城镇中小型污水泵站的设计与优化运行管理

王 升 孙 浩

（1.中国城市建设研究院有限公司， 杭州 310004；2.西湖大学， 杭州 310024）

对于现代城市建设而言，中小型污水泵站是污水收集排放的重要工程设施，在城市污水处理系统中发挥着重要作用。污水泵站主要作用是提高后续管道埋深或采用压力流进行长距离输送污水。污水泵站同时也存在运行能耗大、更新和维护管理成本高的缺点，因此，对中小型污水泵站的进行合理优化设计及经济运行管理有重要意义。

1 中小型污水泵站能耗分析

污水泵这种机械在污水处理系统中发挥了重要作用，根据实际资源消耗统计，水泵的运行需要消耗大量的电力资源，而面对国家日益重视的能源有效利用与可持续发展，污水泵经济高效的运行成为中小型泵站发展的关键。目前水泵在运行过程中的存在的能量损耗问题主要如下。

1.1 动力系统耗能

现状污水泵站主要应用电机作为主要的动力系统，电机的主要耗能包括机械损耗、铁损和铜损，其中机械损耗和铁损消耗是恒定的，其损耗不受负荷合大小的影响，但负荷的大小会直接影响电力机铜损的程度，即转子和定子组合受到负荷大小的影响所造成的损耗，属于可变损耗。此外还包括杂散损耗，都属于非恒定损耗。

电机在不断运转中负载会逐渐加大，能耗相应增大，虽然降低电机的功率输出可以减小损耗速度，但是效果并不明显，同时还会降低电机工作效率，从而增加项目的维护成本投入[1]。

1.2 污水泵本身的能量损耗

污水泵的能耗包括水力损失、容积损失和机械损失等。污水泵能量损失的大小跟水泵工况密切相关。由污水泵的性能曲线可知，在额定工况下，污水泵的效率最高，当偏离额定工况后污水泵效率都会下降。

2 污水泵站设计原则

2.1 确定泵站的规模

污水泵站设计规模的大小，应该根据城镇近远期的污水处理量来确定，需要根据产污量预测出平均日的污水量，确定污水泵站所要服务的面积，推测出该城镇近、中、远期平均日的污水量，以及在城市不断发展过程中，污水泵站应将服务面积扩大到什么程度。

例：某城镇污水泵站设计参数如表1。

表1 某城镇污水泵站设计参数

该污水泵站近期规模为0.17 万吨/日，中期规模为0.44 万吨/日，远期规模为0.98 万吨/日，泵站进水管为D800 重力管，出水管为DN500 压力管，泵池采用地埋式型式，地上设置管理用房和箱变，泵站工艺流程为：重力进水管D800→粉碎格栅→潜污泵提升→压力出水管→计量井→污水主管[2]。泵站剖面图如图1 所示，泵站设备按近期规模设计，土建等按远期规模设计。

图1 泵站剖面图

2.2 泵站的位置和布局

泵站的选址必须要经过多方案论证，应该根据城镇规划和现状地形，结合泵站平面设计和环境保护理念，恰当的选择泵站位置，在尽量不影响自然环境和城镇居民生产生活的基础上达到预期效果，同时泵站的布局必须要满足管理方便和流程合理。

3 优化泵站管理运行

水泵作为市政排水泵站中最为耗能的设备，如何对水泵进行优化运行，合理使用是泵站经济运行的关键。

3.1 配备调速变频设备

随着机械工作自动化和电子技术的发展，变频调速的技术不断地创新，其显著的节能效果，使其在电力机动方面应用广泛，从根本上解决了电动机过度消耗能源的问题。

在中小型泵站实际运行过程中，由于城镇的污水排放量时刻发生变化，而水泵的电机一直处于恒定工作效率下工作，长此以往就会造成能源的浪费，因此泵站的运行应根据实际城镇污水排放量，配备电机变频调速装置，合理运用变频调节技术，在工作效率提升的同时，节约能源消耗，合理利用能源，同时可降低水泵的机械损耗，减少水泵维护运行成本，真正的达到经济运行的目的[3]。

3.2 污水泵站的运行管理

加强污水泵站运行监督管理的力度，是保证污水泵站正常运行的关键所在，首先是确定污水泵站运行管理规章制度，并督促管理人员按章进行运行维护。此外，对于污水泵站内部的水泵、配电装置及阀件等，应该对其进行定时的检查，做到严格有效的管理，发现其中的问题并加以整治，以确保污水泵站运行质量的提升。

此外，应积极对国家各地比较成功的泵站案例进行分析和研究，总结学习运行经验，包括污水泵站设备的定期检查调试、设备运行时的具体情况、机械运行中的问题及维护，同时对每次机械运行和检查的数据进行整理，可为今后的机械维修和创新提供经验和依据，是实现污水泵站经济效益和工程效益的重要保障[4]。

4 结语

随着社会经济和城镇建设的飞速发展，生产和生活中产生的污水排放给城市的发展带来了一定的压力，污水泵站的建立是缓解城市压力的一种方法，因此污水泵站整体设计的不断创新以及运行方式的科学管理，可减少资源消耗，提高污水泵运行工作效率，以达到中小型泵站经济运行的目的。