面向未來(lái)城市的污水處理廠配套管網(wǎng)與泵站建設(shè)優(yōu)化策略

【摘要】經(jīng)過(guò)對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的梳理和歸納，文中以實(shí)際案例的分析和研究，為未來(lái)城市的發(fā)展需求，提出具體的優(yōu)化策略和建議。實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量從量到質(zhì)的轉(zhuǎn)變。因此，科學(xué)地建設(shè)污水處理廠配套管網(wǎng)與泵站是提高城市污水處理效率的關(guān)鍵。文中針對(duì)未來(lái)城市的發(fā)展需求，提出優(yōu)化污水處理廠配套管網(wǎng)與泵站建設(shè)的策略建議。

【關(guān)鍵詞】未來(lái)城市；污水處理；污水配套管網(wǎng)；泵站建設(shè)

【中圖分類號(hào)】TU992.25 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）05-0013-03

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的加快，未來(lái)城市將對(duì)污水處理廠提出更高的要求。污水處理廠作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，其配套管網(wǎng)與泵站建設(shè)的優(yōu)化程度直接關(guān)系到污水處理效率、能耗以及環(huán)境保護(hù)水平。通過(guò)探討面向未來(lái)城市的污水處理廠配套管網(wǎng)與泵站建設(shè)的優(yōu)化策略，為城市污水處理廠的建設(shè)與發(fā)展提供參考。

1 污水泵站與污水配套管網(wǎng)的關(guān)系

污水泵站是城市污水處理系統(tǒng)中的重要組成部分，用于提高城市污水的流量，保證污水可以順利進(jìn)入下游的污水處理廠。污水配套管網(wǎng)是由諸多排水管道與污水處理設(shè)施組成，主要用于收集并處理城市污水，滿足城市的排放標(biāo)準(zhǔn)或循環(huán)利用標(biāo)準(zhǔn)，由此可以看出泵站與配套管網(wǎng)之間的關(guān)系十分密切。

泵站是連接污水管網(wǎng)與污水處理廠之間的關(guān)鍵紐帶。由于城市的地形復(fù)雜，污水管網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)受到不同客觀因素的影響。泵站可以通過(guò)抽升等方式，保證污水管網(wǎng)的水流量在規(guī)定的范圍內(nèi)，以免污水內(nèi)的污染物在管道中堆積，阻礙污水處理工作的運(yùn)行。

泵站還可以調(diào)節(jié)污水管網(wǎng)中的水位，由于污水管網(wǎng)的覆蓋范圍廣泛，不同區(qū)域的污水管之間會(huì)存在一定的水位差異。泵站通過(guò)調(diào)節(jié)污水的水位與流量，將其控制在合適的范圍內(nèi)。這樣不僅可以保證污水不會(huì)出現(xiàn)溢流或管道破裂等問(wèn)題，還可以加快污水的流動(dòng)速度，提高污水的處理效率，最終保證污水處理系統(tǒng)的順利運(yùn)行[1]。

2 污水處理廠泵站與配套管網(wǎng)現(xiàn)行狀況及優(yōu)缺點(diǎn)分析

2.1 污水處理廠泵站現(xiàn)行狀況

（1） 泵站設(shè)備老化問(wèn)題。目前部分污水處理廠的泵站設(shè)備存在不同程度的老化現(xiàn)象，主要是由于設(shè)備運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、維護(hù)不當(dāng)、設(shè)備本身質(zhì)量問(wèn)題等原因造成的。不僅影響泵站的正常運(yùn)行，還可能引發(fā)安全隱患。

（2） 泵站設(shè)備能效問(wèn)題。部分泵站設(shè)備能效較低，導(dǎo)致能源浪費(fèi)。在節(jié)能減排的大背景下，提高泵站設(shè)備的能效顯得尤為重要。

2.2 污水處理廠配套管網(wǎng)現(xiàn)行狀況

（1） 管網(wǎng)維護(hù)不及時(shí)。污水處理廠配套管網(wǎng)由于運(yùn)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、維護(hù)不當(dāng)?shù)仍?，存在管道老化、破損等問(wèn)題，導(dǎo)致污水泄漏、水壓不穩(wěn)定等情況發(fā)生，影響污水處理的正常運(yùn)行。

（2） 管網(wǎng)設(shè)計(jì)不合理。部分污水處理廠配套管網(wǎng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中存在不合理之處，如管道布局不合理、管道直徑過(guò)小等，導(dǎo)致污水流動(dòng)不暢，影響污水處理的效率和質(zhì)量。

3 污水處理廠配套管網(wǎng)與泵站建設(shè)的優(yōu)化措施

3.1 選擇科學(xué)的污水處理技術(shù)

科學(xué)的污水處理技術(shù)應(yīng)當(dāng)以污水的凈化為核心，通過(guò)采用多種技術(shù)和方法，將污水中的各種污染物進(jìn)行分離和轉(zhuǎn)化，達(dá)到凈化、無(wú)害或低害化的目標(biāo)。

首先，預(yù)處理是污水處理過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)。通過(guò)預(yù)處理，可以去除污水中的大顆粒雜質(zhì)、懸浮物和有機(jī)物等，為后續(xù)的凈化處理打下基礎(chǔ)。其次，污水中的各種污染物需要得到針對(duì)性處理。這些凈化技術(shù)可以單獨(dú)使用，也可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行組合和優(yōu)化。此外，高級(jí)氧化技術(shù)是一種新興的污水處理技術(shù)，具有處理效率高、適用范圍廣、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，但也存在成本較高的問(wèn)題。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需要考慮其經(jīng)濟(jì)性和可行性。綜上所述，科學(xué)的污水處理技術(shù)應(yīng)當(dāng)以污水的凈化為核心，綜合運(yùn)用多種技術(shù)和方法對(duì)污水進(jìn)行凈化處理。同時(shí)，也需要考慮技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性和可行性以及環(huán)境影響等方面因素，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、合理的污水處理。

科學(xué)的污水處理技術(shù)主要包括物理、化學(xué)和生物處理三大類。以下是一些常見(jiàn)的污水處理技術(shù)。

（1） 物理處理技術(shù)。主要包括沉淀、過(guò)濾、浮選、吸附、離子交換等方法。這些技術(shù)主要通過(guò)物理作用去除污水中的懸浮物、浮游物和部分溶解物。

（2） 化學(xué)處理技術(shù)。主要包括中和、氧化還原、沉淀、吸附、離子交換、絡(luò)合等方法。這些技術(shù)通過(guò)化學(xué)反應(yīng)改變污水中有害物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，使有害物轉(zhuǎn)化為無(wú)害或低毒物質(zhì)。

（3） 生物處理技術(shù)。主要包括活性污泥法、生物膜法、生物濾池法、序批式處理法（SBR）等。

（4） 物化處理技術(shù)。主要包括臭氧氧化、活性炭吸附、膜處理技術(shù)等。這些技術(shù)既利用物理作用，又利用化學(xué)和生物作用，對(duì)污水進(jìn)行深度處理。

總之，科學(xué)的污水處理技術(shù)多種多樣，應(yīng)根據(jù)污水的特點(diǎn)和處理要求選擇適用的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污水處理的目標(biāo)。在我國(guó)，污水處理技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用越來(lái)越受到重視，對(duì)于減少水污染和保護(hù)水資源具有重要的意義。

3.2 科學(xué)選擇水泵類型，實(shí)現(xiàn)水泵節(jié)能

在建設(shè)污水處理廠的泵站時(shí)，需要保證水泵的揚(yáng)程與管道特性相匹配。水泵和管道的特性曲線共同決定了污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)污水流量變化較小時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際流量來(lái)確定水泵的流量。

為了實(shí)現(xiàn)水泵的節(jié)能操作，在滿足現(xiàn)代工藝技術(shù)的要求下，選擇工作效率更高的水泵或新型節(jié)能水泵是至關(guān)重要的。除了選擇高效的水泵，也不能忽視水泵的維護(hù)和修理工作。①嚴(yán)格遵守水泵的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保從正規(guī)渠道購(gòu)買合格的產(chǎn)品。②降低泵內(nèi)工件表面的粗糙度，以提高泵的密封性能和減少內(nèi)部阻力。③使用現(xiàn)代防腐技術(shù)處理水泵表面，以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。有研究表明，機(jī)械密封相比材料密封，可以節(jié)省大約3%的軸功率，同時(shí)提高6%的運(yùn)行效率。這意味著使用機(jī)械密封可以減少能源消耗，提高設(shè)備的整體效率[2]。

在水泵的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，除了選擇適合的水泵型號(hào)和容量以外，還需要注意以下幾點(diǎn)：首先，對(duì)于傳統(tǒng)造型的水泵，其葉輪設(shè)計(jì)相對(duì)固定，因此在實(shí)際運(yùn)行中可能無(wú)法達(dá)到最佳的運(yùn)行效果。為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以采取改變?nèi)~輪直徑的方法來(lái)優(yōu)化水泵的性能。通過(guò)減小葉輪直徑，使水泵的流量和揚(yáng)程更加匹配實(shí)際需求，提高運(yùn)行效率。其次，對(duì)于小型混流泵和離心泵，減小葉輪直徑還可以降低水泵的使用容量，從而避免浪費(fèi)。通過(guò)選擇合適的葉輪直徑來(lái)實(shí)現(xiàn)，使實(shí)際運(yùn)行功率更接近最佳功率范圍。此外，改變?nèi)~輪直徑可以影響泵的流量和揚(yáng)程，而改變前置導(dǎo)葉的葉片角度和普通葉片的角度則可以改善泵的汽蝕性能和流量均勻性，從而優(yōu)化水泵的性能。在實(shí)際操作中，可以根據(jù)實(shí)際需求和水泵型號(hào)來(lái)確定具體的優(yōu)化方案。通過(guò)對(duì)水泵的合理選型和參數(shù)調(diào)整，可以最大程度地提高水泵的工作效率，減少資源浪費(fèi)。同時(shí)，定期維護(hù)和保養(yǎng)也是保證水泵長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素[3]，可以使水泵的工作效率更貼近最佳范圍。最后，在水泵的工作過(guò)程中，還需要合理調(diào)節(jié)水泵的流速以適應(yīng)水流負(fù)載的變化并滿足實(shí)際需要，這可以有效降低水泵的輸入功率并提高效率，一體化水泵型號(hào)見(jiàn)表1。

3.3 優(yōu)化格柵式污水處理泵站，提升處理效率

（1） 優(yōu)化格柵設(shè)計(jì)。格柵是攔截污水中的懸浮物和雜質(zhì)的重要部分。可以采用多道格柵，每道格柵之間設(shè)置合理的間隙，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水中不同大小的懸浮物進(jìn)行攔截。同時(shí)，考慮到耐腐蝕、耐磨損等因素，應(yīng)選擇合適的材料和結(jié)構(gòu)。

（2） 合理布局泵站。通過(guò)優(yōu)化泵站布局，可以減少污水在泵站內(nèi)的流動(dòng)距離和停留時(shí)間，從而提高處理效率。因此，可以將水泵布置在靠近格柵的地方，以減少污水在泵站內(nèi)的流動(dòng)距離。同時(shí)，考慮采用多個(gè)水泵交替工作，確保泵站的連續(xù)運(yùn)行。

（3） 引入自動(dòng)化控制。自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以提高泵站的處理效率和管理水平[4]。

（4） 定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)。定期對(duì)泵站進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)可以保證設(shè)備的正常運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。

（5） 研究水力模型。通過(guò)建立水力模型研究泵站的運(yùn)行情況，可以對(duì)泵站的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，從而提高處理效率。

3.4 一體化泵站的未來(lái)前景

一體化泵站是一種新型的水泵站，相較于傳統(tǒng)泵站，具有占地面積小、使用壽命長(zhǎng)和不需要隨時(shí)看守的優(yōu)點(diǎn)[5]，主要用于輸送液體并提供一定的氣壓與液壓動(dòng)力。玻璃鋼一體化預(yù)制泵站是一種新型水泵站，具有高耐腐蝕性和強(qiáng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，適用于處理城市污水工程。玻璃鋼一體化預(yù)制泵站采用玻璃鋼筒體，與鋼筋混凝土支護(hù)筒結(jié)合使用。泵站玻璃鋼筒體僅需承擔(dān)與支護(hù)筒間隙回填土產(chǎn)生的土壓力，雖然結(jié)構(gòu)強(qiáng)度上不如傳統(tǒng)混凝土泵站，但已采用相應(yīng)方案彌補(bǔ)了二者的差距。玻璃鋼材料具有比混凝土泵站防腐涂層更強(qiáng)的抗腐蝕和抗沖刷能力，使用設(shè)計(jì)年限可達(dá)五十年，與混凝土傳統(tǒng)泵站的設(shè)計(jì)年限相同。然而，混凝土材料易受地下水和土中微生物腐蝕，且與污水的接觸面需定期維護(hù)，涂刷防腐涂層，而玻璃鋼筒體無(wú)需傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)，更具優(yōu)勢(shì)。玻璃鋼一體化預(yù)制泵站與混凝土泵站比較見(jiàn)表2。

4 結(jié)語(yǔ)

城市污水處理工作是推動(dòng)城市化進(jìn)程、恢復(fù)城市生態(tài)環(huán)境的關(guān)鍵任務(wù)。工作人員高度重視污水處理廠配套管網(wǎng)與泵站的建設(shè)工作，通過(guò)科學(xué)選用污水處理技術(shù)，為污水處理廠的建設(shè)奠定基礎(chǔ)。工作人員還需科學(xué)地選擇水泵類型，并設(shè)置格柵式的污水處理裝置，確保污水處理工作高效進(jìn)行。在建設(shè)過(guò)程中，應(yīng)注重配套管網(wǎng)與泵站的科學(xué)建設(shè)，合理選用一體化泵站，并對(duì)所選建筑材料與設(shè)備類型進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比與篩選。文中通過(guò)對(duì)污水處理廠配套管網(wǎng)與泵站建設(shè)的優(yōu)化策略探討，為未來(lái)城市污水處理提供理論指導(dǎo)和實(shí)踐參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉歡，曾榮.探析鄉(xiāng)鎮(zhèn)污水處理廠配套管網(wǎng)設(shè)計(jì)重難點(diǎn)[J].中文科技期刊數(shù)據(jù)庫(kù)（全文版）工程技術(shù)，2023（1）：152-155.

[2] 馮萬(wàn)久.論污水處理廠水泵選型及節(jié)能技術(shù)應(yīng)用策略[J].河南科技，2010（10）：32-33.

[3] 王海生.污水處理廠水泵節(jié)能控制策略分析[J].無(wú)線互聯(lián)科技，2013（2）：126-128.

[4] 安群香，王鼎順.污水處理廠泵站的自動(dòng)化控制方案[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2023，36（3）：147-148.

[5] 區(qū)有成.淺談一體化污水泵站設(shè)計(jì)[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2023（20）：44-47.

[作者簡(jiǎn)介]王瑋（1990—），男，湖南衡陽(yáng)人，大學(xué)本科，研究方向：水務(wù)建設(shè)。