污水泵站集水池超高水位运行的危害

2015-11-26改造者柴春省

中国科技信息 2015年22期

改造者:柴春省张永

污水泵站集水池超高水位运行的危害

改造者:柴春省张永

本文针对城镇污水处理厂污水提升泵站，长期超高水位运行和以泵池水位来控制污水提升量的工艺运行模式，从城区污水管网维护管理和污水处理厂整体运行工艺的角度，进行利弊分析例证，并提出污水泵站应采取低水位运行，均匀稳定提升污水量的运行模式。

污水提升泵站一般是由污水泵、集水池和泵房等组成，其作用就是将来自城区管网污水提升至工艺设计所需要的高度，实现后续处理单元的重力自流，污水泵站是城镇污水处理厂工艺流程中重要处理单元之一，它的科学运行管理对确保处理工艺出水水质稳定达标、经济安全运行、有效解决污水管网淤积和降低管网维护费用等方面至关重要，然目前一些城镇污水处理厂对污水泵站的运行管理重视不够，缺乏科学合理与运行管理方案，普遍存在两方面的问题:1.长期高水位运行；2.以泵池水位控制污水提升量，这种运行方式会对污水处理厂及污水管网运行管理造成以下几方面的不利因素

污水泵站集水池相关设计水位的概念

在污水泵站设计建设和运行管理过程中，泵站集水池的最高运行控制水位、集水池有效容积、最低运行控制水位、池底设计标高、正常运行水位和超高运行水位等相关设计运行参数的计算确定，对污水泵站的工程造价，设备选型和运行的经济安全性等方面有直接的影响。

最高运行控制水位

最高运行控制水位，污水管网来水量达到设计最大流量，污水提升泵满负荷且正常运行情况下，接近上游干管地面冒水的集水池水位。

集水池有效容积

在污水泵站的设计中，一般不考虑集水池的对管网来水的调节作用，只考虑提升泵安全正常运行和合理布置吸水口及控制集水池水流速度等必须的有效容积。集水池设计最高运行控制水位与最低运行控制水位之间的容积定义为有效容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量。

最低运行控制（停泵）水位

最低运行控制（停泵）水位也就是保证污水泵安全运行的水位，提升泵选型不同，运行控制的停泵水位也不同，最低运行控制（停泵）水位对于具备自动冷却功能的潜污泵，要达到泵蜗壳顶部确保淹没叶轮0.1～0.2m，对于不具备自动冷却功能，需要依靠池中污水作为电机散热冷却的潜污泵则要求，最低运行控制（停泵）水位要完全淹没潜污泵电机顶端，确保设备安全运行。

正常运行水位

集水池正常运行水位是指潜污泵安全正常运行时，长期保持在最高运行控制和最运行控制低水位之间的范围值。

超高水位

是指泵房水位严重超过设计高水位线，高于上游干管起始管底标高，涌水管距离很长，致使管道上游处于地面冒水临界点。

工程实例

山东枣庄市污水提升泵站设计规模70000 m3/d，最大设计流量1095l/s，潜污泵设计扬程15m，格栅前污水管网管径DN1500，管内底标高54.63m，污水提升泵站，地面设计标高61.00m。构筑物为矩形沉井结构，长7.84m，宽5.2m，集水池底面面积64.13m2。选用H12K-HD型潜污泵4台，3用1备，如图1所示。

图1 枣庄市污水提升泵站示意图

污水泵站集水池长期高水位运行危害

会造成管网严重淤积，降低管网有效通水能力，增加管网的清淤难度及危险性及维护成本。

重力流污水管设计一般取坡度0.001、管网充满度是0.75、最大流量的情况下设计流速＞0.6m/s，而目前污水处理厂满负荷运行率一般在80%左右水流量仅相当于设计流量的61.5%（80%÷1.3=0.61，1.3为预测水量的变化系数）左右，如果污水泵站采取超高水位运行，污水管网会处于满流状态，过水断面变大管网流速会更小，致使污水中大量泥沙和悬浮态有机在管网中大量沉积，造成管网严重淤积，降低管网输水能力，大量生活垃圾会集聚漂浮滞留在各个检查井中，长时间会腐烂发臭，影响进水水质BOD值，一旦运行水位下降，大量垃圾会集聚堵塞管网，不仅增加管网的清淤难度及维护成本，而且沉积下来的有机物会产生大量有害气体，威胁管网请与人员的生命安全。

会造成污水处理厂进水炭源降低氨氮升高，对有效实现生物除磷脱氮效果不利

从污水处理的角度来说污水管网也是一的生态系统，高水位运行使的污水在管网的停留时间大大延长，管网就起到了调节池的作用，污水中以悬浮态有机物就会在网中大量沉积，环境中的微生物就会降解这些有机物，使得进水有机碳源降低，对于实现污水处理厂生物脱氮除磷不利。又因为环境中存在有机氮的氨化细菌并且氨化过程不受水中溶解氧低的影响，所以同时污水中的有机氮也会在管网中实现有机氮氨化过程，使得有机氮转化为氨氮，由于硝化细菌新陈代谢和硝化过程都需要水中有一定浓度溶解氧才能保证硝化过程的顺利进行，而管网污水溶解氧浓度很低满足不了氨氮硝化的需要，不能有效降低污水中氨氮浓度，因此，会造成污水处理厂进水炭源降低氨氮升高，对有效实现生物除磷脱氮效果不利。

会造成排水高峰时段，污水溢流出管网造成环境的污染

一天之中城区污水排放量是不停变化的，当处于城区来水高峰时段，因污水管网处于满管运行状态，泵房站提升不了的污水就会从上游干管起始管段地面冒水造成环境的污染。

不利于实现污水处理厂的均匀进水，不利于各处理单元工艺参数的稳定控制，影响污水处理效果

高水位运行失去了污水管网对水量的调蓄作用，当城区来水高峰时段，避免污水从干管起始段溢出，只有提高污水提升量的方法，也就是说管网来水量大，污水处理系统进水量就大，来水量小污水处理系统进水量就小，处理系统不能保持稳定进水量，不利于生化系统工艺参数的稳定控制特别是DO的控制、同时流速的变化会干扰二沉池和混凝沉淀池的沉淀效果、不利于物化处理单元药剂的稳定投加，特别对没有实现工艺过程自动化控制运行的污水厂影响更大。

不利于泵站设备突发性故障的及时抢修

失去了污水管网对水量的调蓄作用，不利于应对突发事故

唯一的优点是节约动力费，通常集水池水位每提高一m/t水污水提升费用大约降低0.003元。

结论

解决污水泵站集水池高水位运行的上述危害建议采取以下措施。

1.对污水泵站自控运行系统进行升级改造。目前大多数污水处理厂污水泵站，大多是通过高低水位浮球开关来实现，对污水提升泵开停的自动控制，并不是运行过程智能化的自动控制，无法实现提升量与集水池水位智能互动的自动控制。

2.采取中低水位运行且适当放宽集水池正常运行的高低水位范围。在保证提升泵安全运行（防止潜污泵电机部分长期暴露空气中而被烧坏）的条件下尽量将提升泵运行下限水位设置低一点，并且将集水池中低水位设置为潜污泵长期运行控制水位，能提高管网流速解决管网淤积；集水池运行高限警戒水位也尽量设施高一些，使其潜污泵正常运行的集水池水位范围放，当城区来水高峰时段污水管网可以发挥调蓄作用，确保潜污泵仍保持稳定提升流量运行且能避免污水从干管始段溢出。

3.潜污泵应匹配安装变频器，实现污水提升量的均匀稳定，有利于生化、物化等各污水处理单元的稳运行定。

柴春省1张永2

1.山东省枣庄市市中区排水管理处；2.中国石化集团胜利石油管理局供水公司