成都市洗瓦堰调蓄池工程设计

2022-09-06钟德江罗彬

工程建设与设计 2022年16期

钟德江，罗彬

（1.广州市市政工程设计研究总院有限公司，广州 510000；2.中国建筑第七工程局有限公司，郑州 450000）

1 工程概况

成都市老城区存在较多合流制单元，雨季合流污水没有出路，同时管网病害普遍，大量外水侵入污水管网，导致污水溢流，这一现象已经成为困扰成都市可持续发展的一大难题。根本的解决办法是采取雨污分流改造，管网病害修复，加强管网养护等工程和管理措施，但此方法周期较长，短时间内难见成效。因此，在稳步推进上述工程和管理措施的同时，急需增加合流污水调蓄及处理设施，解决污水溢流问题。此外，为了应对突发事故、检修期等应急工况影响再生水厂正常运行等现象，从系统的安全性角度考虑，有必要建立分区之间在事故工况下必要的设施联动及联通通道（见图1）。

图1 成都市中心城区污水排水分区图

洗瓦堰调蓄池设置于成都市第7 排水分区，与洗瓦堰再生水厂一并建设，选址位于锦华路3 段与环城高速交叉口东侧。洗瓦堰调蓄池的建设旨在实现以下两个功能：（1）雨季作为合流污水调蓄池使用，以控制溢流污染[1]；（2）旱季用作事故调蓄池，提升污水系统的韧性与系统安全。

2 调蓄规模

2.1 合流污水调蓄规模

成都市中心城区存在一定的合流区区域，主要分布在第1、第6、第7 排水分区，合流区域面积分别为1.4 km2、10.5 km2、2.3 km2。目前，国内其他城市对初期降雨径流量的控制，广州市合流区为11 mm，上海市合流区为11 mm，昆明市合流区为5～10 mm。借鉴其他城市对合流区径流控制的标准，洗瓦堰调蓄位于第7 排水分区管网末端，可通过污水管网调节与之相邻的第6 排水分区合流污水，其标准按照8 mm 控制，经计算，降雨部分初雨为1.027×105m3，洗瓦堰调蓄池雨季合流污水调蓄规模1.027×105m3。

2.2 事故调蓄规模

成都市第6、7、8、9、10 排水分区管网互相联通，当上述排水分区内再生水厂出现事故停产或正常检修时，可启动调蓄池的事故调蓄功能。洗瓦堰调蓄池事故调蓄规模，按上述排水分区内最大一条生产线出现事故或正常检修停产时需要调蓄的污水量确定；事故持续时间按3 d 考虑，经计算事故调蓄池最大需求为1.473×105m3。

综上所述，结合事故调蓄规模和合流调蓄规模，洗瓦堰调蓄池最大需求量为1.473×105m3，结合用地条件并给调蓄规模预留一定的富余量，最终确定洗瓦堰调蓄池设计规模为1.6×105m3。

3 工艺设计

3.1 平面布置

洗瓦堰调蓄池与洗瓦堰再生水厂一并建设，二者共用粗格栅及提升泵房。洗瓦堰调蓄池总平面尺寸为269 m×98.4 m，包含粗格栅及提升泵房、存水室、冲洗廊道、排泥渠以及调蓄池提升泵房。

3.2 竖向设计

调蓄池设计为全地下式，负2 层为调蓄池功能区、负1 层为厂区生产调度中心及设备检修空间，地面层为景观公园。基于防洪考虑，景观公园设计地面标高为489.50 m；负1 层顶板上部覆土0.7～2.0 m，顶板标高487.50～488.80 m，层高按4.7 m考虑，负1 层底板标高482.80 m，调蓄池有效水深7 m，调蓄池底板标高474.00 m，为保证放空泵停泵水位低于调蓄池底板标高，调蓄池提升泵房底板标高为470.00 m（见图2）。

图2 调蓄池竖向设计

3.3 进水及放空设计

为减少调蓄池内污染物的沉积、降低冲洗难度，同时减少调蓄池埋深，污水经粗格栅及提升泵房提升进入调蓄池。粗格栅及提升泵房内设置粗格栅6 组，每组格栅宽度为2.6 m，栅条间隙20 mm，安装角度75°，电机功率为3.0 kW，格栅配套螺旋输送压榨机2 套，口径500 mm，输送机长度12 m，电机功率为3.0 kW。提升泵房内设置潜水离心泵8 台，雨季全用，单泵流量4 252～5 420 m3/h，扬程范围为13～18 m，功率280 kW。提升后，污水经跌水消能措施后，首先，进入调蓄池提升泵房及排泥渠区域，后随水位提升充满整个调蓄池，这样的进水设计有利于泥沙等先沉积在调蓄池提升泵房及排泥渠区域，降低冲洗难度，便于调蓄池运营。

雨天过后或系统内再生水厂检修完毕，将调蓄池内存储的污水排入洗瓦堰再生水厂进行处理，其水量由第7 排水分区内再生水厂峰值系数共同消纳。本调蓄池的放空采用水泵提升放空的方式，放空时间按24 h 考虑。调蓄池放空泵采用潜水轴流泵，4 用，单泵流量为463 L/s，工况点扬程为10 m，功率为90 kW；此外，还设置有调蓄池提升泵房放空泵2 台，为潜水离心泵，单泵流量150 m3/h，工况点扬程20 m，功率15 kW。用于抽空轴流泵停泵水位以下的存水。

3.4 冲洗设计

洗瓦堰调蓄池采用门式冲洗系统对放空后的沉积物进行冲洗。目前，门式冲洗在国内有较多应用案例[2，3]，是较为可靠的清洗方式。本项目共设置有56 组冲洗系统，每组冲洗廊道宽为3.95 m，中间设有隔墙，冲洗区长度为89.1 m，每个冲洗廊道前段设有蓄水区，储水量约为30 m3，考虑到冲洗廊道长度较长，蓄水区坡度提升至20%，以增加冲洗势能。每个蓄水区末端均设有自动控制的门式冲洗设备，冲洗门宽度为2.8 m，高度为0.4 m，功率为0.75 kW，为成套装置，配5 套液压控制系统及相应的液压管路系统。冲洗时，每5 条廊道同时冲洗，冲洗水经排泥渠、潜水离心泵排入洗瓦堰再生水厂进行处理。排泥渠潜水离心泵共设置8 台，单泵流量为100 m3/h，工况点扬程为20 m，功率为13 kW；为最大限度地减少排泥渠积泥，排泥渠还配有定向智能喷射器对排泥渠进行二次冲洗。

门式冲洗系统的水源一般为调蓄池进水。但本项目调蓄池功能包含有溢流污染调蓄与事故调蓄两种功能，污染物沉积的风险高于常规的雨水调蓄池，故配备了中水作为门式冲洗的备用水源，可针对冲洗不彻底的情况进行再次冲洗。雨天调蓄池主要用作溢流污染调蓄，若单次调蓄水量小于8×104m3时，采用中水对存水区进行补水，满足冲洗要求。晴天调蓄池主要用作事故调蓄池，其进水为污水，需要提前采用中水对存水区进行补水，满足冲洗要求。

3.5 智能巡检机器人系统设计

洗瓦堰调蓄池占地面积较大，加之负1 层为厂区生产调度中心及设备检修空间，观察孔较少，日常巡不便。为减少人员劳动强度，保障人身安全，为设备维护提供依据；调蓄池内设置智能视频机器人系统，可以不间断地观察各冲洗廊道中的冲洗装置运行状况，监测调蓄池排空后残留在调蓄池底部的污物杂物。智能巡检机器人具有数据采集、巡检、自主定位、一键及链路中断返航、生成巡检报告、智能报警、自检及清障功能。本调蓄池机器人导轨沿调蓄池四周布置，以确保能观察到每个冲洗门及冲洗廊道末端。

4 通风除臭设计

调蓄池为间歇工作，仅在工作期间会产生臭气。针对调蓄池的工作时间特点对调蓄池进行加盖密封，并且安设化学除臭装置处理调蓄池臭气。除臭装置配有抽风机，同时还应设有送风机，用于补充除臭风机抽走的风量。调蓄池未进水时，化学除臭装置不添加药剂，仅发挥风机的通风换气功能；调蓄池进水后，化学除臭装置添加除臭药剂，对收集的臭气进行处理[4]。调蓄池除臭换气次数按1～2 次/h 考虑，计算除臭风量为140 340 m3/h，共设置化学洗涤除臭装置3 台，单台风量为51 500 m3/h，风压为1 800 Pa，功率为45 kW。设置柜式离心送风机4 台，单台风量为29 500 m3/h，风压为600 Pa，功率为11 kW。为防止臭气扩散，在调蓄池半开敞区域的排空泵起吊孔处，设有植物液喷洒除臭装置1 套，不定期开启，对该区域喷洒，以达到消除恶臭源的目的。