一体化预制泵站在城市污水设计中的应用

吴健

（中国市政工程中南设计研究总院有限公司安徽分院，安徽安庆 246000）

众所周知，水是人类赖以生存的根本，没有水就没有生命。但是，在当前社会快速发展的背景下，日常污水的排放量不断增加，水污染逐渐成为人们生活中的难题。对于这种情况，一体化预制泵逐渐应用到城市污水治理工作中，由于泵站具有高度集成化、泵体土建工程建设简单、总成本低等优势，所以，在城市污水处理中得到较为广泛的应用；而且，一体化预制泵以智能型全自动控制为主，排放水体时可以根据储水量进行自动调节，在地下密封麦子和的预制筒体也不会出现明显的异味情况。一体化预制泵站对于城市污水处理有着重要意义，有必要将其重视起来，深入炭窑一体化预制泵站在城市污水设计中的应用。

1 一体化预制泵站的结构与原理

一体化预制泵站的主体主要是由耐腐蚀的高强度玻璃钢筒体、专用的水泵、截污设备、检测平台、管道、阀门、液位传感器、智能远程控制系统、通风系统等构件组成，泵站筒体底部通过CFD进行分析，形成一种设计较为特殊智能化底部，具有防沉积的功能，只能允许少量污水停留在泵坑中，当泵进行再次启动时，泵坑附近的流速就会变大，从而实现自清洁的效果，有效减少人工清淤的成本和周期。

通常情况下，一体化预制泵站主要设置在排水管网途埋较深需要对水体进行提升操作或者排水管网的末端，当排水管网进入一体化泵站时，需要通过粉碎性格栅切割水中的大颗粒物体，只有确保物体粒径在合理范围内，才能将其输送到泵站的集水池中，其中，集水池中还安装水泵、不同类型的探测传感器和管道[1]。当集水池中的水位发生变化时，压力传感器中的相关装置就会将泵站液位信息反馈到控制系统中，控制系统就会结合之前设定的运行参数标准，对水泵进行调节。在实际工作中，一旦水泵液位达到控制系统预先设定的标准，其就可以对水泵的启动情况进行控制，在这种情况下，污水也就可以从泵站抽到市政污水的排水出口；但是，如果泵站水位未达到控制系统设定的标准，那么，系统还会对水泵的停运进行控制。这样，就可以保证一体化预制泵站一直处于相对稳定的运行状态。

2 一体化预制泵的优点

深入分析一体化预制泵站在具体应用过程中具有的显著优势：

（1）一体化预制泵站采用一体式、空间最优化设计，所以设备布置上相对来说更加紧凑，占地面和占用的空间都非常小。

（2）预先按照要求进行基坑开挖，并进行浇筑保养底基后，待井筒入场后2—3d即可进行试运营，施工周期相对较短。

（3）一体化预制泵站的集成度比较高，现场开挖和混凝土浇筑的范围小，所以，一体化泵站的总成本至少要比传统泵站的成本少20%[2]。

（4）一体化泵站建设中所需的常规设备都是由同一个厂商进行整体供货的，这样就可以最大限度保证各设备、设备与筒体以及筒体和基础之间的匹配性，为后续施工提供便利。

（5）一体化预制泵站将所有运行的设备都集中安装在一个筒体内，可进行整体搬运，当需要更换地点或临时收集和输送污水时，可实现泵站的重复利用。

（6）所有设备由同一厂商进行供货，这就为全自动化控制的实现提供便利。

总而言之，一体化预制泵站具有建设量小、工期短、占地少、自动化高等优点，相较于传统泵站来说有着无可比拟的优势，非常适合城市污水处理厂中途提升泵站[3]。

3 一体化预制泵站的应用实例

一体化预制泵站在城市污水设计中的应用其实就是对于污水管网长距离输送的二次提升、低洼地带桥涵积水段污水排放

的提升、居民小区低洼污水排放、河道治理的截污污水等方面分散型污水收集系统[4]，其在安庆市菱湖南路末端污水处理工程中得到广泛应用。由于当前安庆市老城区污水收集排放的安全性得不到保证，加之华中路泵站新建道路污水进水高程低于当前泵站进水管高程，导致污水收集不畅，因此，开展为菱湖南路末端污水提升泵站及配套管道建设工程。

3.1 设计方案的确定

3.1.1 管道

泵站进水管道由菱湖南路方向接入，排入新建的污水提升泵站，采用顶管施工，顶管施工的污水管道采用“F”型钢承口式钢筋混凝土管（Ⅲ级）及钢管，“F”型钢承口式钢筋混凝土管（Ⅲ级）采用橡胶圈接口。

3.1.2 泵站

泵站设置在安庆市菱湖南路末端污水排放的总排水管处，地面标高为552m，进水管管底的标高为13.2m（黄海高程），出水管底的标高为12.0m。作为最佳施工方案，拟选用新型的预制泵站，泵房采用地下室，不锈钢筒体，每套泵内设置四台潜污泵，单泵流量为1524m3/h，其中一台为备用泵。泵站进水水位及水泵启动设计水位均已4.21m。

3.1.3 水泵扬程

H=14.5m，功率：N=110kW。

3.1.4 泵站筒体计算

计算有效容积的公式为Vmin=Q/4×Zmax，其中，依照每小时启泵低于6次计算，有效容积则为V=1524/4×6=63.5m3，将泵站设计直径4.5m进行计算，则有效水深H=1.57m，然后筒骨弓对进水管底以上到地面空置高度、水泥填充高度、水泵电机保护高度以及地面保护高度的计算，最终就能得出筒体的高度，应取14.5m。

此外，由于来水大部分为雨污水，生活杂物较多，此时，要想确保水泵的安全运行，则需在泵站技术进水口设置粉碎性格栅以为维护人员后续的定期除渣工作提供便利；同时，泵站内设置水位控制系统，可根据服务区的来水量对水泵运行进行有效控制，真正实现无人值守的全自动化运行[5]。

3.2 泵站的运行

雨污水要想经过进水管，首先就需要通过粉碎性格栅进行粉碎处理，进入泵筒，当水位达到一泵的启动标准时，一台水泵启动，随着水位的上升，各水泵陆续运行，当水位达到报警水位时，所有泵都开始启动，并达到设计流量值。

3.3 设计方案归纳

在该地区的污水泵站设计中，选用1座一体化泵站。根据上述介绍，最终确定预制泵站的规格，即泵站的直径为4.5m，高度为14.5m，4台污水泵，单泵流量为Q=1524m3/h，扬程14.5m，功率110kW。其他相关设备均由一体化预制泵厂家进行统一提供。

4 一体化预制泵站在在设计中的注意点

一体化预制泵站井筒最大不宜超过3.8m，《室外排水设计规范》中就明确规定，污水泵站集水池的容积必须大于泵站最大水泵5min的出水量，如果满足该要求，拟定泵站的有效水深为1.57m，井筒内设置四台泵，其中一台为备用泵，实施单井筒方案，那么，污水泵站的最大效率为0.42m2/s；虽然也会出现流量较大的情况，但随着水泵工艺和自动控制系统的不断更新，很多情况下，流量大小都不会限制单井筒的使用，在这一背景下，单井筒的使用规模可以大大提升，在一体化预制泵的推广和发展中起着促进作用。本次设计泵站尚未对筒径和流量的大小多加考虑，仅按照日常标准设计。

就近几年而言，一体化预制泵站在我国实现大范围的推广，并且也出现诸多成功案例，但是，当前有关一体化预制泵站的相关工作中还缺乏专门的规范和规程指导，产品的选择和定型仍旧是通过设计方和厂家进行协调确定，协调过程非常复杂，反复性也非常强，产品生产过程中缺乏规范和要求，从而导致产品质量无法检测，后期安装和调试更是受到很大的阻碍[7]。基于这些情况，必须将相关规范和规程的建立和完善重视起来，做好一体化预制泵站从设计到运行的各项协调工作。

5 结束语

总而言之，城市化进程的不断加快，使得生活污水的排放量呈现逐年提高的态势，再加上当前城市化建设中应用过多的建筑材料，雨污水的渗漏能力大大降低，污水排放量逐年增多，正是因为上述这些原因，污水泵站面临着更高的要求。但是，深入分析发现，传统泵站已经无法满足当前的污水处理需求，相关单位和工作人员需要对一体化预制泵站的建设充分考虑进来，合理设计，将其成本低、面积小以及安装简便等优势充分利用起来，实现城市污水的有效处理，为城市化发展奠定良好的基础。