城镇污水提升泵站浮渣治理探索

怀其银

（青岛市排水运营服务中心，山东 青岛 266000）

污水提升泵站将排水系统管网汇集的污水加压、提升水头压力使污水到达高处后，转变为重力流，然后将污水输送至下一级泵站或排水系统末端的污水处理厂。污水提升泵站设置集水池，长期运行的泵站集水池内往往会产生大量的漂浮物，称之为浮渣，对污水提升泵站的平稳运行造成了较大的干扰。

因浮渣干扰泵站正常运行的情况时有发生，运行管理人员深受困扰。以青岛市主城区的污水提升泵站为例，论述浮渣产生的原因与危害，并采取有效可行的措施，尽量减少浮渣的形成，加快消浮速度，减轻浮渣对环境的污染。

1 浮渣产生的原因

1.1 提升介质成分复杂，杂质多

区别于灌溉泵站及供水泵站，城镇排水泵站的输送介质更为复杂，往往含有大量的棉纱、布条、塑料袋、橡胶制品、较长纤维、卫生棉条等杂软的柔性杂质。较大的漂浮物和悬混的垃圾（通称为栅渣）可以通过格栅除污机打捞方式去除，少量体积较小的栅渣会进入集水池，这些栅渣和污水中的油脂、粪便等结合后，往往会形成较厚的浮渣漂浮在集水池表面。

青岛市主城区的污水系统为直排式，不设化粪池，居民生活污水直接排入排污管道后进入污水提升泵站，污水提升泵站成为拦截水中杂质的第一道防线，除污压力较大。采用打捞式格栅除污机的泵站，如果栅条间距设置不合理，会使较大量的垃圾进入集水池，但栅条间距又不能设置过小，否则会阻挡水头，降低进水效率，导致上游管道溢流。

部分泵站采用的是粉碎性格栅除污机，通过铰刀的转动、挤压，将栅渣切割成6～12 mm 大小的短纤维或细颗粒[1]，切割后的栅渣与污水一起进入集水池，这些短纤维或细颗粒形式的栅渣更容易与大油、粪便混合，漂浮在集水池表面。

部分泵站采用的打捞式格栅除污机或粉碎性格栅除污机出现故障时，往往需要整体吊起维修，此时部分杂物会无阻挡地进入集水池，长期运行后，集水池中也会积存大量杂质。

1.2 泵站水力条件差

污水提升泵站的布置形式往往为“品”字型，前端为较狭窄的进水管道与格栅除污机安装廊道，后端为较宽敞的集水池，带杂质的污水通过进水廊道与格栅除污机进入集水池后，水面突然变宽，污水的流动性减弱，污水在集水池内逐渐处于静稳态，为杂质、油脂、粪便的上浮创造了有利条件，浮于集水池表面的这些物质在静稳态的集水池表面结合、干燥成块，造成浮渣结壳[2]。

污水提升泵站的水泵安装形式分为干式和湿式。对于干式安装的泵站，为防止管道进入气体影响水泵正常排水，进水口需保持在水面以下；对于湿式安装的泵站，需考虑潜污泵尽量淹没在水下以保证可靠的散热。这些情况导致集水池内的污水始终不会被排干，为浮渣的积存创造了条件。

2 浮渣的危害

2.1 造成计数值波动，影响泵站安全

污水提升泵站集水池内一般安装有超声波液位计，用于实时测量集水池的水位高度，可编程控制器读取超声波液位计的数值后控制排污泵的启动和停止，从而实现泵站的自动运行。

超声波液位计在测量时由传感器发出脉冲超声波，经物体表面反射后被传感器接收，通过声波的发射和接收之间的时间差来计算传感器与被测物体之间的距离，广泛用于污水提升泵站的水位测量。

集水池浮渣的表面不平整会造成超声波的反射面不规则，导致传感器发射的超声波被吸收，回波信号非常弱。当集水池内液体表面40～50%以上面积被浮渣覆盖后，超声波液位计发射的绝大部分信号就会被吸收，造成液位计接收不到信号，可编程控制器接收到的液位信号也时有时无，导致水泵的误开和误停。

时有时无的超声波液位计信号会被误认为集水池液位值的突然升高或降低，使可编程控制器集中开泵和停泵，对电网造成冲击，频繁的开停泵会使控制水泵的软启动器或变频器发热，造成系统保护性停机。若实际水位持续升高而液位计数值未能及时反应，会发生水淹泵站的事故，而若实际水位已到达最低而液位计数值未能及时反应时，会导致干式安装水泵的管道进气或湿式安装水泵发生散热不良的情况。

2.2 挤占集水池空间，调节能力下降

泵站集水池用来暂存管道来水，减小来水量和提升量之间的不平衡，避免泵站水泵的频繁启动和停止。当浮渣形成后，会逐渐累积，越来越厚，漂浮在液体表面。超声波液位计检测到的是浮渣的位置，而不是实际的液位，可编程控制器仍按照被挤压后的错误液位数值控制水泵的启停，导致水泵频繁启停，造成不合理的能源浪费，加速止回阀等设备的损耗。

2.3 浮渣结壳，影响设备维修

集水池中的浮渣漂浮到污水上层，在污水表面积累，脱水干化形成硬壳。对于湿式泵站，因潜污泵系通过耦合器安装在集水池底部，出现故障需要维修时，需使用铁链、吊车将故障水泵吊起。如遇浮渣结壳，将对水泵的吊起造成较大阻力，甚至造成铁链断裂，导致故障水泵无法吊起。维修完成的水泵，如遇浮渣结壳，就不能顺利放到耦合位置。

3 浮渣的消除办法

3.1 打捞法

通过使用特制的捞筐或者机械抓斗，可以将浮渣打捞上来。该方法的优点是简单、直接、见效快，缺点是受空间限制较大。部分泵站尤其是较小型的泵站以及新兴的地下泵站由于空间狭窄不能打捞，同时，打捞上来的浮渣主要是结块的粪便及大油，含水且臭气较大，对周边环境造成非常大的不良影响，因此，对运输处置过程提出了非常高的要求，处置不当时易造成撒漏，污染环境。

3.2 回水反冲法

通过将出水压力管道内的污水反送回集水池，改变集水池的水利条件，达到消浮的目的。压力水流将集水池内的污水搅动，结块的浮渣会被打湿、冲散成为小块并沉入集水池与水混合，排污泵可将这些混合物抽离集水池，如图1 所示。

图1 反冲法消浮示意图

反冲法的优点是自动化程度高，需要的人工干预少，浮渣不外撒，不会对环境造成破坏。缺点是打开反冲阀后，压力管道泄压，泵站提升效率下降，部分泵站存在提升不及时造成水淹设备的隐患。对此，可对管道进行优化，将部分反冲管道由止回阀后接入改为由止回阀前接入，需要反冲消浮时，将该台排污泵作为专门的消浮泵使用，可避免水淹设备隐患。

3.3 水利条件调节法

具备条件的污水提升泵站可以通过降低集水池停泵水位的办法达到消浮目地。通过降低集水池的停泵水位，增加进水流速，消除有利于浮渣形成的静稳态，避免浮渣的形成。

水利条件调节方法的优点是无需人工干预，通过PLC 程序的设置即可实现，且可以达到长期避免浮渣形成的目的。缺点是增加了污水提升泵的实际扬程，造成能耗增加，同时该方法更加适用于干式泵站，湿式泵站因污水提升泵需浸没在水下，造成停泵水位的调节范围较小，效果可能欠理想。

3.4 充气消浮法

参考污水处理厂的曝气池以及快速破除沼气池发酵料液结壳的技术[3]。可以利用充气机或空压机不断向集水池底部充气，一是可以逐渐增大集水池气体压力，将集水池表面浮渣击碎，更重要的是通过气体的翻腾作用使浮渣与液体再次混合和搅拌，部分浮渣沉降到水体的中、下部并被排污泵排出集水池，从而达到消除集水池浮渣的目的。

充气机或空压机可以使用高压旋涡风机，例如，采用某三相380 V 供电的高压旋涡风机，功率为2.2 kW，最大风压达到了36 kPa，最大曝气水深达到1.5 m，送风量达到318 m3/h，能够达到消浮目的。

充气消浮法的优点是简单、方便，不会因为产生带水且有较大臭味的垃圾而对厂区周边环境造成破坏，而且不会对泵站的正常运行造成干扰，能够保证泵站的安全运行。缺点是需要增加新的设备、管道及相应的控制系统，同时，气体搅动集水池内的污水，会加快有毒有害气体的释放，需要保证通风、换气、除臭等设备能够正常运行，必要时需要增加换气装置，运行过程中人员需要远离，人员靠近前需检测现场有毒有害气体的浓度，存在一定的安全风险。

3.5 各种消浮方法比较与案例

表1 为各种消浮方法的优缺点比较，通过比较可以看出，对于已经形成浮渣结壳的泵站，可以使用打捞法在短时间内消除浮渣影响，也可根据现场条件，采用其它方法中的一种，达到长期消浮的目的，防止浮渣再次形成，以提高去除浮渣的效率。

表1 各种消浮方法比较

以青岛主城区地下式的污水提升泵站为例，泵站主要设备设置在地下负一层和负二层，设计规模1.5 万t/d，采用粉碎性格栅，运行一段时间后，出现了较为严重的泵坑浮渣累积问题。

实践过程中，首先使用机械抓斗打捞了上层风干结块的浮渣，然后打开反冲闸门使用回水反冲法消除带水的湿浮渣，并使用水利条件调节法加快消浮速度，取得了较为明显的效果。

4 结语

污水提升泵站集水池内的浮渣是影响泵站自动运行的重要不利因素，通过对集水池的浮渣进行消浮作业，能够有效地避免浮渣对超声波液位计的不利影响、恢复集水池的有效容积，保障泵站自动控制系统的稳定、高效运行，消除对泵站维修造成的障碍。合理的消浮方法应能在快速消浮的同时，尽量减少对厂区环境的污染，降低工作人员的劳动强度，有条件的泵站应考虑减少浮渣生产的运行模式，在节能与稳定之间达到更好的平衡。