蕰藻浜调蓄处理池快速放空研究

张留

（上海城投污水处理有限公司水处理设计研究分公司，上海市200090）

0 引言

过去几十年，由于城市人口的快速扩张、人口剧增、经济高速发展，城市水体普遍污染较为严重，甚至产生黑臭问题，给人们带来了极差的感官体验。近年来，国家将城市黑臭水体整治列为重要工作内容，上海也将河道水环境治理作为城市环境建设的重中之重。已建排水设施如何适应不断变化的城市面貌和雨污水输送需求、维护城市水安全、提升城市水环境是当前面临的重要课题。

西干线是上海重要污水输送干线之一，由于服务范围内混接现象比较严重，降雨期间，随着大量混接雨水进入，干线水量会有较大规模的增长，为末端污水处理厂带来极大运行压力[1]。为解决上述问题，在新西干线建设中，于新建蕰藻浜泵站内建设国内首座具有污水预处理功能的大型调蓄处理池，并于泵站投入运行之初，对泵站及调蓄处理池设计运行工况进行了研究调试和优化。在将近7 a的使用过程中，随着老干线支线的陆续接入及服务范围内城市化进程的推进，干线运行压力逐步增大，调蓄处理池运行需求日渐提高，在其运行管理方面暴露出一些问题，造成多次非紧急状况下的排江，对受纳水体蕰藻浜水质造成严重影响，亟需开展对应研究。

1 调蓄处理池运行现状

1.1 基本情况

蕰藻浜泵站为新西干线总管中途提升泵站，将上游来水提升后输送至下游月罗泵站，泵站设计流量4.04 m3/s，配有6台潜水离心泵，4大2小，污水输送能力5.7 m3/s。为解决降雨情况下，进入干线的混接雨水所带来的运行压力，于蕴藻浜泵站内设有调蓄处理池，分为上下两层，下层为调蓄池，平面尺寸50.8 m×50.8 m，有效水深8 m，有效容积2万m3；上层为处理池，分为混凝反应和沉淀两个区，快速处理能力为1 m3/s；配有两台调蓄池提升泵，单泵流量0.5 m3/s。

1.2 运行现状

1.2.1 运行模式

日常运行中，蕰藻浜泵站及调蓄处理池设有5种运行模式，分别为：旱天输送模式、雨天进水模式、雨天处理模式、紧急放江模式和放空维护模式（见表 1）。

调蓄处理池运行流程可见图1所示。

1.2.2 运行现状

近年来，西干线水量总体呈现上升趋势，在降雨多发的汛期，面临更大输送压力，调蓄处理池运行需求出现增长。剔除泵站设备调试等因素，调蓄处理池2015年启用11次，其中汛期9次；2016年启用30次，其中汛期22次。2016年蕰藻浜调蓄处理池启用次数、调蓄量、处理量均较2015年有明显增长，其中污水调蓄量增加112%，快速处理量增加213%。

表1 蕰藻浜泵站及调蓄处理池运行模式一览表

图1 蕰藻浜调蓄处理池运行流程图

对2016年调蓄处理池启用记录、当日输送量、降雨量进行对照分析：（1）在小雨、阶段性降雨、分散性降雨、平均性降雨等情况下，能够通过调蓄处理池运行对干线压力进行缓解；（2）在短时强降雨、阶段性强降雨等短时内降雨强度较大导致输送压力突然增大的情况下，或者遭遇连续多日降雨，干线持续高压的情况下，经相关部门同意，开启紧急放江口放江。

1.3 存在问题

基于蕰藻浜调蓄处理池历年运行记录及现场调研，发现调蓄池使用后无法完全放空，且放空时间长。一般情况下，放空流程结束后，池内尚存有约50%（约1万m3）污水，时长超过运行方案规定，影响池容利用，是导致非紧急状况下提前开启泵站排放口的重要原因，排放污水对周边水体产生严重污染，和中小河道治理的工作理念背道而驰。

结合调蓄池放空维护方案分析，调蓄池无法完全、及时放空的原因主要在于调蓄池采取重力放空模式。根据现场设施情况，泵站前池底标高-6.06 m，调蓄池排泥槽底标高-4.44 m，若要放空调蓄池，须将前池水位降至-4.50 m；即在实际运行中，须上游支线及泵站停止污水输入、下游泵站加大运行。汛期管网运行压力较大，为确保服务范围内管网运行安全，所涉泵站无法配合运行，造成蕰藻浜泵站前池水位偏高，调蓄池无法完全放空。

2 对策措施研究

2.1 工程性措施

调蓄池不能彻底放空的问题，已无法通过对站内现有设施设备的运行优化来解决。为尽快放空调蓄池以投入下一轮使用，充分利用现有设施设备，提出如下针对性的工程性方案：

（1）增设放空泵，单泵流量1 250 m3/h，采用潜污泵，设两台，可同时开启；

（2）水泵安装在调蓄池出水端排泥槽内，水泵位置较低，对冲洗水流影响较少，可将调蓄池水位降到更低，电缆配线较为容易；

（3）为减少二次能源消耗，放空管接入泵站出水，为避免水倒流进入调蓄池，出口设拍门；

（4）放空管采用不锈钢材质，管径 DN500～600，为减少开挖，管道敷设沿调蓄池内结构梁靠墙布置，出水接入闸门井，利用原管进入出水闸门井，扬程11 m，管路走向如图2所示。

图2 放空管走向平面示意图

放空泵及出水管走向如图3所示。

图3 放空泵及出水管走向之实景

2.2 管理性措施

新增放空泵之后，蕰藻浜调蓄池的放空无须前后泵站配合，在旱流、干线运行压力降低的情况下，即可投入运行。放空操作主要遵循以下原则：

（1）为尽快放空调蓄池，首选两台放空泵同时开启；

（2）运行中优先启动放空泵，污水排至泵站出水；待调蓄池内水位降低至放空泵最低运行水位-2.0 m后，再开启排泥泵，将剩余污水沿原放空管排至泵站进水转折井。

2.3 运行试验

2017年汛期生产性运行记录表明，在总调蓄量为1.67～9.36万m3的情况下，调蓄池放空总时长在10.5～18.2 h范围之内，能够满足暴雨警报解除后24 h内排空调蓄池的要求，以便及时投入下一轮使用。

在调蓄池满的情况下，对调蓄池放空时长进行理论计算，结果如下：

（1）若同时启用2台放空泵，总放空时长约20.7 h。其中，放空泵运行约需6 h 50 min，放空污水约1.7万m3；剩余污水由排泥泵排出，约需13 h 50 min。

（2）若使用1台放空泵，总放空时长约27.5 h。其中，放空泵运行约需13hr40min，放空污水约1.7万m3；剩余污水由排泥泵排出，约需13 h 50 min。

3 结语

（1）针对蕰藻浜调蓄处理池运行中调蓄池无法彻底放空、放空速度慢，无法满足汛期频繁启用需求的现象，结合设施设备条件、运行管理方案、周边管网情况，提出重力放空模式是主要措施。

（2）结合泵站及调蓄处理池实际，提出增设放空泵的对策措施。放空泵设两台，安放于调蓄池排泥槽内，流量1 250 m3/h，扬程11 m，可同时开启。新增放空泵之后，调蓄池的放空无须前后泵站配合运行，在干线压力稍低的情况下，即可进行操作；调蓄池污水先由放空泵排至水位-2.0 m，之后由排泥泵排出，满池放空共需20.7 h。

（3）调蓄池的运行管理是一项长期课题，设计之初的运行条件随着服务地块发展及管线接入而产生变化，须不断提出针对性的管理性或工程性方案来应对，以更好地为管网运行安全及城市水体环境优化服务。