上海污水治理二期中途泵站工程的技術創新

張辰;徐國鋒
（第一作者系上海市政工程設計研究院總工程師，高級工程師；第二作者系給排三所副所長，高級工程師。）

　　上海市污水治理二期工程為世界銀行貸款項目，工程主要解決黃浦江上游吳涇、閔行、徐匯、盧灣地區及浦東新區的部分污水。徐匯、盧灣的合流污水經截流后過黃浦江，經泵站提升后與吳涇、閔行及浦東新區的污水一并輸送至長江口白龍港附近，與原南干線接納的污水合并后，經預處理廠處理后深水排放。
　　工程總服務面積271.7km2，服務人口335.76萬人，晴天旱流污水量約172m3/d，雨天截流總量29.67m3/s。工程總投資約48億人民幣，其中世界銀行貸款2.5億美元。
　　上海市政工程設計研究院主要承擔浦西截流系統（不包括吳涇、閔行地區）、黃浦江倒虹管、浦東總管（南線）、連接管、中途泵站（南線SA泵站、SB泵站）、出口泵站。項目于1994年開始前期設計，至1999年初完成全部施工圖設計，2000年初竣工。
　　中途泵站包括南線SA泵站、SB泵站：SA泵站是南線第一個中途泵站，主要用于提升來自浦西魯班路、肇嘉浜、小木橋、宛平、龍華鎮、蒲匯塘六個排水系統的合流污水。泵站位于浦東耀華支路西側、黃浦江邊，與龍華機場隔江相望。黃浦江倒虹管浦東工作井位于泵站內。泵站按雨季峰值流量的120％配泵，配泵流量為22.2m3/s，配六臺泵(五用一備)。水泵遠期總揚程為18.80m，近期揚程為12.10m～7.00m。泵站占地約1.04公頃。泵站總投資約1.0億元。
　　SB泵站位于上海市浦東康橋工業區西側、外環線楊高南路立交以東750m處，泵站南靠外環線，西臨同汾涇。該泵站主要接納SA泵站和吳涇、閔行地區以及浦東楊思地區的污水，提升后近期沿外環線、羅山路連接管至中線，輸送至M2泵站，遠期輸送至南線C泵站。泵站占地約1.5公頃。主泵房共設置六臺蝸殼混流泵，五用一備，其中二臺為變頻調速泵。水泵流量6.26～7.80m3/s，揚程19.1～12.60m，水泵電機功率1600kw，計算負荷8500kw。是污水治理二期工程裝機容量最大的泵站，也是同類市政項目中直徑最大的園沉井。泵站總投資約1.3億元。
　　工程主要特點(1)SA、SB泵站為雨、污合流制的中途泵站，雨季合流污水與旱流污水量相差較大。近遠期水量也相差較大。從系統計算上考慮，由于流量變化會引起水管水頭損失的變化，從而引起水泵揚程變化。故SA、SB泵站設計時，進出水箱涵均采用雙孔，近期使用一孔，遠期使用雙孔，確保近期箱涵流速達到不淤流速。水泵數量采用六臺，五用一備，其中二臺采用變頻調速泵，以適應系統各種不同工況的正常使用，減少水泵開泵次數。水泵類型根據水泵的流量、揚程、比轉數最終確定為立式蝸殼混流泵，采用水泵、電機分體安裝方式。主泵的性能根據設計點A（最佳效率點即開二臺泵、一根箱涵運行時）、最大流量點B（單臺泵運行時）和最小流量點C（五臺泵并聯運行時）確定。
　?。?）上海市污水治理二期工程中，SA泵站是泵房深度最深的一座泵站，SB泵站是裝機容量最大、泵房沉井直徑最大的一座泵站。泵站地質條件差，沉井設計要求高，機電設備種類多，系統復雜，設備之間的配合工作量大。泵站主泵房內部結構布置復雜，設計難度大。主泵房如此大的圓沉井在市政項目中第一次采用，高位井體積大、水位高，對承載力、抗滲的要求高，在砼水池設計中首次采用預應力技術。
　　工程的創新和先進技術上海污水治理二期工程中途泵站的設計在認真吸取了一期工程經驗的基礎上，大膽使用了新技術、新工藝、新設備，從節省工程投資、節約運行成本。主要創新如下：（1）大型泵站進水前池設計中，由于受圓沉井的限制，前池進水條件差，設置了導流墩及壓水板綜合整流措施，改善前池進水條件，使前池布水均勻，提高泵站效率。根據水力模型試驗結果，前池采用整流措施后，三臺運行時水泵的效率可提高約4.0%～4.4%。合流制污水中砂粒的含量較高，前池設計中采用較大的底坡I=0.3～0.37，加上壓水板的效應，增加了底流速度，避免池底砂粒的沉積。
　　（2）水泵進水首次采用肘形管進水形式，直接從前池吸水，改善了水泵進口流態，減少了泵房的埋深。較一般管道進水可減少泵房埋深1.0～1.5m。為便于水泵檢修，水泵進水流道前首次采用4.5×3.25m的電動不銹鋼閘門。
　　（3）電機和水泵連接處設置了二個鋼片聯軸器或萬向節，彈性連接，使水泵和電機安裝維修更加便利，同時還能補償泵軸的偏移，這一技術首次應用于市政水泵中。在水泵出口處設置了推力墩，解決了主管道的受力難題。為便于日常設備檢修和維護，在水泵層與電機層之間增加了檢修層，減少了檢修平臺的高度和數量，使泵房內部布置更合理。
　　（4）利用泵房沉井南北二側的空余角，設置了豎向管道井、消防樓梯和電梯井，將各種管道移至管道井內，使泵房布置更趨合理、美觀。電梯采用雙向開門，使泵房下部與上部綜合樓相通，使操作管理方便。
　　（5）為減少主泵輔助水的水耗，在泵房輔助水設計中，采用了水泵、電機的冷卻水循環回收利用的方案，設生產水箱及冷卻水塔，降低水耗。水泵密封水管首次采用了恒壓閥。
　　（6）綜合樓、車庫布置在主泵房前池上部，既解決了泵房前池的抗浮，又減少泵站的用地，增加了綠化面積，使泵站平面布置更趨合理。
　?。?）為防止污水中揮發性的氣味益出，采用密閉式前池和高位井，并在泵房前池設置了專用通氣立管，使臭氣高空排放，減少污水氣味對周圍環境的影響。
　?。?）主泵房下部采用沉井結構，為大型圓型沉井，SB泵站結構外徑52.4m為市政工程中最大沉井。SA泵站結構外徑47.4m，深24.5m，屬二期工程中最深的泵房沉井。沉井底板設置分格井字梁，增加了沉井下部的剛度，解決了下沉系數大及底板混凝土收縮問題，有效地控制下沉速率，解決大型沉井下沉難度。圓形結構充分利用受力合理及砼受壓強度的特點，明顯地減少了鋼筋用量。
　?。?）高位井中首次采用無粘結預應力鋼筋混凝土技術，取消了變形縫，解決了砼的收縮及溫度裂縫問題，提高了高位井防滲防漏性能。
　?。?0）6KV變頻調速裝置采用完善無諧波型。具有輸出不受電網波動影響，不產生致使電機發熱的諧波，無需配備專用調速電機，噪音低等特點，屬當前國際先進產品。
　?。?1）35KV高壓開關柜用SF6氣體絕緣，金屬外殼結構，內置真空斷路器、三位置開關，微機型綜合繼保裝置。具有功能全、體積小、防護等級高、安全可靠等特點，屬當前國際先進產品。