污水站增建汛期泵房

王晨

摘 要：陕西延长石油集团橡胶有限公司污废水处理站建成投入运行两年多的时间内，集水间每逢大到暴雨必然被淹，导致电机、控制柜内电器线路短路烧毁，给公司带来多次经济损失。在公司级领导指派下，笔者经过现场调查、测量、理论计算，为本次增建设计提供了可靠依据；根据实情设计出汛期泵房。验收后配合原泵使用效果甚佳，解决了原集水间每逢大到暴雨必淹的问题。

关键词：现行规范 汛期 水泵机组 流体力学

中图分类号：X703.3 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2018）08（a）-0074-03

陕延油橡胶有限公司污水站项目2012年1月竣工，同年2月投运；至2014年8月站内员工确认，每逢大到暴雨，集水间内2台原装固定式及3台移动式潜水泵同时抽水无法阻止该间内设备电控柜多次被淹、几经报废更换的恶果，让公司经济受损、此站运行不畅。故公司领导决定工程部实施集水间防汛项目，笔者作为此领域专技人员，担此项目设计工作。

1 集水间被淹原因推测与概算证明

1.1 原因推测

据集水间每逢降雨量大时被淹的线索，首要任务查阅设计院厂区排水图后，确认雨水与污、废水是相对独立的两套排水系统，这符合我国现行《室外排水设计规范》。此时部分人不禁推测建厂早期，雨水可能误接入污废水系统，但负责前期公共设备安装、也是这次项目的领导确认此情况未发生，并向笔者说出他定性不定量的想法——污、废水井盖孔的收水量不容忽视。

1.2 理论依据与概算证明

按井盖孔汇流這一想法，笔者排查并测量全厂已有的250口污、208口废水井盖，发现污、废水井盖各107、91套，如图1所示，当支座顶所在平面超出井盖顶所在平面；当道路施工忽略细节，使支座周围路面超出支座顶所在平面，均致井盖上方积水较厚，积水在势能下经井盖孔泄入此井内。应用CAD绘图笔者确定井盖孔过流断面面积约520mm2，以井盖上方超出的积水为控制体，取井盖孔和超出部分的自由液面为控制断面，用流体力学恒定总流连续性和恒定总流动量方程求得污、废水井盖孔总汇合流量在0.455～0.733m3/s之间（此结果忽略井盖孔局部阻力、风力及雨点下落对控制体自由液面的扰动、井盖孔形状在非满流过流时利于抽吸排水），从计算结果可知因前期施工材料自身缺陷和施工方式不当造成的积水汇合量不容忽视。

2 设备选型及方案确定

2.1 方案初定及设备选型

当时任务急，加上笔者外出培训，议会上领导们在道路修整、井盖更换与增建泵房两个方案中选了易于施工、施工中影响范围小、省时省资的后者，且我方领导随后直接让水泵厂家依其经验估选了自吸泵的型号，这泵优点：首次使用向腔内注满水后，下次开机时，因吸水口处自带止回板，防止泵内水回流，靠甩出腔内余水形成真空、抽升水体，免去了吸水管安有底阀非自灌离心泵每次启动向泵内注水的缺点。自吸泵主要参数见表1。

2.2 方案确定

项目负责领导带笔者查看现场时确定此泵房紧贴集水间东墙布置；因未来可能会逢更大暴雨，为防集水间再次被淹，终定两用一预留的三泵方案。为使设计、布置更合理，笔者马不停蹄查阅污水站全部有关设计蓝图，且现场拍照备忘。

3 工程设计与防患措施

3.1 室外防患与管道对接

集水间侧剖立面和室外埋地管线工艺图显示原压水总管埋深和走向，既为机具挖土提供基础保障，避免在原总管上方盲目开挖可能导致的恶果；又为3D制图避免新、原压水管冲突和确定两者总管于室外的最佳焊接处提供直观依据。

3.2 室内机组排布，间距、标高确定及防护措施设置

（1）为提高运行管理效率，防止集水间水位过高淹没设备和水位过低吸气空转，在集水池设置低、高及警戒水位声光报警及机组联动系统，当联动系统故障，值班员仍可在室内远程启停机组。

（2）污水站总平面布置图显示集水间东侧附近有预留二期将完工的建筑，在两建筑物间加盖一座泵房，须尽量保证足够消防间距这一必备前提，故依《室外给水设计规范》中6.5等条，各平面布置尺寸被迫取下限来节省占地，电机功率22kW机组单行纵向排列，相邻机组及机组至墙壁净间距可设计为大于1.0m，但这里只能取1.0m，这使泵房总面积最小，室内各吸水管段最短。

（3）集水间侧剖立面（见图2）、平面布置及实拍图（见图3b）显示：①此前，集水间东侧管路已被改造的既混乱又占位。②集水间操作平台东中部、钢梯下方800mm×800mm人孔及垂直爬梯原为清淤和检修所设，此处不可占用。③集水池东南角有为二期加一台固定潜水泵的预留地，此空位及正上方空间不可占用。④操作平台及最高、最低水位标高。⑤图2中a原设计净距为1350mm。⑥原潜水泵压水管净间距约480mm。

上述因素①～③使笔者见缝插针且须竖向排列地布设各泵吸水管（见图3）。①～④使笔者确定新泵房整体排水方式为图3中坑体排水所示，泵房地面坡向DN100焊接阀内径下沿，设置于小坑内是便于焊工施焊；焊接阀常开，当泵房水泛，经此阀排入原集水池内，当集水间被淹，警戒水位计报警予值班员，及时关闭此阀防止水灌入泵房。依④笔者先定吸水口标高均为-7.300m；并考虑施工者在平台上蹲下时，须易于安装吸水及排水管，寄此先定坑体排水管标高，再首次反算出各泵吸水管穿墙标高。依单泵额定流量按当年《室外给水设计规范》6.3建议的流速范围，算出单泵吸、压水及总压水管径分别为250mm、200mm、300mm，为满足管道安装及更换所需的最小净距10㎝要求，图2中a最小距离应1407mm，实测距离1396mm，故⑤使3根DN250钢管无法排布，勉强用Φ219×8无缝钢管，同时⑥满足原、新管间最小净距要求。依吸水管各处标高和排布走向，算出管长及管件尺寸，选择舍维列夫经验、沿程及局部水头损失公式，代入流速等数值，经几次迭算（这说明先定泵参数会给后续设计带来不利），直至各泵吸水管阻力损失小于自吸高度，终定各泵吸水口中心标高（m），由北向南为-2.650m、-2.600m、-2.550m。在压水管出水闸阀前设对夹止回阀，防止泵意外停转后污水倒灌对泵体止回板瞬间施压过大造成断裂；在吸、压水管上设可曲挠橡胶接头，既防止泵振动过大对管路造成损害，又防止污水倒灌使压水管振荡对泵造成损害。

用不同型号方钢、C型钢搭建质轻牢固的板房钢结构，再将两层间填充适当厚度玻璃岩棉的彩钢板固牢于钢结构上，可防雨防冻防火。

3.3 辅助设施

据单泵重量推得配套电机重量必≤0.5t，查《给水排水设计手册》中“起重设备”章节，依各型号手动单轨小车性能表，用单根净长5.44m20a#H型钢做吊梁可承受吊运时所有动静荷载；据起吊高度及吊起后易于人员搬运，支撑吊梁的钢柱同为20a#H型钢2根×单净长2.00m，另用10#槽钢4根×单净长0.80m，斜撑钢柱。

4 结语

非自灌泵站的吸水方式多，此泵房选用自吸泵，水位与机组联动，运行管理方便；经理论核算，在汛期配合原泵抽水，效果甚佳，达成了防止集水间暴雨时被淹和其他电器设备遭水浸报废的初心。

参考文献

[1] 上海市建设和交通委员会.GB 50013-2006，室外给水设计规范[S].北京：中国计划出版社，2006：26-28.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部.GB 50141-2008，给水排水构筑物工程施工及验收规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008：120-123.

[3] 上海市建设和交通委员会.GB 50014-2006（2011年版）室外排水设计规范[S].北京：中国计划出版社，2011.