居家桥雨水泵站旱流截污改造工程实例介绍

张晓方

（上海浦东工程建设管理有限公司，上海市 201210）

0 引言

为改善黄浦江水质，上海市利用世界银行贷款，2002年委托上海市排水公司在全市开展合流污水二期治理工程，其中包括在浦东地区沿黄浦江的耀华、白莲泾、塘桥、六里桥、张家浜、陆家渡、其昌栈、泾东、泾西、居家桥、沪东等十一座雨水泵站内增设旱流污水截污纳管设施。2004年居家桥雨水泵站内完成旱流截污设施建设，但仅是就近接入附近道路市政污水管道，而未考虑接入的市政污水管道的实际排水能力。由于浦东新区沿黄埔江市政污水管道往往处于各个污水支线末梢，管径较小（多为DN300、DN400），仅满足沿线居民、企业正常污水排放，没有能力接纳旱流截污设施的污水集中纳入，旱流截污泵开启时下游污水管线发生排水不畅和污水冒溢现象[1,2]。

1 工程概况

居家桥雨水泵站旱流截污配泵2台（一用一备），单泵日排放能力3.0万t/d，远远超过下游市政污水管道排水能力。本次对居家桥雨水泵站旱流截污设施进行改造，彻底解决居家桥雨水泵站旱流截污出水不畅的问题，将大量减少排入黄浦江的污水量，为保护上海的水环境作出贡献。

2 旱流截污规模的确定

2004年居家桥雨水泵站旱流截污设施规模是依据每天放江量确定，约3.7万t/d。由于受限于下游市政污水管网排水能力，下游污水管道的实际排水能力是本次工程的关键依据。居家桥路（博山东路～张扬路）污水管为Φ800，管道的通水能力为3.0万m3/d，理论上Φ800污水管能满足居家桥雨水泵站旱流截污的集中排放。但下游污水管道沿途经过多处倒虹，标高有起伏，造成居家桥污水管道实际过水能力与理论计算值偏差较大。

为获得可靠建设依据，2010年7月13日～7月16日有关部门组织了通水试验，考察下游管道的实际过水能力，通过试验取得下游污水管道通水能力详实的现场数据、资料。

（1）根据地质勘察资料和试验结果确定地基各土层初始的厚度、压缩模量等土层参数，地基的计算深度取地质勘察深度。根据地质勘察资料提供的土层参数。

（2）根据地基各土层的厚度、压缩模量等参数建立有限元模型，计算深基坑周边重要部位的位移值。

2.1 试验方法

沿居家桥路自南向北敷设有居家桥雨水泵站进水总管，管径为Φ2 400，沿居家桥路自北向南敷设有Φ600～Φ800污水收集管。通水试验需要安全、可靠、便于获取又经济的水源，经综合考虑，拟从居家桥路Φ2 400雨水总管内抽取雨水，经泵提升、计量后排入居家桥污水收集管内，以获得居家桥路污水收集管实际排水能力，见图1。

2.2 试验地点

通水试验地点设置在居家桥路、博山东路路口以南200 m左右，该处雨水窨井距离污水窨井较近，便于实施通水试验，通水试验期间对交通影响较小。试验地点雨水管径为Φ2 400，污水管道管径为Φ800，试验需占用道路中心线东、西两侧各一根机动车道，见图2。

图1 通水试验方案示意图（单位:mm）

图2 通水试验平面位置图（单位:mm）

2.3 封堵头子

在试验之前，用Φ800的封堵头子将居家桥路污水管道（博山路-浦东大道段）封堵，封堵压力值为600 Pa左右，每天对封堵区域进行压力测试，防止气压泄露。

2.4 试验步骤

试验前，首先联系有关部门控制居家桥雨水泵站排水量，以保证雨水干管水位较高，有充足的水源。调水泵安装在雨水窨井内，将雨水直接抽送入污水管道内。采用潜水轴流泵一台Q=1 008 m3/h，H=8.5 m，P=37 kW。采用100 kW柴油发电机发电，用DN450的电子流量计对调水流量进行统计，从而得出确切的统计数据（流量数据见附表中说明）。每隔半小时或1 h对污水管道水位高度进行测量，连续4 d（2010年7月13日 ～7月 16日）进行5～6 h不间断测试。实测流量为980 m3/h左右，基本符合建设要求。从测量结果看，污水管道的最高水位保持在路面以下40～50 cm左右，且从博山东路至杨高中路段没有冒溢现象出现。

2.5 试验结论

根据试验结果，当Q=272 L/s（试验水泵瞬时流量，合980 m3/h）时，下游污水管不冒溢，但污水管道壅水高度达1.85 m，壅水最高处距离地面约0.4～0.5 m，见表 1。

表1 通水试验流量统计表

根据通水试验，居家桥路（博山东路-张扬路）Φ800污水管道最大能接入的瞬时污水量为272 L/s，此时下游污水管道壅水高度达1.85 m，壅水最高处距离地面约0.4～0.5 m左右，会影响居家桥路（博山路-张杨路）两侧居住小区的污水排水。故本次建设考虑在两侧小区排水高峰期间，旱流截污泵不启动；在两侧小区排水低峰期间，开启旱流截污泵。这样，旱流截污泵每天运行时间约为20 h，折合每天排放污水量为2.0万m3/d。

综合上述因素，考虑到随着居家桥地区雨污水分流工作的不断完善，混入雨水泵站的旱流污水是逐次减少的，故本次居家桥雨水泵站旱流截污水量采用1.5万t/d。

3 现场条件

居家桥雨水泵站位于居家桥路最北端，临近黄浦江，泵站为居家桥地区服务，该系统北起浦东大道，南至杨高中路，西自罗山路，东至居家桥路，面积约300 hm2，整个系统雨水采用强排，泵站规模为14.5 m3/s，雨水经提升后向北排入黄浦江。泵站进水总管沿居家桥路铺设，为Φ2 400。泵站地坪标高约4.0 m。旱流截污设施位于泵站东南角，两层结构，下部为污水泵站，上部为操作间。旱流截污出水管管径为DN600，出泵站后向南沿居家桥路接入现有Φ600污水管。该管道出围墙处上部建有金桥市政罗山地区环卫道板房，为一层临时房结构，见图3。

图3 居家桥雨水泵站平面图

4 旱流截污改造方案介绍

4.1 污水出路

通过详细分析充水试验数据，拟自截污泵站起铺设DN450专用压力污水管道直接将截流污水送到居家桥路、博山东路口南段的Ф800污水管道（通水能力2.35万m3/d），这样既接入排水能力较大污水管又避免了2处倒虹管。故本次旱流截污污水经提升后，通过压力管一路向南接至居家桥、博山东路以南已建Φ800污水管道中。旱流截污压力管采用离心浇铸球墨铸铁管，在道路中心线东侧约0.5～3.0 m机动车道下敷设，浅埋，埋深约1.5 m左右。拟建旱流截污管走向示意见图4。

图4 拟建旱流截污管走向示意图

4.2 污水泵选用

采用三台防堵塞潜污泵，二用一备。根据出水阻力损失确定污水泵工艺参数：Q=104 L/s，H=17 m，N=37 kW。为尽力利用既有设施，已建旱流截污集水池、格栅及进水闸门井等，确有问题，再研究改造。因受旱流截污集水池结构所限，现有集水池内只能安置2台污水泵，备用泵需冷备用。因下游管道水位、水量变化较大，选用变频控制柜（一拖二），这样水泵流量、扬程可调节幅度较大，并节省能源。

4.3 管位的选择

居家桥居家桥路规划红线宽度以浦东大道为界，浦东大道以北为20 m，浦东大道以南为32 m。大部分已按红线实施，机动车道宽度14.0 m，两侧非机动车道3.5 m。目前，机动车道下敷设有雨水、污水、煤气和信息管道，非机动车道下还敷设有电力、给水等公用管道，见图5。

图5 拟建旱流截污管管位图（单位:m）

4.4 对两侧小区污水排放的保证措施

居家桥雨水泵站旱流截污出水接入点位于博山东路以南约200 m处，旱流截污瞬时流量为208 L/s，为减少开泵期间对居家桥路（博山东路-张扬路）两侧小区污水排放造成影响，采取以下措施：

（1）错峰开泵，在两侧小区排水高峰时段不开旱流截污泵；采用三泵，二用一备，加大旱流截污可调节流量宽度。

（2）旱流截污泵采用变频控制，可根据下游污水量变化的情况，实现水泵流量和扬程调节，并节约能耗。

5 除臭装置

5.1 雨水泵站中恶臭气体的生成

雨水泵站恶臭气体产生的原因主要是排水管道内部易形成厌氧条件，此时污水中的含氮、硫有机物会分解成为恶臭物质，当泵站设备启动、运行时会引起水流湍动，从而使原来产生并溶解于污水中的恶臭物质逸出进人大气，从而形成恶臭污染。大多数雨水泵站集水井密闭性不佳，集水井内格栅除污机每天需要不间断地清捞集水井内垃圾，在清捞过程中散发臭气。另外，泵房内的泵机设备检修期间在设备拆装时也会瞬间从进水管道中溢出高浓度的有害气体。一般来说，泵站恶臭污染物的散发量取决于水中恶臭组分的性质和浓度、水体温度、湍动程度和水面及敞开源附近的气象扩散条件。

5.2 雨水泵站中恶臭气体的生成

目前在恶臭气体的治理方法上，较多应用的主要包括化学吸附、等离子体和微生物处理，这些方法各有其优劣和合适的应用场合。居家桥雨水泵站旱流截污采用气相过滤技术，对泵站的空气和排气进行净化处理，改善内部的工作环境，同时解决恶臭气体排放超标的问题。

5.3 气相过滤除臭系统组成

气相过滤除臭系统由三大部分组成，即：臭源密封部分、臭气收集及输送部分、气相过滤处理及终排放部分。除臭装置在纵向分成数个区域，自前而后分别是：密封臭源、臭气收集输送风管、HDS（干式洗涤塔）、净化气体排出端。

5.4 臭源密封部分设计

对任何一个高效的恶臭控制和处理系统而言，臭源密封部分都是一个极为重要的关键要素，因为这一部分从源头处决定了恶臭控制和处理系统的规模。同时，较好的臭源密封设计可以尽量臭气的扩散，有利于提高后续臭气收集部分的工作效率。采用铝合金结构防火板对整个集水井井口上部空间作围护密封，使经集水口溢出的臭气在这一空间中滞留并被HDS机组的进风口收集处理。收集风管的选择：采用不锈钢方型风管，风管的收集口直接连接到围护结构上，按照收集的风量和压力在围护结构上开孔。

5.5 气相过滤除臭系统效果

居家桥雨水泵站旱流截污设施选用气相过滤除臭系统后，其恶臭污染物厂界标准满足《恶臭污染物排放标准》GB14554-93的要求，无需进行高空排放（不需要15m烟筒排放）。雨水泵站旱流截污在运营期间，通过除臭设备处理，对周边最近的居民住宅均满足《环境空气质量标准》GB3095-2012中二级标准及《声环境质量标准》GB3096-2008中2类标准。根据《上海市环境空气质量功能区划》，居家桥雨水标准沿线区域环境空气质量划为二类区，污染物环境浓度限值执行《工业企业设计卫生标准》（TJ36-97）中“居住区大气中有害物质的最高容许浓度”及《居住区大气中甲硫醇卫生标准》（GB18056-2000）。检测结果见图6。

图6 检测结果

6 结语

对存在混流的小区进行彻底雨污水分流以提高污水纳管率是一项长期、高投入、繁琐的工作，因此为减少过渡期间通过雨水泵站排入河道的污水，在雨水泵站内设置旱流截污设施可在较短时间内大幅度提高污水纳管率，有效避免污水排入河道。上海市浦东新区居家桥雨水泵站位于黄浦江边，为避免污染黄浦江，2004年居家桥雨水泵站内完成旱流截污设施建设，但与下游污水管网排水能力不匹配，造成旱流截污一直无法投用。本次实践的成功，为黄浦江水质的改善，上海城市管理水平的提升，做出了细节性的贡献，这一抛砖引玉的工作，希望能为以后的雨污水排放提供基础性的借鉴。

[1]上海浦东建筑设计研究院有限公司.浦东新区排水管网现状图集－金桥功能区分册[Z].2009.

[2]上海浦东建筑设计研究院有限公司.居家桥雨水泵站旱流截污设施改造工程可行性研究[Z].2011.