第6期(總第143期)No 6(Serial No 143)2009年12月CHINA MUNICIPAL ENGINEERINGDeC.2009合流制系統(tǒng)污水廠的污水總管設(shè)計(jì)方案比選唐群,勵(lì)建全(上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院,上海200125)摘要:上海市污水治理三期工程B塊污水排放系統(tǒng)由兩港污水截流系統(tǒng)、總管輸送系統(tǒng)、竹園第二污水處理廠三部分工程組成。其服務(wù)的地區(qū)大部分為合流制排水系統(tǒng)地區(qū),旱天污水量與雨天截流污水量的變化幅度很大,相應(yīng)的水位變化幅度亦很大。污水輸送總管和兩港中途泵站、浦東北路中途泵站、污水廠進(jìn)水泵房、污水廠分配井需在這種條件下運(yùn)行。污水總管設(shè)計(jì)通過(guò)三種方案比較,尋求它們之間的最佳水力關(guān)系,從而確定推薦方案。關(guān)鍵詞:污水處理;兩港截流工程;竹園第二污水處理廠;總管水力流態(tài);中途提升泵站;污水廠進(jìn)水泵房中圖分類號(hào):X505文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):10044655(2009)06004104上海市污水治理三期T程,包括蘇州河以北、黃港截流工程污水經(jīng)中途泵站提升后由江浦路污浦江以西、合流一期工程服務(wù)范圍以南的虹口、楊浦水總管(2400m~d2700mm)由南向北輸送,地區(qū)(簡(jiǎn)稱B塊)。B塊地區(qū)服務(wù)范圍有:虹口港、楊至中山北二路。污水治理三期T程建成前接入合流浦港地區(qū)旱流污水截流工程(簡(jiǎn)稱兩港截流程),期總管箱涵過(guò)渡,三期工程建成后通過(guò)在走馬塘北面楊浦港以東排水系統(tǒng),黃浦江西岸自流區(qū)等?？偡?wù)建有的一座預(yù)留接口的污水切換窖井切換納入污水治面積37.33km2,服務(wù)人口93.56萬(wàn)人。該系統(tǒng)由污水理三期工程B塊污水總管總管輸送系統(tǒng),兩港截流工程和污水處理廠三部分工B塊污水總管起點(diǎn)即為兩港截流工程預(yù)留的切換程組成。井,沿途經(jīng)政本路→國(guó)順路→翔殷路→軍工路,再接污水廠需新建,選址在浦東竹園地區(qū),與竹園第納楊浦港以東地區(qū)的截流污水,然后沿軍工路向北污水廠為鄰,稱竹園第二污水處理廠,設(shè)計(jì)規(guī)模達(dá)經(jīng)嫩江路過(guò)黃浦江后,接入浦東北路中途泵站經(jīng)提升50萬(wàn)m陽(yáng)d,污水經(jīng)二級(jí)生化處理達(dá)標(biāo)后排放長(zhǎng)江。后,沿洲海路→浦興路→航津路→竹園第二污水處理污水廠設(shè)計(jì)流量:雨天截流量為20.85m/s;旱天高廠。設(shè)計(jì)總管管徑為d3500mm,過(guò)黃浦江段為峰流量為7.37m/s,旱天平均流量為579m}s,旱天2-2700mm,全長(zhǎng)約145km。系統(tǒng)總管走向如圖1低峰流量為3.47m/s。所示。合流一期總管d3500d350042700過(guò)計(jì)管K四平泵站岡順路一翔股路佳木斯路納管泵站兩港預(yù)留切換井大截流污水流量mx3s鞍山泵站兩港中途提升泵站風(fēng)城泵站水三期T程收集系統(tǒng)污水三期L程B塊總管兩港收集系統(tǒng)虹口港、楊浦港地區(qū)流污水截流T程總管家嘴路d2400-2700污水三期上程收集十管圖1上海市污水治理三期工程B塊污水系統(tǒng)總圖1方案設(shè)計(jì)主要影響因素程的安全運(yùn)行,并避免造成大量的改建工程。這是影1)兩港截流程已建成運(yùn)行,B塊總管系統(tǒng)設(shè)計(jì)響B(tài)塊污水總管系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要因素之時(shí)要考慮兩港工程的實(shí)際情況,以保證該污水截流工(1)根據(jù)兩港中途泵站水泵特性曲線,水泵的工作范圍為Q=200~2.64m/s,H=14.1-18.3m。超收稿日期:2009-09-03過(guò)這個(gè)范圍,則需調(diào)換水泵,泵站需要改造。泵站已予工機(jī)中唐群,勵(lì)建全:合流制系統(tǒng)污水廠的污水總管設(shè)計(jì)方案比選2009年第6期運(yùn)行多年,泵站改造既影響工程的安全運(yùn)轉(zhuǎn),同時(shí)又泵站提升后,可直至竹園二廠,經(jīng)竹園二廠進(jìn)水泵房會(huì)增加工程投資。提升后,達(dá)到配水井水位。雨天時(shí),截流污水經(jīng)兩港(2)兩港截流工程中途泵站出水高位井設(shè)計(jì):雨中途泵站提升后至浦東北路中途泵站前已為重力流,天截流水位為11.00m,旱流平均水位為700m,泵須經(jīng)提升后方可到達(dá)竹園二廠,因此浦東北路中途泵站出水高位井內(nèi)設(shè)溢流槽,槽頂標(biāo)高為1124m,當(dāng)站是必不可少的。如果早流污水和雨天截流污水均經(jīng)出水高位井水位高于1124m時(shí),水由溢流槽溢流至浦東北路中途泵站提升后直至竹園二廠配水井,則竹泵站進(jìn)水井,以避免污水冒溢。園二廠可不設(shè)進(jìn)水泵房。竹園二廠進(jìn)水泵房設(shè)置與否若要抬高兩港中途泵站出水水位,須將溢流槽升及與兩港中途泵站、浦東北路泵站、污水廠配水井之高,則出水高位井須改造(包括承載加固),增加工間的節(jié)點(diǎn)水力關(guān)系,可作多方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,以取程投資,且中途泵站須暫停運(yùn)行,兩港地區(qū)的污水將得最佳設(shè)計(jì)方案。排入楊浦港和虹口港,造成水體污染。另外,抬高中22方案組成途泵站出水水位,還必須同時(shí)加高總管沿途透氣井我們編制了水力系統(tǒng)計(jì)算程序,計(jì)算多種狀態(tài)的結(jié)構(gòu)需加固,施工困難。節(jié)點(diǎn)水力關(guān)系并加以分析,同時(shí)進(jìn)行多方案比較。(3)總管沿線周圍建筑密集,施T時(shí)對(duì)周圍影響較1)方案一。污水廠設(shè)進(jìn)水泵房,截流污水和旱流大,所以兩港中途泵站的揚(yáng)程不宜變動(dòng)。污水均經(jīng)提升后進(jìn)入配水井。浦東北路中途泵站在雨2)竹園第二污水處理廠的總體布置及構(gòu)筑物高程季時(shí),提升雨天截流污水,在旱季時(shí),旱流污水在浦布置是影響B(tài)塊污水總管系統(tǒng)設(shè)計(jì)的另一主要因素。東北路泵站時(shí)通過(guò)超越管自流。流程圖見(jiàn)圖2。污水廠設(shè)計(jì)最低進(jìn)水水位的高低,關(guān)系到處理構(gòu)筑物早流污埋深的高低,以及抗浮工程量的大小,從而影響到L程投資。竹園二廠緊鄰竹園一廠,僅一墻之隔,設(shè)計(jì)A兩港中途泵站;B浦東北路梨站;C竹園二廠進(jìn)水泉房:D污水廠配水井地面高程都為480m。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,竹園二廠配二-,一管二用:雨天截流污水早流污水水井設(shè)計(jì)水位確定為840m較為合理。圖2方案一流程圖3)B塊服務(wù)地區(qū)主要是合流制排水系統(tǒng)地區(qū),旱2)方案二。污水廠不設(shè)進(jìn)水泵房,截流污水和旱流污水及雨天截流污水水位、水量變化幅度都很大,流污水均由浦東北路中途泵站提升后,進(jìn)入污水廠配因此,系統(tǒng)水力設(shè)計(jì)應(yīng)能保證選到滿足流量及揚(yáng)程變水井(見(jiàn)圖3)的水泵。2方案論證2.1設(shè)計(jì)流量圖3方案二流程圖本工程B塊污水總管在正常運(yùn)行情況下,雨天截流污水量、旱流高峰流量時(shí),黃浦江倒虹管采用雙管方案二中,浦東北路泵站還可以考慮兩種情況:輸水;在早流平均流量和低峰流量時(shí),黃浦江倒虹管一是不論早流污水還是雨天截流污水均采用同一水泵采用單管輸水。定期在旱流高峰流量時(shí)采用單管輸提升;二是水泵分別按旱流污水和雨天截流污水配水,以滿足倒虹管定期行沖洗的流速要求。B塊設(shè)置,組成合建式泵站,早流時(shí),只運(yùn)行旱流污水泵,計(jì)流量如表1所示。雨天時(shí),旱流污水泵停運(yùn),截流污水泵開(kāi)啟運(yùn)行表1設(shè)計(jì)流量)方案三。在雨季時(shí),浦東北路中途泵站提升雨流量狀態(tài)兩站中途泵站浦東北路中途泵站竹園第二污水天截流污水量,而且直達(dá)污水廠配水井,在旱季時(shí)旱流污水經(jīng)兩港中途泵站提升后,超越浦東北路泵天截流污水148420.8520.85早流高峰污水737站,自流至污水廠,在污水廠設(shè)旱流污水進(jìn)水泵房早流平均污水(見(jiàn)圖4)。早流低峰污水旱流污水為避免兩港截流工程改造,充分利用兩港中途泵71t3500站的工程效益,B塊污水總管水力系統(tǒng)設(shè)計(jì)以兩港中途泵站出水水位和竹園第二污水廠配水井水位為控制圖4方案三流程圖點(diǎn)。從水力計(jì)算結(jié)果分析,旱天時(shí),污水由兩港中途綜合以上3個(gè)方案的設(shè)計(jì)水位見(jiàn)表242中圃威x唐群,勵(lì)建全:合流制系統(tǒng)污水廠的污水總管設(shè)計(jì)方案比選2009年第6期表2設(shè)計(jì)水位兩港中途泵站補(bǔ)東北路中途泵站竹園第二污水廠出水進(jìn)水泵房進(jìn)水配水井流量狀態(tài)設(shè)計(jì)方案南天截流污水64710041693早流病峰污水4491046449291早流平均污水7.0010.104473.26326早流低峰污水42397142334323方案比較東北路至污水廠配水井要二次提升,而方案三為一次1)由于方案二為污水廠不設(shè)進(jìn)水泵房,從整個(gè)系提升,故方案一中污水廠的進(jìn)水泵房規(guī)模比方案三統(tǒng)組成而言,可以減少一座泵站,所以首先分析大。但方案三對(duì)照方案一,有以下幾個(gè)主要問(wèn)題方案二用一臺(tái)水泵在旱流時(shí)抽送旱流污水,在雨(1)由表2可知,浦東北路泵站出水高位井方案三天時(shí)抽送截流污水,從泵站基建角度看是經(jīng)濟(jì)的。但最高水位為1693m,泵站出水管管徑為小3500mm,從表2可看出,雨天抽送截流污水時(shí),水泵凈揚(yáng)程為原地面標(biāo)高400m。根據(jù)頂管施工覆土要求,設(shè)計(jì)管693-(-647)=2340m,旱天抽送旱流污水時(shí),內(nèi)底標(biāo)高一般為-5.00m(過(guò)河倒虹管除外),泵站出水泵凈揚(yáng)程為1046-499=547m,對(duì)同一臺(tái)水泵而水管為避讓其他地下管線,設(shè)計(jì)管內(nèi)底標(biāo)高為640m,言,在其流量變化不大的情況下,揚(yáng)程相差近18m,故管內(nèi)最大水壓力達(dá)2193(23.33)m。一般鋼筋混水泵幾乎不可能選型;也不適合采用變頻技術(shù)調(diào)節(jié),凝土承壓管工作內(nèi)壓控制在20m水頭以內(nèi),以策安故從選泵方面考慮,此方案不可取全和確保接頭的防滲漏要求。方案一,浦東北路泵站方案二中泵站同時(shí)設(shè)置旱流污水泵和截流污水出水高位井內(nèi)最高水位為1004m,泵站出水管內(nèi)最泵。水泵總臺(tái)數(shù)增加,即使合建在一個(gè)沉井內(nèi),沉井水壓力為1504(1644)m<20.0m,可確保壓力平面尺寸將增大,泵站占地面積也增加?？紤]雨天截總管的長(zhǎng)期安全運(yùn)行流污水進(jìn)水水位為-647m,故沉井深度很深而旱流(2)污水廠進(jìn)水泵房必須設(shè)高位進(jìn)水閘門井。該閘污水進(jìn)水水位為499m,造成沉井空間的很大浪費(fèi),門井必須按晴、雨天水位同時(shí)切換,以使旱流污水來(lái)結(jié)構(gòu)形式也很復(fù)雜。運(yùn)行管理上,進(jìn)水井內(nèi)閘門必須時(shí)進(jìn)入泵房,而截流污水來(lái)時(shí)又必須關(guān)閉進(jìn)水泵房,按晴、雨天水位變化隨時(shí)同時(shí)切換,增加工作量。若直達(dá)污水廠配水井,操作復(fù)雜。方案一就不存在這個(gè)根據(jù)有關(guān)評(píng)估意見(jiàn),要求水泵出水采用虹吸斷流形問(wèn)題,也無(wú)需設(shè)高位進(jìn)水閘門井,不論是旱流污水還式。但從表2可以看出,浦東北路泵站出水高位井在是截流污水,均流進(jìn)進(jìn)水泵房前池,且前池水位變化天流時(shí)可達(dá)到16.93m,而旱流低峰時(shí)僅971m,較小,水泵運(yùn)行工況可達(dá)到最佳。相差722m。虹吸出水形式只有在出水水位變化不(3)浦東北路粲站水泵出水管采用虹吸出水?dāng)嗔鞣酱?較為穩(wěn)定的情況下才是經(jīng)濟(jì)的,否則是不經(jīng)濟(jì)式。假定以旱流高峰流量時(shí)高位井水位4.49m(表2)的作為虹吸出水管的最低水位(因截流污水流量總是大若將此方案與方案三相比較,可以看出,兩者在于早流高峰流量),為保證虹吸出水管內(nèi)最大真空度輸送旱流污水或截流污水的功能上幾乎是一樣的,水要求,方案一和方案三所造成溢流堰跌水高度計(jì)算見(jiàn)泵運(yùn)行工況也都可在高效區(qū)內(nèi),兩者的占地面積也幾表3。乎相當(dāng)。但方案三較此方案有以下優(yōu)點(diǎn):浦東北路泵表3溢流堰跌水高度站只考慮截流污水的提升,沉井尺寸減少,尤其是克「以計(jì)「出疹吸|粘本盛最大允許能道服了旱流泵同設(shè)時(shí)沉井空間造成的浪費(fèi)問(wèn)題;浦東北路泵站運(yùn)行管理趨于簡(jiǎn)化,尤其是晴、雨天時(shí)進(jìn)水井方案一100412444651700無(wú)需設(shè)堰內(nèi)閘門的切換簡(jiǎn)化。早流污水泵設(shè)在污水廠,可簡(jiǎn)化方泵房設(shè)計(jì),節(jié)省了設(shè)備投資。故可舍去方案注:*實(shí)際真空值不可能超過(guò)10m,故此時(shí)水泵揚(yáng)程要以虹吸駝峰中心高程計(jì)算將近離設(shè)計(jì)T況2)方案一與方案三的共同點(diǎn)是旱流污水的二級(jí)提升均設(shè)在污水廠內(nèi),不同點(diǎn)是方案一中截流污水從浦由此可見(jiàn),采用虹吸出流方式在較小截流污水流中圃平工唐群,勵(lì)建全:合流制系統(tǒng)污水廠的污水總管設(shè)計(jì)方案比選2009年第6期量時(shí)方案三的能耗大于方案一,且虹吸出流管駝峰頂化情況進(jìn)行系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)。部比方案一高6.89m,造成出水高位井與泵房的間距24水泵選型增大,泵站占地面積增加;虹吸出流管造價(jià)也相應(yīng)增由于旱流高嶂污水量與雨天最大截流量時(shí)的水位差很大,在降雨初期或降雨強(qiáng)度小等情況下,系統(tǒng)不(4)從方案三角度出發(fā),污水廠構(gòu)筑物設(shè)計(jì)標(biāo)高可能馬上達(dá)到最大截流量,所以兩港中途泵站出水低越低越好,但從污水處理廠高程設(shè)計(jì)的合理性而言,于溢流水位時(shí),浦東北路中途泵站不需要開(kāi)泵不可能越低越好。經(jīng)污水廠高程設(shè)計(jì)計(jì)算,污水廠配利用計(jì)算機(jī)程序計(jì)算各種截流量時(shí)的水位變化情水井水位標(biāo)高不能低于770m(此時(shí)污水廠二沉池設(shè)況(見(jiàn)表4)。經(jīng)過(guò)分析,當(dāng)截流量達(dá)到145m/s左右計(jì)水位已與廠區(qū)地面平),所以即使污水廠配水井水時(shí),浦東北路中途泵站的前池水位低于超越管設(shè)計(jì)標(biāo)位按770m設(shè)計(jì),也只比840m的設(shè)計(jì)標(biāo)高低0.70m,高,此時(shí)須開(kāi)啟水泵,同時(shí)找出了流量揚(yáng)程變化范圍仍解決不了方案三中浦東北路泵站一次提升所帶來(lái)的及開(kāi)啟臺(tái)數(shù)的多少,確定了水泵設(shè)計(jì)L況點(diǎn),并為泵諸多弊端,相反污水廠處理構(gòu)筑物降低070m后,抗站運(yùn)行管理提供了理論依據(jù)。浮工程量增加。額定設(shè)計(jì)點(diǎn)參數(shù)為:流量450m為,揚(yáng)程1465m,3)結(jié)論。根據(jù)以上的分析論證,可以得出:方案水泵效率為885%,配用電動(dòng)機(jī)功率為90kW,電壓系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)最合理,故按方案一的流量及水位變6000V。表4泵站雨天截流污水量和運(yùn)行水位變化情況表泵站水位/m南天截流量/m3g4靜揚(yáng)程/m揚(yáng)程/單泵流量/m3s+開(kāi)泵臺(tái)數(shù)出水高位井2105.941004503.104.83l10注:*為保證水泵揚(yáng)程平穩(wěn),兩港中途泵站利用變頻設(shè)施,使其出水水位下降3結(jié)語(yǔ)小了浦東北路中途泵站的土建尺寸及占地面積,并避通過(guò)多方案比較分析,確定了總管的設(shè)計(jì)流態(tài)。免了兩港截流「程的改造,節(jié)約了工程投資。對(duì)于雨天最大截流量,B塊總管從兩港中途泵站至黃B塊污水總管系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案對(duì)B塊截流系統(tǒng)及污浦江倒虹管出口段,以及從浦東北路中途泵站出水高水廠水力高程設(shè)計(jì)起到了指導(dǎo)作用,使B塊地區(qū)整體位井至竹園二廠段采用壓力流;黃浦江倒虹管出口至工程設(shè)計(jì)合理、經(jīng)濟(jì)浦東北路中途泵站進(jìn)水閘門井段采用滿管重力流。對(duì)B塊污水總管系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)獲得了評(píng)審專家的于旱流污水,B塊總管從兩港中途泵站至竹園二廠全一致肯定和好評(píng)。該系統(tǒng)建成后,調(diào)試運(yùn)行工作自線采用壓力流。2007年6月26日開(kāi)始,于2008年6月27日?qǐng)A滿完成。目明確了浦東北路中途泵站和竹園二廠進(jìn)水泵房的前處理污水量已達(dá)50萬(wàn)md,系統(tǒng)運(yùn)行至今情況良設(shè)計(jì)模式,并為水泵選型提供了合理的設(shè)計(jì)參數(shù),減《中國(guó)法》歡迎您的來(lái)稿!