浅谈市政污水提升泵站综合体建设方案设计——以厦门刘五店污水提升泵站建设工程为例

胡嘉志

（厦门市政水务规划设计研究院有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

城市污水泵站是区域排水系统的重要基础设施之一。提升泵站的合理、有效布置对区域污水管网的敷设和整体城市空间布局，具有重要的经济、环境、景观等多重效益。厦门刘五店污水提升泵站与片区配套“四合一”环卫设施相结合，有效节约用地，并结合片区景观要求，形成公共基础设施有机综合体。本文结合该项目建设，分析刘五店污水提升泵站分项的设计，探讨城市污水污水泵站的设计要点。

1 工程概况

厦门刘五店污水提升泵站位于东部体育会展新城片区。该片区以高起点、高质量的规划设计用于国际竞赛项目，力求建设功能先进、布局合理、配套完善、交通高效的体育会展综合体，营造富有特色的厦门地标，打造集体育赛事、旅游会展、商务办公、休闲娱乐、互动体验、居住生活于一体的产城融合标杆。因此，项目应在满足各公共基础设施使用要求的前提下，充分考虑与周边景观有效融合，且应集约用地。

该工程分为两个建设分项：分项一为“四合一”环卫设施，主要包含公厕（共32 厕位）、清洁楼（日处理规模20 吨）、资源回收站、道班房及管理用房；分项二为污水提升泵站，设计流量1250m3/h，主要包含污水泵站构筑物及配套的站内工艺设备、除臭设备、室内外给水排水管线、电气、自控和安防工程。

2 建设方案设计的原则

2.1 体现景观融合的原则

原规划地块为污水泵站和环卫设施两处主要功能区，两处地块相邻，红线一侧边线重合，布局紧凑。项目建设方案设计时，应充分利用相应规划的环卫设施和污水泵站规模需求，且力求与周边体育会展中心的高品质景观相融合。

2.2 满足安全性和经济性的原则

该项目为“四合一”环卫设施及污水泵站组成的综合体，其中公厕对外开放使用，而清洁楼、资源回收站和污水泵站将涉及管养单位运输车辆出入，属于生产区。因此，方案设计应充分考虑人车分流，保障各方安全。另一方面，该处场地为新规划公共设施用地，现状场地面积充裕，建设时应充分考虑结合城市绿地广场功能，尽量充分利用土地资源，同时控制建设成本，使项目建设具有高性价比。

2.3 融入生态化理念的原则

项目建设地块为厦门第二东通道翔安段匝道口范围，是东通道海域段下匝道的重要门户。因此需综合考虑生态化理念，提出合理构思，出入口及顶部采用景观设计，并与周边地表绿化景观设计统一协调考虑。

2.4 确保独立运行管理的原则

因公厕、清洁楼环卫设施及污水泵站的后续运行管理单位不同，需明确功能分区，使各单元可进行独立管理，同时确保人车分流。污水泵站作为工业化生产构筑物，存在多种专业性工业生产设备，且生产过程中将产生较多臭气和格栅栅渣等固体废弃物，需对相应设备进行掩蔽处理，同时需对臭气和栅渣进行有效处理处置。

3 建设方案及设计要点分析

3.1 总体建设方案

本次建设地块紧邻规划公厕、“四合一”环卫设施红线，为了体现与新会展中心的整体建筑协调统一，最终提出自然曲线建设设计形式，见图1 所示。该建筑综合体采用自然曲线建筑外轮廓，泵房采用半地下室空间，建筑隐匿在景观“森林”中，整体建筑体融合成为区域景观的重要部分。其中，以泵站管理区为中轴线，东侧地块为污水提升泵站区，西侧为“四合一”环卫设施，清洁楼及公厕又以绿化分割，形成不同的进出通道，整体建成为一个综合体。

图1 综合体建设总平方案示意图

3.2 泵站建设规模及服务范围

根据排水规划规范，污水泵站的设计流量应按泵站进水总管的旱季设计流量确定，设计规模按最高日最高时流量计。结合片区专项规划及理论计算流量分析，设计水量Qmax按最大小时排水1250m3/h设计。根据《翔安区13-14 编制单元（一场两馆、新会展中心片区）市政实施规划》（2020），近期设计年限2020～2025 年，远期设计年限2025～2035 年。根据规划，本次泵站服务范围主要为东界西路两侧会展体育、居住组团及复合性功能区单元，包括翔安南路、肖厝南路以南，滨海公园大道、东界路以北区域，规划服务面积约366ha。

3.3 水量预测分析

（1）基础排水参数指标：本次规模核算的基本参数参考《翔安区13-14 编制单元（一场两馆、新会展中心片区）市政实施规划》，其中：居民用水指标：翔安区远期控制在220L/人∙d；商业服务设施用水量指标：翔安区取100m3/ha∙d；其他公建设施用水量指标：翔安区取50m3/ha∙d；最高日用水变化系数：Kd=1.40。

（2）管理单元居民+公建排水核算：根据规划排水分区，本次会展污水泵站服务范围主要为规划的D、E、G、H 四个管理单元的排水，规划区内规划远期居住人口6.0 万人，商业服务设施公建30ha，其他公共建筑总面积约12.9ha（不含G 单元，即体育场馆地块另计），并考虑10%的未预见用水余量，则综合生活用水量为18530m3/d，计算结果如表1所示。

表1 区域用水量计算表

表2 体育场馆区域排水计算表

本设计方案排水系数按高值90%计算，考虑最高日用水变化系数1.40，则平均日排水量为11912m3/d，并根据排水设计标准综合生活污水量变化系数K取1.86，折算为最大小时排水量为924m3/h。

（3）体育场馆排水量核算：考虑全运会时各场馆会出现同时使用的工况，负荷按照各场馆满负荷80%计，故赛时最高日排水量1648m3/d，最大时排水量250m3/h；非赛时最高日排水量1348m3/d，最大时排水量170m3/h。配套商业（含酒店）：非赛时负荷按照满负荷65%计。

（4）理论计算总排水量：最大小时排水量=924+250=1174m3/h。

（5）设计规模：按最大小时排水1250m3/h考虑。

3.4 泵站设计要点

（1）回转式格栅。设计站点室内地坪标高6.00m，进水管DN800 管底标高0.50m。进水渠道长6.60m，宽1.2m，H=6.50m（池深），过栅流速1.0m/s，栅前水深1.10m，格栅机选用回转式旋转齿耙式格栅除污机，SUS304 不锈钢。设备功率1.5kW，格栅宽度B=1100mm，栅条间距b=15mm，栅条宽度S=10mm，α=75°。通过格栅水头损失：h=2.42×（0.01/0.015）^(4/3)×1.02/2×9.8×sin75°×3=0.20m，控制方式根据格栅前后液位差，自动控制格栅清污工作，同时设定时和手动控制。

（2）潜水提升泵。按设计最大流量选泵，采用潜水排污泵，自耦安装。因片区安全性要求较高，经讨论，本次方案拟采用4 用2 备，单泵Q=315m3/h，H=24.0m，P=37kW。泵坑内分两格，可实现交替运行，确保泵站在日常维护中无须停水。

（3）污水提升泵扬程计算。泵池最低水位为-1.10m，出水压力管管径为DN600，输送终点（最远点及最高点，滨海东大道d1500 干管起始检查井地设计面标高14.60m）管内底标高10.76m，接入点按埋深1.80m计算，高程为12.60m，则高差为12.60-（-1.10）=13.70m；出水管压力管管径为DN600，沿滨海东大道北侧敷设，管长约为1300m，流速v=1.18m/s，沿程水头损失为4.90m；DN600 出水管道同步设计，未能准确核算弯头数量，局部水头损失按沿程水头损失20%计，4.90×20%=0.98m；泵站内部200×300 异径管四处，DN300闸阀四个、DN300止回阀四个、90度DN300弯头四个、300×600三通六个，水头损失（0.16×4+0.07×4+3.5×4+0.78×4+1.5×6）×1.20×1.20（/2×9.8）=2.0m。综上，计算水头损失为13.70+4.90+0.98+2.0=21.58m。自由水头取2.0m，则理论扬程H=21.58+2.0m=23.58m。

（4）沉砂集水池。集水池的容积一般应大于最大一台泵的5min 的流量。本项目为提高集水池的集水缓冲能力，适当加大集水池有效容积。远期最大泵流量为315m3/h。集水池有效容积（2格）为2×6.0m（L）×5.40m（B）×1.7m（H有效水深）=110.16m3。

（5）事故排放口。污水泵站应设置事故排放口，以防上游发生溢流。当泵房发生事故断电或设备检修时，应能将主进水干管临时切断，一般从泵站上游溢流，排入下游市政污水系统。本工程市政道路滨海东大道及体育路已规划泵站市政污水干管进水重力管，因地势原因，不能外排，泵站事故溢流结合周边市政管线情况，排入规划P2.5×1.6m的雨水管。

（6）除臭系统。泵站臭气来源于污水、栅渣中有机物的分解、发酵过程中散发的化学物质，主要种类有：硫化氢、氨、焦磷酸、硫醇、粪臭素、丙酸、酪酸等。由于泵站产生的臭气会散发在大气中，对周围环境产生影响。因泵站位于新会展高景观要求的区域，为避免泵站臭气对周边环境的影响，本项目需同步建设除臭系统。为预防泵站臭气影响周围环境，应在产生臭气较集中的部位设除臭装置，除臭的效果应达到环评的要求。

本工程前期方案对常用的生物滤池法、离子除臭法、化学法、活性炭吸附法等除臭工艺进行工艺比选分析。其中离子法适应性强，占地小、无需添加任何物质，高效除恶臭，适宜气量不大的运行工况；生物滤池法实施较为简单、管理运行方便，而在南方四季更迭的温度变化不是非常大，对环境和气候的变化所受影响较小。因项目位于景观环境要求较高新开发区，建议采用“生物滤池+离子除臭”组合的深度除臭工艺，处理风量6000m3/h，N=5.5kW。同时，根据《恶臭污染物排放标准》要求，处理后的气体需设置不小于15m 高度的排气风筒。传统的风筒设置景观性较差，本案结合区域景观，建议采用仿真树进行设计。

3.5 泵站布置方案

本次污水提升泵站总体布局形式采用传统“凸字型”建设形式（见图2所示），主要工艺流程为：进水→格栅池→集水池→提升泵→出水管→出水至滨海东大道。

图2 泵站主体剖面图

进水主干管及格栅井前后端均设闸门，格栅井及后续集水池均分为两道设置，方便后续清淤及检修管理工作。格栅机上部建筑楼板设置检修口，用于格栅机的前期安装及设备大修使用，平时一般检修在泵房主体空间内进行。沉砂及集水池设置反坡集泥坑，保护末端污水泵，根据区域排水管理单位反馈，集泥坑采用机械式抽泥方式仅在运行初期可正常使用，后续泥坑板结，机械式抽吸底泥实际并不实用。本次根据运管需求，暂不设相应的沉泥机械提升设施。污水提升泵放置于沉砂及集水池末端，地面层设置检修口，上部设置LX 型悬挂式起重机，用于潜污泵的吊装维护。为确保维保车辆可正常进出泵房空间，泵房建筑净空高度按不小于6.20m设置考虑，可实现潜污泵及其他辅助管道配件的正常吊装使用需求。

除臭设备分两级设置，一级除臭采用生物滤池形式，建设于地下空间，设置臭气H2S 在线及手持式检测装置，与主体泵房并排布置，配置设备观察窗、检修口等；二级系统采用离子除臭，放置于管理房中。两级除臭系统出气口埋地敷设至室外绿化区域，设置仿真树排气风筒，仿真树树杆内部镀锌钢构并做内防腐措施，防止臭气腐蚀，内径Ф450mm，外径Ф900mm，表层纹理塑胶材质，树杆质保至少20 年不断裂，高仿真树叶（如海藻、椰树等），树叶内部弹性钢构，抗风压，叶片做防紫外线处理，质保至少3 年内无明显变色，底部钢板固定，并满足厦门地区最大风力要求。

4 建设方案设计的优势

（1）传统的城市污水提升泵站建设具有独立的建设红线，其设计及建设以考虑自身红线内的建设形式及方案为主，该项目综合考虑了污水泵站、公厕、清洁楼、资源回收站及环卫道班房等多重功能分区，需根据各个分区的人行通道、运输车辆等管理需求进行综合考虑。因此本次做了多重绿化景观设计，实现建成后的分区分管运行单位需求做场地空间分割，确保使用安全。

（2）城市公共设施的建设一般根据各个管理单位使用需求进行了场地规划分割，建成后为一个个独立但体量很小的公共设施单元，与本区域的体育场馆大综合体格格不入。本次设计进行综合体建设考虑，进行各个公共设施单元的整合，加之进行有效的景观设计，形成了会展片区的一处景观点。

（3）城市污水提升泵站作为城市公共基础设施的敏感建设节点，如建设不合理，对周边的景观及空气将造成较大的影响，不利于区域的经济建设发展。该工程采用户内型设计，所有生产设备建设于综合体建筑内，不影响周边景观，臭气经多级处理后达标排放，产生的固体删渣废弃物经榨干处置，经与清洁楼管养单位协商，可直接运输至清洁楼进行转运。该设计可有效解决臭气、固废等污水泵站的痛点。

5 结束语

综上所述，本文以厦门刘五店污水提升泵站建设工程为例，在充分考虑体现景观融合、满足安全性和经济性、融入生态化理念和确保独立运行管理等原则的基础上，完成了泵站建设方案的设计。本次污水提升泵站工程建设方案的设计，有效解决了会展区域低洼污水的排放问题，对促进区域经济的可持续发展和片区体育赛事的顺立开展具有重要意义。同时，通过对建设方案选址、建设方式等各方面进行论证分析，明确该建设方案可行。