海甸污水泵站的设计及运行管理
海甸污水泵站座落于美丽的海口市海甸溪畔，是海口市污水处理项目的重要配套工程，担负着输送中心区(除海甸岛、新埠岛外)全部污水的任务。工程总造价为4295.92万元，占地面积约为4500m2，设计提升污水能力为6.0m3/s。自1999年10月投产以来平均输送污水量达20×104m3/d。
1 工艺流程及存在问题
1.1 格栅间
格栅间的平面尺寸为8.0m×18.0m，地面以下深为9.3m，操作平台位于地面以下4.9m处，属半地下式格栅间。建有三组栅渠，采用地下钢筋混凝土直壁式平行渠道，渠长为8.0m、宽为3.0m。主要装置及设备见表1。
格栅间配置有6台超声波液位仪，用以显示栅前、后水位。
格栅间的进水流态良好，设备选型经济合理，技术先进。但在实际运行中发现还存在一些问题：①进水涵箱处的污水水位标高(进水闸门前水位)与操作平台存在较大落差，导致生产中存在重大安全隐患，如发生突发性停电或闸门损坏渗漏等情况时，急流污水会在很短的时间内将整个操作平台淹没，从而造成不可挽回的损失；②格栅栅距过宽(60mm)使水体中的一些软物(如布条、麻绳等)极易被冲过栅条而进入泵坑并缠绕在高速运转的叶轮上，影响潜水泵的正常运行；③格栅电机因随栅耙一起升降，故极易受潮腐蚀。
表1 格栅间主要装置及设备
设备名称 运行参数 数量(台) 产地
抓耙式格栅 栅距为60mm，提升能力为300kg 3 德国
螺旋输送机(A、B) 功率：2.2kW，转速：1430r/min，栅渣输送能力为6m3/h，直径为280mm，长为13000mm 2 德国
栅渣压实机 功率：5.5kW，转速：1385r/min，压实能力为6m3/h，直径为400mm，长为3000mm 1 德国
闸板(电动) 宽为2.0m，高为1.5m 6 德国
1.2 水泵间
水泵间的平面尺寸为8.8m×18.0m，泵房深为10.3m，操作平台在地面以下4.9m的位置，为半地下式潜水泵房。集水池为地下钢筋混凝土矩形水池，有效容积为310m3。配置有5台德产ABS潜水泵(4用1备)，技术参数为：Q=1.2m3/s、P=160kW、H=100k Pa、η=91.5%，在潜水泵的DN1000出水管上均设有止回阀和电动蝶阀。在泵坑配有一台超声波液位仪及两台音叉探头，以自动控制泵的开停及干运转保护。
主要特点为：①水力条件好，布置紧凑，且出水管路短而直，减少了水头损失，达到了节能目的；②采用德国生产的ABS潜水泵，虽然价格较高，但工作效率高、寿命长、节能、安装简单、土建投资少；③潜水泵自身带有一套先进的自我保护装置，在工作水位低于最低水位、电机温升、轴承温升及湿度、电流、电压超过正常值时，均可自动停泵；④泵出口设有可靠的止回阀，无需关闭出口阀后再启动泵组；备用设备平时完全可以将出口阀置于开位，处于随时备用启动状态，在瞬时切换时不至于给生产带来波动，避免了因设备突发故障而造成生产操作忙乱甚至发生连带事故。
但在工艺管理中也发现一些问题：①因设计的总水位差较高(10m)而增加了能耗，日本的设计总水位差仅为2.0m左右；②运行中存在着边台水泵的电流高于中间水泵的现象(约高出10%～20%)，并不时会发生“喘振”及“气蚀”现象，说明泵站进水扩散的流态不稳，存在旋流现象。
1.3 出水渠
采用高型敞开式出水池(半地下式钢筋混凝土渠道)，平面尺寸为18.0m×2.5m，地面以下深为4.9m，地面以上高为1.3m，出水渠中最高水位标高为5.0m；出水渠设有两个出口，一个出口以4m3/s的流量将污水送往污水处理厂，另一出口在暴雨季节以2m3/s(事故时为6m3/s)的流量将污水排往海甸溪；用3台电动闸门转换控制，中间闸板起分流隔离作用。
在运行管理中发现，由于出水池采用侧向出水而造成远离出口的边台水泵出水阻力大，运行电流高，有时甚至发生掉闸的现象。
1.4 通风防噪系统
由于海甸污水泵站地处居民区，因此对噪声、臭气的防治要求很高，故采用封闭式构造并配置4台轴流式鼓风机，风口设在格栅渠道和房间内，送风量为2×104m3/h、换气频率为5次/h，废气采用高空排放；泵站的设备均采用噪音较小的德国进口设备，只有风机运转时噪音较大，故将其安装在隔离罩内并另加减振设施。
1.5 自动控制系统
泵站监控室控制系统由德国ABB公司的Sattcon35、Sattcon05可编程逻辑控制器(PLC)及MCC等自控设备组成，除自动控制系统运行外，还具有工况参数的采集与处理、修改模拟量设定点、报警及故障复位等功能。
2 运行管理
2.1 节能运行
在大型污水泵站中水泵是最耗能的设备。海甸污水泵站在潜水泵不具有调速功能的条件下，采取以下节能方法：
①生产中随时调整三道进水闸门，以尽量使进水量与出水量接近，这样每台潜水泵的运行都处于高效区，在节能的同时还延长了水泵的使用寿命；
②尽量使潜水泵在允许的高水位(80%～90%的水位)下运行，这样就降低了泵坑水位与出水池水位的高差，增大了泵的出水量，在节能的同时也消除了气蚀影响；
③当发现潜水泵的口环破裂或磨损造成泄漏间隙超过规定值(口环半径间隙应为叶轮口环外径的2.5%～3.5%)时，应及时更换或修理，这对提高泵效率非常有效。
2.2 工艺改进
①在进水涵箱内安装了一台超声波液位仪并与PLC相连接，这样就可以全天候监控进水方涵中的水位并通知上游泵站开、停泵，避免了下游泵站还没有开泵腾空管道，上游泵站就开车冲顶而出现跑冒的现象。
②改进格栅，使栅距由原来的60mm变为30mm，有效地拦截了污水中的软物(如布条、麻绳等)，从而保证了潜水泵的正常运行。具体作法为：按照格栅装配图将同样材料的钢条加工成尺寸相符的栅条，然后焊接上去。防腐措施为：采用原子灰捋于表面，固化后研磨喷漆，效果良好。
③针对进水扩散流态不好、不平稳，易形成旋流的问题，在生产中采用均等打开三道进水闸门以均匀进水的方法，使三道进水水流的动能相互抵消，很好地消除了旋流，同时也使各水泵的工作电流差异变小，从而避免了“喘振”现象的发生。
3 结语
海甸污水泵站的各构筑物选型合理、先进，技术参数符合标准，设备配置精良。在生产管理上，以节能降耗为目的对其进行了运行优化与工艺改进，效果显著，运行状况良好稳定。
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