渦風(fēng)機(jī)，例如，采用某三相380 V 供電的高壓旋渦風(fēng)機(jī)，功率為2.2 kW，最大風(fēng)壓達(dá)到了36 kPa，最大曝氣水深達(dá)到1.5 m，送風(fēng)量達(dá)到318 m3/h，能夠達(dá)到消浮目的。

充氣消浮法的優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單、方便，不會(huì)因?yàn)楫a(chǎn)生帶水且有較大臭味的垃圾而對(duì)廠區(qū)周邊環(huán)境造成破壞，而且不會(huì)對(duì)泵站的正常運(yùn)行造成干擾，能夠保證泵站的安全運(yùn)行。缺點(diǎn)是需要增加新的設(shè)備、管道及相應(yīng)的控制系統(tǒng)，同時(shí)，氣體攪動(dòng)集水池內(nèi)的污水，會(huì)加快有毒有害氣體的釋放，需要保證通風(fēng)、換氣、除臭等設(shè)備能夠正常運(yùn)行，必要時(shí)需要增加換氣裝置，運(yùn)行過(guò)程中人員需要遠(yuǎn)離，人員靠近前需檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)有毒有害氣體的濃度，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3.5 各種消浮方法比較與案例

表1 為各種消浮方法的優(yōu)缺點(diǎn)比較，通過(guò)比較可以看出，對(duì)于已經(jīng)形成浮渣結(jié)殼的泵站，可以使用打撈法在短時(shí)間內(nèi)消除浮渣影響，也可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，采用其它方法中的一種，達(dá)到長(zhǎng)期消浮的目的，防止浮渣再次形成，以提高去除浮渣的效率。

表1 各種消浮方法比較

以青島主城區(qū)地下式的污水提升泵站為例，泵站主要設(shè)備設(shè)置在地下負(fù)一層和負(fù)二層，設(shè)計(jì)規(guī)模1.5 萬(wàn)t/d，采用粉碎性格柵，運(yùn)行一段時(shí)間后，出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的泵坑浮渣累積問(wèn)題。

實(shí)踐過(guò)程中，首先使用機(jī)械抓斗打撈了上層風(fēng)干結(jié)塊的浮渣，然后打開(kāi)反沖閘門(mén)使用回水反沖法消除帶水的濕浮渣，并使用水利條件調(diào)節(jié)法加快消浮速度，取得了較為明顯的效果。

4 結(jié)語(yǔ)

污水提升泵站集水池內(nèi)的浮渣是影響泵站自動(dòng)運(yùn)行的重要不利因素，通過(guò)對(duì)集水池的浮渣進(jìn)行消浮作業(yè)，能夠有效地避免浮渣對(duì)超聲波液位計(jì)的不利影響、恢復(fù)集水池的有效容積，保障泵站自動(dòng)控制系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行，消除對(duì)泵站維修造成的障礙。合理的消浮方法應(yīng)能在快速消浮的同時(shí)，盡量減少對(duì)廠區(qū)環(huán)境的污染，降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，有條件的泵站應(yīng)考慮減少浮渣生產(chǎn)的運(yùn)行模式，在節(jié)能與穩(wěn)定之間達(dá)到更好的平衡。