潜水排污泵站集水池设计

【摘要】潜水排污泵泵站简化了地下结构，降低了泵站的工程造价，应用广泛。本文介绍了泵站集水池的设计，包括集水池尺寸的确定，有效容积的确定以及平面布置。 
【关键词】集水池 尺寸 有效容积 平面布置 
　　潜水排污泵站的集水池是安装水泵、动力机、电气设备及其他辅助设备的建筑物，其作用是为机电设备提供良好的工作条件。合理的设计，对发挥设备功能、节省投资、延长设备使用寿命和高效运行都具有重要意义。 
　　潜水排污泵站相对传统干式泵站简化了地下结构，减少了地面建筑，降低了泵站的工程造价。 
　　1.集水池的尺寸确定 
　　集水池也是潜水泵安装的井室，应满足设备安装、检修及运行的要求。集水池宽度由水泵组并列横向尺寸确定。集水池长度可根据机组轴向尺寸，机组之间和机组与墙体之间的间距，以及排污泵检修尺寸确定。集水池最低水位需考虑水泵的最低水位，水泵运行时必须控制淹没深度不得低于最低水位，以免产生气蚀现象及水泵升温烧毁电机。集水池最高水位按进水管设计充满度的水位。 
　　2.集水池有效容积的确定 
　　集水池有效水深为最高水位与最低水位之差。有效容积为有效水深乘以集水池面积。 
　　集水池容积要满足水工布置、潜水排污泵吸水管的安装要求，在及时将来水抽走和避免水泵起闭频繁的基础上，尽量减小池容，以减低费用和减少污物在池内淤积和腐化。 
　　集水池容积的确定与水泵抽水量密切相关。水泵最大抽水量等于流入泵站的最大时流量。当来水流量较小时，水泵处于间歇工作状态，集水池容积由每小时开动水泵的次数控制。集水池储满污水（水位达到池中最高水位）才开动水泵，抽空时（水位达到池中最低水位）立即停泵。如果集水池有效容积太小，则水泵运行时间过短，每小时水泵开动次数过于频繁，对电机和水泵都不利。《室外给排水设计规范》规定：水泵机组自动控制时，每小时开动水泵不超过6次。 
　　集水池的容积为V（m?），在短时间内流入集水池的流量几乎不变为q（m?/h）。污水充满集水池的时间 
　　t1=V/q 小时 
　　当集水池充满，立即开动水泵，经过t2小时后，集水池被抽空，水泵停泵。在水泵抽水过程中水泵平均抽水量为Q1，先研究一台水泵工作时间 
　　t2=V/（Q1-q） 小时 
　　所以，工作循环时间T= t1+ t2=V/q+V/（Q1-q） 小时 
　　如限定一小时内水泵开动次数不超过n次，则T=1/n，带入上式， 
　　V=q（（Q1-q）/（nQ1） 
　　当q= Q1/2时，V取最大值，此时V= Q1/（4n） 
　　Q1-一台水泵在集水池最高水位与最低水位之间工作的平均抽水量（m?/h）； 
　　n-限定一小时内水泵最多的开动次数。 
　　当污水流量比较大时，可能是两台或三台水泵并联工作。当污水流量较小时，可开动一台水泵连续工作，另一台水泵间歇工作。当污水流量更小时，则只开动一台水泵间歇工作。 
　　设污水流量为q，一台水泵单独工作时抽水量为Q1，两天水泵并联工作时总抽水量为Q2 ，现求一台水泵连续工作另一台水泵间歇工作地参加并联工作时，间歇工作的水泵每小时开动次数n，所需的集水池容积 
　　V= （Q2- Q1）/ （4n） 
　　如果污水流量最大时三台水泵并联工作，当开动两台水泵连续工作，一台水泵间歇工作时，所需集水池的有效容积为 
　　V= （Q3- Q2）/ （4n） 
　　如果间歇工作的水泵为最大型号，或者各台水泵均为同型号的水泵，则必有 
　　两台并联水泵的总抽水量一定不大于一台同型水泵或者大型水泵单独工作时抽水量的两倍。 
　　所以集水池的有效容积则可按V= Q1/（4n）计算 
　　3.集水池平面布置 
　　集水池的布置，应考虑水泵吸水的水力条件，减少滞流和涡流，以保证水泵正常运行。 
　　泵的吸水管或叶轮应有足够的淹没深度，防止空气吸入或者形成涡流时吸入空气。 
　　水泵的吸入喇叭口应与池底保持应有的距离。 
　　水流应均匀顺畅无漩涡的流进水泵吸水管口。每台水泵进水水流条件基本相同，水流不要突然扩大或改变方向。 
　　集水池进口流速和水泵吸入口处的流速尽可能缓慢。 
　　为防止进水管的水直接冲入泵房集水窝，将气泡带入水中，产生气蚀。根据进水情况应设配水区或扩散角，保证水流均匀，稳定。 
　　4.附属建筑物及其他注意事项 
　　（1）潜水泵及阀门上方设吊装孔，孔上加盖板。在泵室设置手动或电动起吊葫芦，便于设备的安装及检修。建筑物的净高应考虑设备起吊的需要，至少在4.0m。 
　　（2）集水池池盖应密封，并设通气管系；室内有敞开的集水池时应设强制通风装置。 
　　（3）集水池应设置水位指示装置，必要时应设置超警戒水位报警装置，将信号引至物业管理中心。 
　　（4）集水池清池排空设施：集水池一般设有污泥斗，池底作成不小于0.01的斜坡，坡向污泥斗。从平台到池底，应设供上下用之扶梯。平台上应有供吊泥用的梁勾、滑车。 
　　（5）为方便值班人员的生活需要，值班室加设厕所。如果场地允许，可加设休息间。 
　　（6）位于居民区和重要地段的污水泵站应设置除臭装置。 
　　总之，中小型潜水排污泵站在市政上运用普遍，其结构紧凑、占地面积小。潜水排污泵由于潜入液下工作，因此可直接安装于污水池内，无需建造专门的泵房用来安装泵及机，可以节省大量的土地及基建费用。与传统干式污水泵站相比其优势非常明显，设计时应详细了解最新的设备性能、同类泵站使用者的经验、有关设计规范要求等，努力使设计作品达到经济效益、社会效益、环境效益的最佳结合。 
　　参考文献 
　　[1]给水排水设计手册（第5册，城镇排水）（第二版）[M].北京： 中国建筑工业出版社，2004. 
　　[2] GB50014-2006，室外排水设计规范[S]. 
　　[3].GB50265-2010，泵站设计规范 
　　[4].姜乃昌，水泵及泵站（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，1998：2