桐乡市政污水泵站扩容改造工程设计与运行浅析

■ 浙江西城工程设计有限公司 王君晗

城市污水处理是改善生态环境、促进水循环系统发展的重要措施，同时也是实现水资源重复利用的有效途径[1]。根据桐乡市的经济发展战略，由于目前的污水处理厂处理量小、效率低、水质不理想，难以满足桐乡市的污水处理需求。基于此，本文深入研究了桐乡市政污水泵站扩容改造工程的设计与运行，分析了桐乡市的污水处理现状，制定了科学且合理的改造计划，以实现高效率的市域污水处理，为桐乡市的生态建设和经济发展提供基础保障。

工程概况和现状分析

工程概况

桐乡市位于长江三角洲，地势平坦，无丘陵盆地，气候温宜，季节分明。《桐乡市域总体规划》提出，到2030年，桐乡市的污水总排放量预测达到50万m3/d。按照这种发展速度，现有的污水系统将无法满足桐乡市未来的污水排放和处理需求，需对污水泵站施行扩容改造工程[2]-[3]。

经过实地勘察，受地理位置的影响，桐乡市四座污水处理厂中仅有申和污水处理厂及崇福污水处理厂具备扩容条件。为提升市域污水处理量，在无法进行扩建的桐乡市城市污水处理厂和濮院恒盛污水处理厂将进行两座泵站改建，包含进出水管网的改建，将原有的尾水外排泵站改为污水提升泵站，并对其内部设备进行改造，从而进一步提升桐乡市的污水处理能力，改善水质环境，满足经济发展与居民生活需要。污水系统规划如图1所示。

图1 污水系统规划

现状分析

目前，桐乡市共有4座市域地表水厂进行城市供水，总供水能力约45.00万m3/d，四座污水处理厂的总污水处理能力约20.00万m3/d，能够满足目前桐乡市的污水处理需求。采用A2/O法工艺进行污水处理，同时设有深度处理工艺和污泥脱水工艺，处理厂的进、出水水质控制一直执行我国一级B类污水排放标准。桐乡市污水处理厂的尾水排放，采用重力管方式，将尾水排放至钱塘江，但随着城市建设的不断发展，处理厂周围的道路进行了多次改建，导致原有道路的污水排水管道逐渐演变为分流制雨污排放管道，即单独设置雨水排放管和污水排放管。但在排水管道的实际运行中，面对污水处理量日益增大的现状，排水管道工作困难，加上泵站容积较小，处理效率较低，无法应对暴雨等恶劣天气下城市的污水处理需求。同时，由于臭气消除不彻底、出水质量污染物含量高等问题，无法满足周围居民的生活需求[4]-[5]。

污水泵站扩容改造工程的设计与运行

泵站设计与运行

结合桐乡市城市污水处理厂和濮院恒盛污水处理厂的现状条件，在其已有设备基础上进行改造。在原有污水处理厂的进水泵房新建出水管道至下游泵站，提升污水的输送效率。保留原有分流泵房，在一般情况下，仅采用进水泵房进行污水处理，当进水泵房处于维修状态或污水流量较大时，启用分流泵房进行污水处理[6]-[7]。

改造后的进流泵房和分流泵房均采用地埋式污水泵房，改造特点为上部建筑仅有水泵起吊房外，无其他组成结构。采用两格格栅，内设回转式格栅，确保在一格格栅处于检修状态时，另一格栅的水流量能满足污水处理需求。

设计扩容改造后的进水泵站流量约4.5万m3/d，共计4台水泵，单台水泵流量850m3/d，泵站高12m，功率45KW。污水量大时，同时启动4台泵站进行污水处理，进水泵站的最大处理量可达5.9万m3/d。主要改造内容包括第一舱室、第二舱室进水管的改造。

分流泵站预设污水流量约3.5万m3/d，内设4台水泵，单台水泵污水流量750m3/d，泵站高35m，功率80KW。改造内容与进水泵站改造相似，在完成两座泵站的扩容改造后，进行道路及地面景观工程建设。

废气处理

泵池微生物的化学反应产生的污染气体是泵站废气的主要来源，主要废气类型包括有毒含硫气体、刺激性气体、腐蚀性气体等臭气，废气处理的二级排放标准如表1所示。

表1 废气处理二级排放标准

泵房废气是影响出水水质的重要因素，水质污染物含量高，对人体的健康威胁较大，因此，在进行泵站扩容改造时，对泵站的废气处理系统进行改造，通过建造高效生物除臭滤池实现废气的清除。高效生物除臭滤池设计结构如图2所示。

由图2可知，高效生物除臭滤池各部分运行功能包括：

图2 高效生物除臭滤池设计结构

废气收集系统：对尾水处理池以及泵站各结构建筑物产生的恶臭气体进行统一收集，并通过输气系统进行气体输送。

废气输送系统：考虑废气对管道使用寿命的影响，采用玻璃钢、碳钢型钢刷漆为管道的基础材料，提升抗污染物腐蚀能力。为便于冷凝水的防控，常在废气输送管道最低点设置导淋管和导淋阀[8]。

生物除臭装置：生物除臭装置是生物除臭滤池的核心，通过在设置装置中投入化学药物，与废气进行充分的化学反应，从而将臭气转化为无危害化学物质或气体。

废气排放筒：排放被处理后的废气，底部设有导淋阀便于冷凝水排放。

管道工程设计与运行

针对泵站扩容工程的管道设计，具体设计内容和运行方案如下：

（1）管材

为保证管材的质量和综合性能，在满足国家相关标准的情况下，管道系统采用Q235B钢管和K9级球墨铸铁管。在不影响管道系统运行的前提下，管道壁厚应大于8mm且小于16mm。针对钢管连接，采用焊接和承插式橡胶圈接口两种连接方式进行管材连接，保证钢管连接紧密程度，避免出现连接缝隙影响管道系统的通体运行。

（2）管道基础

管道基础是存在于管道与地基的构筑物，其主要采用人工建造方式，作用是均衡管道的荷载分布，避免管道对局部地基的压力过大，防止受力不平衡造成的工程危险，管道基础建设平面图如图3所示。

图3 管道基础建设平面图

（3）基槽开挖

基槽开挖是管道工程的关键，针对泵站地下水含量丰富的问题，在进行基槽开挖时应采取降水措施，针对地质较差、土质疏松的地段，可采用搭设钢板的方式对基槽进行硬性支撑，开挖深度满足3m≤开挖深度＜5m时，可采用分台阶开挖方式，边挖掘边维护；针对地质较好地段，在保证槽壁稳定性的情况下可不设支撑，但当开挖深度≥5m时，需进行深基坑支护工程进行基坑围护。具体开挖断面如图4所示。

图4 基槽开挖断面示意图

（4）管道回填

在基槽挖掘成功后，利用起吊车放置钢管，引入水流进行闭水试验，检验管道是否具有漏水、漏气情况。对严密度、刚度符合标准的的管道，清除槽内杂物和施工设备，进行管道回填，且为尽可能地延迟管道寿命，规定管道回填的回填土中不得含有钢筋、硬块、塑料制品及其他腐蚀性物质。

（5）检查井

该工程采用的检查井均采用钢筋砼井，根据检查井的形状，分为矩形和方形两类，方形检查井的规格为1100×1100，矩形检查井规格为1250×1100。

（6）排放口

采用八字式排放口，保证排放效率。

实例分析

为验证桐乡市政污水泵站扩容改造工程的实际应用效果，针对污水泵站的污泥处置效果和进出水质的控制效果进行了分析，将改造后的运行效果与改造前的运行效果进行对比，选取污泥水含量、污泥量、投药量为综合评价指标，提升运行效果评价的可靠性和真实性。

进、出水水质质量对比分析

在污水处理厂处于最大负荷运行状态时，在运行稳定的情况下，测试泵站进、出水水质，对比改造前的保留数据。为便于分析，各项指标取平均值，得到的进、出水水质对比结果如表2和表3所示。

表2 改造前、后污水处理厂进、出水水质对比结果

表3 改造前后污水处理厂去除率和一级A 标准

对比表2和表3的数据可以看出，改造后，污水处理厂的出水中污染物含量的平均值低于国家一级A标准，表明针对水质问题，污水处理厂的改造目标已经初步实现。对比改造前和改造后的进、出水水质和去除率可以看出，随着泵站系统的污水收纳网的改造和完善，不仅进水水质略有改善，出水水质明显优于改造前的水质情况，去除率大幅度增高，改造效果优异。在符合国家排放标准的情况下，改造后的污水处理厂具有良好的水质净化作用，水质具有一定的安全保证。此外，经过多次测试，进、出水水质变化稳定，从侧面体现出改造后的泵站的抗冲击能力较强，运行稳定性有保障。

污泥量、含水率与投药量分析

污水处理厂泵站的扩容改造，在有效提升进、出水水质的同时，系统的污泥产生也发生变化，在某种程度上，对污泥处理单元造成了一定影响。改造前后的污泥量与投药量对比如图5所示。

图5 改造前后的污泥量与投药量对比

从图5可以看出，在进行泵站扩容改造后，污水处理厂的污泥量和投药量明显上升。原因在于：扩容改造后，污水处理厂的污水处理量大幅度提升，且改造后的高效生物除臭滤池的污染物去除率增强，产生了无害化和物，且进水水质的变化在某种程度上增加了有机物的负荷量，使得污泥量增加。这也从侧面反映出扩容改造后的污水处理厂处理效率高、净化能力强。

扩容改造前后，污水处理厂的污泥含水率与投药量的变化如图6所示。

图6 改造前后的污泥含水率与投药量对比

根据上述变化曲线可知，在经扩容改造前，随着投药量的不断加入，污泥的脱水性能降低，导致污泥的含水量上升，而经过扩容改造后的泵站在A2/O工艺处理基础上提升了污泥的脱水效果，加速提取污泥中的水成分。调查数据表明，扩容改造后，优化的污水处理工艺能够更好地改善污泥性质，使其处理和应用更加便利。

综上所述，从改造后污水处理厂的进、出水水质、污泥量、污泥含水量的变化可以看出，经过泵站扩容改造后的污水处理厂的污水处理效果得到了大幅度的优化，能够满足桐乡市的未来发展需求。

结语

污水的处理是保证居民生活用水质量的关键措施，通过对桐乡市政污水泵站进行扩容改造，不仅有利于降低水污染，还能促进水的社会循环。本文基于目前桐乡市政污水处理厂污水处理量低、进出水水质难以保障，无法满足桐乡市的未来发展需求，且对居民的生活环境造成了一定影响的现状，提出了一种污水泵站扩容改造工程的设计与运行方案，结合工程概况和桐乡市政污水处理现状，对泵站系统、废气处理系统以及管道系统进行扩容改造优化设计，改造进水泵站和分流泵站，建设高效生物除臭滤池处理污水污染物，选用管材设计完善的管道系统，并严格按照施工标准实现改造工程的运行。实验结果表明，扩容改造后泵站的污水处理量大大提升，进、出水水质得到有效控制，符合国家一级A类标准。在高效率、高去除率的污水处理厂的工作下，还能进一步保证市域兼职、工业和其他设施免受污水中化学物质的腐蚀，有效减少空气和水中的污染物含量，在改善居民的生活环境的同时，也可为其他污水处理厂的改造提供借鉴。