全地下式污水泵站工艺设计

冀伟江，纪 硕，邢芳芳

（中冶京诚工程技术有限公司，北京 100176）

1 工程概况

南京河西新城南部地区现为农村和村镇用地，基本没有建设污水收集系统，生活污水直接排入河道，对受纳水体构成污染，河道水质逐年下降。河西新城南部地区除燕山路南延以南、友谊河以东区域外的污水由规划道路下d400～d1500污水管收集后送至黄河路污水泵站。经由黄河路污水泵站提升后，由黄河路、燕山路DN300、DN800的压力污水管输送至江山大街东侧，与燕山路下现状d600、d1200重力流污水管衔接。根据规划要求，河西新城要成为现代化新南京的中心区和标志区，积极发展现代服务业、建设现代产业体系，为亚青会和青奥会的举办提供优质场所，强化城市功能。为使泵站建设标准与现代城市发展相协调，新建黄河路污水泵站已显得非常必要。新建黄河路污水泵站位于南京河西新城南部地区黄河路与寿带街交叉口东北侧，泵站服务面积 1417.39 hm2，规模 1.2 m3/s。

2 地下式污水泵站设计

2.1 工艺流程

黄河路污水泵站工程主要包括：包括格栅间、集水池、提升泵房、检修间、变配电室、走廊、生产管理用房（位于综合体）。工艺流程见图1。

图1 黄河路污水泵站工艺流程图

2.2 污水泵站规模的确定

（1）用水量

河西新城南部地区规划区内最高日用水量为11.7万m3/d，根据规范规定，日变化系数宜采用1.1～1.5，此处取 1.3，则平均日用水量：11.7÷1.3＝9.0 万m3/d。

（2）污水量

生活污水量按生活用水量的80%考虑，地下水入渗量按10%考虑，则平均日污水量：9.0×80%×1.1＝7.92万m3/d，折合秒流量为0.917 m3/s。

根据规范规定，总变化系数取1.31，则污水泵站高日高时流量：0.917×1.31＝1.2 m3/s，即 4320 m3/h

经计算，黄河路污水泵站的规模为1.2 m3/s。

2.3 污水泵站设计

（1）黄河路污水泵站规模确定

根据2.2章节计算，黄河路污水泵站的规模为1.2 m3/s。

（2）单泵设计流量确定及流量分配方式

污水泵站出水接至黄河路现状DN300、DN800有压管，为使流量分配合理，采用两个泵组输送污水。各压力排水管道对应的流量分配及单泵设计流量如表1所示。

表1 压力管道流量分配表

说明：表中设计最大流速指工作泵全部启动，管道达到最大流量时对应的管道设计流速；设计最小流速指该泵组只有一台水泵运行时，对应的管道设计流速。

（3）重力流输送管道排水能力校核

泵站提升后，通过两根压力管道DN800、DN300分别送至燕山路的d1200、d600的两根重力流管道（钢筋混凝土排水管）。污水在重力流管道中水力计算按均匀流、非满流考虑。

重力流排水管道的流量计算如下式：

d1200、d600钢筋混凝土排水管的基本参数及校核流量如表2。

表2 重力流管道过流能力校核

由于燕山路现状d1200污水管只承担污水泵站污水，不收地块污水，而现状d600污水管既承担污水泵站污水，又收地块污水，所以，1#泵组的能力为现状d1200污水管最大过流能力，2#泵组流量应小于现状d600污水管最大过流能力。 1#泵组设计流量为3920 m3/h，对应现状d1200污水管、坡度0.001的充满度为0.78，虽大于最大设计充满度，但此工况仅在高日高时出现，满足《室外排水规范》GB50014-

表31#、2#泵组水泵设计扬程计算m

从表3计算结果可知，1#泵组扬程为30.59 m，2#泵组扬程为38.63 m。

（5）格栅间

格栅间格栅渠道设2条，渠道宽1500 mm，渠道净高3840 mm。格栅渠道内各设1台粉碎性格栅去除污水中的大块污染物。粉碎性格栅安装角度为90°，转鼓间隙10 mm，栅前有效水深1.625 m。粉碎性格栅配人工栅条，栅条间隙100 mm，当粉碎性格栅事故时采用人工栅条去除污水中大块污染物。

格栅间内设1台￠1800手电两用铸铁镶铜闸门，同时设除臭管道，去除硫化氢等毒害气体，保证工作人员生命安全及防止硫化氢等毒害气体影响周边环境的空气质量。

粉碎性格栅、￠1800手电两用铸铁镶铜闸门工作信号传至监控室。

为便于污水泵站内设备的吊装，格栅间正上方设1台电动葫芦CD1-5型。

（6）集水池

集水池设计采用梯形断面，上、下口宽分别为3.50 m、13.00 m，最高液位-9.375 m（相对标高），最低液位-10.20 m（相对标高）。集水池采用正向进水，进入集水池的水流平缓流向各台水泵，进水扩散角21.60°，流速变化均匀，无旋流、回流。集水池有效容积146 m3，为最大一台水泵6.7 min的出水量。

（7）污水提升泵房

在集水池后部的取水井内安装潜水排污泵，提升污水至黄河路有压污水管道。潜水排污泵共设置2组，主要设计参数及设备：

1#泵组 Q＝1307 m3/h，扬程 H＝31 m，N＝200kW，U=380 V，4台，3用1备，2台变频2台工频，备用泵为变频泵；

2#泵组 Q＝400 m3/h，扬程 H＝39 m，N＝90kW，U=380 V，2台，1用1备。

潜水排污泵的启、停根据集水池液位控制，同时设高、低液位声光报警，潜水排污泵的工作信号传至监控室，出水总管设流量计。

（8）检修间

1）检修间设2台电动葫芦CD1-5型、CD1-1型，用于1#、2#潜水排污泵、阀门的吊装。

2）检修间设一套除臭系统，经液气转化器转化后的气态植物分子，在风机的作用下，气态植物分子经输送管道排出。植物分子由上向下运动，对车间内的恶臭分子进行降解，去除硫化氢等毒害气体，保证硫化氢等毒害气体不影响周边环境的同时，保证工作人员生命安全。

（9）污水泵站安全设计

污水泵站格栅间、检修间设有H2S气体检测探头，当H2S气体浓度超标时，发出报警信号；当工作人员进入格栅间时，携带便携式H2S气体检测仪，当H2S气体浓度超标时，严禁工作人员进入。

（10）污水泵站的平面布置图及剖面图详见图2、图3。

3 污水泵站设计特点

3.1 设备选型

（1）泵组选择

提升泵房设1#、2#潜水排污泵组，分别与黄河路有压污水管DN800、DN300及燕山路重力流污水管d1200、d600一一对应。同时，通过校核重力流污水管d1200、d600的过流能力，确定单泵流量，达到了流量分配的最佳效果。此设计思路也可理解为2个泵组共用一个集水池。

（2）进水闸门安装方式的选择

图2 -6.55污水泵站平面图

图3 黄河路污水泵站剖面图

南京河西新城南部地区的地下水较高，而污水泵站进水管埋深又深（约10.20 m），采用大开挖的施工方法降水成本很高，所以，泵站进水管d1500采用顶管施工，与泵站主体的施工顺序为：支护结构施工-泵站主体混凝土施工-泵站进水管顶管施工。

进水闸门的闸框采用化学螺栓的安装方式，若选用预埋件形式固定，存在因顶管施工误差而导致闸门预埋件偏离的风险，导致无法安装闸门，而放大闸门型号的做法工程中很少见，且不经济。

（3）机械格栅的选择

黄河路污水泵站位于城区，附近有高档写字楼，周边环境敏感点较多。若采用传统机械格栅，存在栅渣起吊、转输的情况，同时，在栅渣转输过程中散发的臭气还会对周边环境带来二次污染。若采用粉碎型格栅[1]，则可实现地下式泵站的封闭式管理，无需配套螺旋输送设备、压榨设备及栅渣外运设备等，可实现泵站的无人值守。

综上所述，本工程机械格栅选用粉碎型格栅。

3.2 检修间设置的必要性

图4 黄河路污水泵站位置图

本工程利用集水池与地坪间的空间，设置检修间，将潜水排污泵、阀门的检修在地坪下的检修间进行，同时连同格栅间与检修间，既减少了地坪吊装孔的数量，又不影响设备检修。检修间的布置详见图2、图3。

4 结束语

黄河路全地下式污水泵站通过设备选型、增设检修间的设计，在满足泵站功能的前提下，最大程度地减小对周围环境的影响，为类似的工程项目提供了参考。

[1]尉建松，粉碎性格栅机在排污泵站中的应用[J]，科技与企业，2014年（14）.

[2]吴文波，新型全地埋式污水泵站与传统泵站综合比较[J]，中国给水排水，2005年8月.