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【上海純水設(shè)備行業(yè)新聞】

沿海地區(qū)作為改革開放的前沿陣地率先發(fā)展，其排水系統(tǒng)建設(shè)年代較早，老城區(qū)多采用雨污合流制。雨污水混流排海，造成近海水體黑臭的主要原因之一。為有效控制近海水體黑臭，結(jié)合遠(yuǎn)期雨污分流，完全解決污水入海問題，近期污水截流勢在必行。以典型海濱鄉(xiāng)村廈門的某排海管涵截流提升改造工程為例，系統(tǒng)介紹排海管涵污水截流改造設(shè)計(jì)過程，主要圍繞截流流量、泵站選址、截流泵站選型、一體化泵站工藝參數(shù)設(shè)計(jì)等問題，并分析了截流泵站出水排入現(xiàn)狀污水壓力管、現(xiàn)狀檢查井改造等關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，以期為濱海鄉(xiāng)村排海管涵截流改造工程提供參考。

國東部濱海鄉(xiāng)村由于鄉(xiāng)村化建設(shè)早，早期排水系統(tǒng)多采用雨污合流制，老舊城區(qū)拆遷困難，上海水處理設(shè)備短時(shí)間內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)雨污分流系統(tǒng)的構(gòu)建。此時(shí)，近期實(shí)行污水截流，結(jié)合遠(yuǎn)期雨污分流改造，完全解決污水入海問題，成為控制近海水體黑臭的有效手段?；诖耍疚慕Y(jié)合指南及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，以廈門某排海管涵截流提升改造工程為例，系統(tǒng)介紹排海管涵的截流改造設(shè)計(jì)，以期為濱海鄉(xiāng)村排海管涵截流改造工程提供參考。

1工程概況

本項(xiàng)目位于廈門本島東側(cè)，地處廈門高端金融中心。區(qū)域排水情況現(xiàn)狀：現(xiàn)狀6-d1800排海管涵匯流面積約為3.03km2上游雨污水混接、城中村（嶺兜村及何厝（上何）等）尚未實(shí)現(xiàn)雨污分流，導(dǎo)致雨污水混流排入排海箱涵，雨污水混流情況見圖1實(shí)測旱流污水量見表1

現(xiàn)狀管渠排海前設(shè)有現(xiàn)狀閘門及4500m3/d截污泵站，雨水向南通過3d3200管道排入香山游艇碼頭南側(cè)海域，截流污水通過DN250污水壓力管道輸往污水提升泵站。由表1可知，現(xiàn)狀排海管涵實(shí)測晴天生活污水量約5200m3/d大于現(xiàn)狀截流泵站截流能力，無法滿足實(shí)際截流要求，污水溢流入海，造成排?？诟浇w黑臭。

2工藝設(shè)計(jì)

2.1總體設(shè)計(jì)

呂嶺路近環(huán)島路處的排海箱涵上設(shè)有現(xiàn)狀截流閘門井，晴天時(shí)閘門關(guān)閉，防止海水倒灌。常州水處理設(shè)備污水及初期雨水通過截流管流入截流泵站，經(jīng)提升后排入前埔污水泵站，繼而進(jìn)入污水處置廠進(jìn)行處理。雨天時(shí)截流閘門井內(nèi)閘門打開，雨水通過現(xiàn)狀箱涵排放入海域。如圖2所示。

2.2設(shè)計(jì)截流流量

合流制截流溢流排水口應(yīng)有效提高合流制截流系統(tǒng)的截流倍數(shù)，保證旱天不向水體溢流。此外，由于短時(shí)間內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)雨污分流，故應(yīng)適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期截污泵站擴(kuò)容需求。

截流井下游管渠的設(shè)計(jì)流量采用式（1計(jì)算：

式中 Q′—截流井后管渠的設(shè)計(jì)流量，L/

n0截流倍數(shù)；

Q′0截流井后匯水面積的雨水設(shè)計(jì)流量，L/

Q截流井前的旱流污水設(shè)計(jì)流量，L/

Q′dr截流井后匯水面積的旱流污水設(shè)計(jì)流量，L/

截流倍數(shù)取n0=2截流井下游無匯水流量，計(jì)算得設(shè)計(jì)流量Q′為1.56萬m3/d現(xiàn)狀截流泵站截流能力為4500m3/d則需新增截污規(guī)模1.11萬m3/d適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期截污泵站擴(kuò)容需求，本次新建截流泵站設(shè)計(jì)規(guī)模采用1.5萬m3/d

2.3泵站選址

泵站選址是一個(gè)重要環(huán)節(jié)，對周圍環(huán)境衛(wèi)生、泵房的基建投資及運(yùn)轉(zhuǎn)管理等影響重大。其不是一個(gè)孤立的問題，而是與鄉(xiāng)村和工業(yè)園區(qū)的總體規(guī)劃、鄉(xiāng)村和市政污水管道的安排、鄉(xiāng)村地形、污水出路密切相關(guān)。

2.3.1確定可選用地

根據(jù)周邊用地規(guī)劃情況，結(jié)合業(yè)主意見，確定符合規(guī)劃要求的可選用地。

本項(xiàng)目附近用地，符合規(guī)劃要求的可選用地有2處：A處為奧林匹克博物館外公共綠地，B處為；香山游艇碼頭正門（現(xiàn)狀泵站旁）

2.3.2泵站選址比選

分析比較可選用地的施工建設(shè)條件、基建投資及運(yùn)維管理、鄉(xiāng)村和市政污水管道的布置以及對周邊環(huán)境的影響等，確定泵站位置。施工建設(shè)條件主要考慮用地協(xié)調(diào)難易程度、施工水電供應(yīng)等；基建投資及運(yùn)轉(zhuǎn)管理主要考慮施工技術(shù)難度、主要工程量、運(yùn)營管理等；社會(huì)影響包括建設(shè)期及運(yùn)營期對交通、居民生活、生態(tài)環(huán)境等的影響。

本項(xiàng)目采用評分評估法綜合分析可選用地各項(xiàng)指標(biāo)，各評價(jià)指標(biāo)滿分5分，得分越高，對項(xiàng)目越有利。截污泵站選址比選及打分情況如表2所示。

綜合分析可選用地，選址A總得分高，項(xiàng)目符合性好，各項(xiàng)指標(biāo)均無明顯有利項(xiàng)。本項(xiàng)目推薦選址A奧林匹克博物館外公共綠地。

2.4泵房形式比選

泵房形式一般分為預(yù)制泵站和激進(jìn)現(xiàn)澆泵站，根據(jù)不同形式泵站的施工周期、占地面積、使用壽命等特點(diǎn)，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)條件及建設(shè)要求，科學(xué)選擇泵站形式，見表3

預(yù)制泵站較激進(jìn)泵站集成度高，占地面積小，土建量少，配套設(shè)備少，運(yùn)行費(fèi)用低，無柵渣外運(yùn)，對周邊環(huán)境影響小。

施工工期和用地范圍是本項(xiàng)目關(guān)鍵的限制因素，設(shè)計(jì)采用一體化預(yù)制泵站。

2.5泵站進(jìn)出水管管徑

泵站進(jìn)出水管管徑除了應(yīng)滿足過流能力、流速等水力條件外，還應(yīng)適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期擴(kuò)容空間。流速v計(jì)算見式（2

式中 R水力半徑，m

i水力坡降；

n粗糙系數(shù)。

由于短時(shí)間內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)雨污分流，故應(yīng)適當(dāng)考慮遠(yuǎn)期截污擴(kuò)容空間，杭州水處理設(shè)備本次泵站進(jìn)水管采用d800出水壓力管采用DN500截流流量Q′=174L/截流管管徑800mm坡度0.5%截留管到按滿流計(jì)算，球墨鑄鐵管n=0.013則管道流量934.57L/管道流速1.86m/滿足近、遠(yuǎn)期截流要求。

出水壓力管流量Q′=174L/管徑500mm球墨鑄鐵管n=0.013根據(jù)Q=A v則管道流速0.89m/滿足出水壓力管流速0.72.0m/要求。

2.6泵站揚(yáng)程

泵站揚(yáng)程與泵站出水的去向密切相關(guān)。當(dāng)出水接入重力管道時(shí)，應(yīng)設(shè)置泄壓井，揚(yáng)程計(jì)算應(yīng)考慮這部分損失；當(dāng)出水接入壓力管道時(shí)，接入點(diǎn)位置的泵站出水壓力管水頭應(yīng)與現(xiàn)狀壓力管道匹配。泵站出水壓力管水頭太小，有利于泵站正常出水，甚至無法出水；泵站出水壓力管水頭太大，影響現(xiàn)狀壓力管正常排水。因此應(yīng)特別注意，需要校核現(xiàn)狀壓力管接入泵站出水后對下游管道的影響。

2.6.1新建截流泵站揚(yáng)程計(jì)算

新建截流泵站揚(yáng)程通過式（3進(jìn)行計(jì)算：

式中 H水泵揚(yáng)程，m

H1壓水管接入現(xiàn)狀DN600管處壓力水頭，m

H2吸水池最低水位與接入點(diǎn)標(biāo)高差，m

h1吸水管水頭損失，m取0.2m

h2出水管水頭損失，m

h3平安水頭，m取0.51.0m

本項(xiàng)目新建截流泵站設(shè)計(jì)規(guī)模：Q=1.5萬m3/d截流泵站接入現(xiàn)狀d600污水壓力管的接入點(diǎn)處，管中心標(biāo)高3.95m即新建出水壓力管d500中心標(biāo)高3.95m泵站進(jìn)水管d800底標(biāo)高-0.36m

泵站出水接入的現(xiàn)狀污水壓力管為上游污水提升泵站的出水管。該污水提升泵站規(guī)模2萬m3/dKz=1.49設(shè)計(jì)流量1241.6m3/h2用1備，單泵流量620m3/h揚(yáng)程13.5m吸水池最低水面標(biāo)高0.47m出水壓力管管徑600mm采用玻璃鋼夾砂管。

式中 q設(shè)計(jì)流量，m3/

l管段長度，m

dj管道計(jì)算內(nèi)徑，m

Ch海曾-威廉系數(shù)。

根據(jù)式（4取粗糙系數(shù)n=0.01Ch=150計(jì)算污水壓力管入口至新建泵站壓力管出水管接入點(diǎn)的管道沿程損失h0=1.53m則壓水管接入現(xiàn)狀DN600管處壓力水頭H1=8.49m吸水池最低水位與接入點(diǎn)標(biāo)高差H2=5.81m

截流污水壓力管入口至接入點(diǎn)處的管道沿程損失通過式（5計(jì)算：

式中α—比阻，s/m2

q設(shè)計(jì)流量，m3/

l管段長度，m

采用球墨鑄鐵管，取α=0.0440計(jì)算得h2=0.15m

將以上數(shù)據(jù)代入式（3中，得新建截流泵站設(shè)計(jì)揚(yáng)程H=15.15m本次設(shè)計(jì)取16m

2.6.2校核泵站出水壓力管接入后對下游現(xiàn)狀管道的影響

現(xiàn)狀DN600污水壓力管流量為0.34m3/本次截留污水1.5萬m3/d接入后，現(xiàn)狀DN600污水壓力管流量增至0.51m3/流速v=Q/A =1.8m/滿足壓力管流速要求。

現(xiàn)狀DN600污水壓力管流量增大后，接入點(diǎn)至泄壓井管道沿程損失根據(jù)式（4計(jì)算得H=0.3m接入點(diǎn)處DN600管中心標(biāo)高3.95m泄壓井處DN600管中心標(biāo)高4.91m則現(xiàn)狀DN600污水壓力管流量增大后，泄壓井處剩余壓力水頭為H=8.11m

故本次截流污水量接入現(xiàn)狀DN600污水壓力管后，不影響下游管網(wǎng)的正常運(yùn)行。

2.7集水井

水泵采用自動(dòng)控制，有效容積應(yīng)根據(jù)水泵每小時(shí)最大啟停次數(shù)確定。根據(jù)我國現(xiàn)行的泵站相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，水泵機(jī)組采用自動(dòng)控制，每小時(shí)開動(dòng)水泵不得超越6次。計(jì)算見式（6

式中 VEff泵站有效容積，m3

Qp泵站最大1臺(tái)泵的泵送流量，m3/h

Zmax水泵每小時(shí)最大啟停次數(shù)。

本次設(shè)計(jì)集水井內(nèi)設(shè)4臺(tái)水泵機(jī)位，3用1備，水泵參數(shù)：Q=208.4m3/h設(shè)計(jì)揚(yáng)程：H=16m功率13kW集水井有效容積VEff=8.68m3有效水深h=0.77m泵房凈尺寸：直徑3.8m高度9.86m地下局部深9.66m采用玻璃鋼，見表4

3關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

3.1泵站出水管接入現(xiàn)狀污水壓力管

截流泵站出水壓力管與現(xiàn)狀污水壓力管交匯處，除接入管壓力水頭與現(xiàn)狀管基本一致外，還應(yīng)注意堅(jiān)持良好的水力條件。

現(xiàn)狀污水壓力管為DN600玻璃鋼夾砂管，泵站出水管為DN500球墨鑄鐵管，采用異形哈夫節(jié)連接，連接角為45°。施工時(shí)，選擇污水流量小、污水提升泵站間歇工作時(shí)段，采用哈夫節(jié)破管連接，見圖4

3.2現(xiàn)狀檢查井改造

現(xiàn)狀檢查井高2.96m寬度14.38m上游管道內(nèi)底標(biāo)高-0.70m截流管道標(biāo)高-0.70m下游排海管閘門關(guān)閉，水位上升，新建截流泵站結(jié)合現(xiàn)狀泵站共同發(fā)揮截流功能。

本次設(shè)計(jì)泵站調(diào)試完畢后，進(jìn)行截污管施工，采用車載式強(qiáng)力水泵臨時(shí)抽吸現(xiàn)狀檢查井內(nèi)雨污混流水，并利用下游截流泵站及閘門加強(qiáng)水位控制。水位下降后于檢查井室內(nèi)圍堰，進(jìn)行截污管破井連接施工，見圖5

4結(jié)論與展望

為完全解決污水入海問題，控制濱海鄉(xiāng)村近海水體黑臭，應(yīng)優(yōu)先推行雨污分流。短時(shí)間內(nèi)無法實(shí)現(xiàn)雨污分流的情況下，建議采用近遠(yuǎn)期相結(jié)合的方式：近期進(jìn)行污水截流，結(jié)合遠(yuǎn)期雨污分流，從根本上控制污水入海。排海管涵截流改造設(shè)計(jì)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1截污流量應(yīng)以實(shí)際旱流污水流量為設(shè)計(jì)依據(jù)，不應(yīng)簡單采用若干初期雨水量。

2截流泵站出水接入現(xiàn)狀污水壓力管道，接入點(diǎn)壓力水頭應(yīng)盡量堅(jiān)持一致，同時(shí)必需校核對下游管線的影響。

3一體化泵站占地少、建設(shè)周期短、自動(dòng)化控制水平高，截流提升改造中優(yōu)勢明顯。

4截流泵站的運(yùn)行模式應(yīng)充分考慮現(xiàn)狀管網(wǎng)的排水及污水處置廠的處置能力。