污水泵站消除回流现象的探讨

胡伟 胡凌云

【摘要】针对客车厂污水泵站存在污水回流现象，提出利用添设堰墙来消除这一现象，从而达到降低管线的气阻压力，提高水泵工作效率。

【关键词】污水泵站 回流现象

1背景资料

（1）简介：客车厂泵站主要是收集上游苗圃泵站的污水及沿线的纳管水，通过提升采用高位井形式出水。该泵站能够通过对出水堰门的调节来控制出水的方向，一路通过D800压力管线流向下游属于一污系统的武林门泵站，另一路通过D800压力管线流向下游属于三污系统的蒋村泵站。（2）水泵基本技术参数：水泵型号：WQ1450-9-55，提升扬程：H=9米，单台流量：Q=1450（ｍ3/h），单台水泵功率：P=55kW。（3）开泵形式：三开一备。（4）压力管线基本参数：此压力管线主要针对客车厂泵站至蒋村泵站中间的污水输送，管线总长约为1.07公里，管径D800，管线之间有两个口径为D200排气阀。

2提出问题

该泵站从2000年开始投入运行，污水送往一污系统的武林门泵站。但遇到下雨天该管线就超负荷运行，在压力释放井及天目山路邮政车辆厂附近低洼地区造成雨污水外溢，经常接到投诉。之后蒋村泵站投入运行，同时客车厂泵站至蒋村泵站的分流管线也已经建成。于2006年4月开始由客车厂泵站提升的污水流到一污系统的武林门泵站切向三污系统的蒋村泵站。

初期投入运行的时候，发现开泵时高位井水位较高，大量的水通过高位井堰墙回流到前池，而且持续时间较长。当时我们判断问题的原因可能是由于管道不通，但经管网分公司对管线及排气阀进行检查，并没有发现问题。通过再次输送试验发现排气阀排气非常激烈，同时开泵之后压力释放井出水较小，过了30分钟后才能逐步大量出水。目前状况是只要停泵时间一长，重新开泵后都会发生这样的问题。

该问题不但影响了泵站正常提升量的合算，而且还影响了下游泵站纳管水的统计量，更重要的是造成了该泵站能耗的大大浪费。

3分析问题

产生的原因是由于客车厂泵站上游来水达不到该压力管线的正常连续输水，因此就无法按设计要求运行。我们通过对压力管线断面图分析了解到该压力管在停运情况下空管率相当高，特别是两个过河倒虹管之间的压力管线，基本处在空管当中，两个排气阀无法正常完成排气。如图1所示。

经初步测算从泵站出水管+2.60的管底标高点开始到一号桥上游最高变坡点+2.805的管底标高结束，大约管线长度为215米，空气量约108立方米。而从一号桥下游最高变坡点+2.570的管底标高开始到二号桥上游最高变坡点+2.30管底标高结束，管线长度大约为582米，空气量约292立方米。除去底部剩水约40立方米，剩下管内空气量约为252立方米。两项合计共360立方米。

在泵站水泵运行初期，前段的空气108立方米十分容易从进水口溢出。当高位井水位高于+3.40米以上时，部分剩余空气经过一号桥上游D200排气阀进行排气。但252立方米的空气必需经过一号桥下游D200排气阀进行排气，由于排气量远远小于排水量，在压力管道内形成较强的气阻，水头损失明显增加，直接造成高位井水位高到+6.70米以上，通过高位井堰墙+6.70米回流到前池。

通过分析问题，总结结论主要有以下两点：（1）排水量不足，时停时开不能满足该压力管正常运行。（2）压力管线在停运过程中产生空管率较高，再一次输水容易形成气阻，影响正常排水。

从实际测量情况看，在没有开泵的时候，经测量高位井里的液位标高约为2.9m，当开启一台水泵时，高位井液位标高为6.75m，运行15分钟后，高位井液位标高稳定在6.7m，井内冒气泡，泵池内回流现象明显，前池回流孔有水溢出；再经过45分钟，高位井液位标高为6.65m，泵池恢复平静，前池回流现象消失，管道正常大量出水，历时1小时。当开两台水泵时，回流的水量更加大。

4解决问题

（1）稳定污水的排放量，满足该压力管的正常运行。按目前水量情况分析这显然是行不通的，因为水量的增加是要靠用户增加用水量来实现的，不确定性太大。（2）在二号桥上游再增加一个D200排气阀。增加排气阀后，能够加大排气量，使管内空气能够迅速排出，效果会有，但不会很明显。由于施工难度较大，同时会增加日常的管线保养维护工作。显然这也不是一个好的解决方案。（3）在释放井内设一堵临时堰墙。引起短时排水不畅的主要原因是气阻造成的，气阻的存在是由于空管率管道自然坡度形成的。只要采取简单的工程技术措施，就能消除空管率或者减少空管率，那么形成气阻的现象就会消失，短时的排水也就会畅通。我们的设想就是在释放井内设一堵临时堰墙，把原释放井管底标高+2.00米，调整到堰墙+3.37米出水。如图2所示。（4）建议在开启三污系统切换闸门的同时，适当开启一污系统的切换闸门，这样可以减少回流量，减少能耗损失（前提是一污系统未满负荷运行）。

5调整后对压力管线及高位井水位的影响评估

释放井出水标高调整后是否存在管线压力增大而影响运行安全性？答：不会，增加一堵堰墙高度只能影响一点水头损失，它跟气阻造成的水头损失相比要小得多。对管线的运行安全及流量影响可以忽略不计。

6实施后的预期效果

（1）回流现象消失，提高了水泵的工作效率，降低了无用功消耗，节能效果明显。（2）消除气阻对管道产生的附加压力，使管路运行更加通畅。（3）消除了气阻，进一步延长了排气阀的使用寿命。（4）客车厂泵站实际污水提升量的准确性更高，同时也提高了蒋村泵站纳管水的准确性。