城市污水处理系统中一体化泵站设计及智能化研究

赵 超

（上海京瑞实业有限公司，上海 201203）

当前，随着水资源缺乏和水环境污染问题的愈演愈烈，人们逐渐认识到了水资源的重要性，随之也越来越关注城市的污水处理问题。但由于城市污水的处理难度越来越大，所以要实现对城市污水的高质高效处理，一体化泵站的合理应用就显得尤为重要。而科学合理分析一体化泵站智能设计在城市污水处理系统中的具体应用，对于城市污水处理系统的整体发展具有重要意义[1]。

1 一体化泵站简述

一体化泵站的设计构想是让水源从水泵处获得足够势能，从而使污水处理工作的效率得以大幅度提升。目前，国内应用此类泵站已达十年之久，其技术运用已达到相当成熟的地步。经实践检验和科研人员研究发现，其技术潜力仍有提升空间，因此，相关生产企业也可以投入时间和资金，持续进行研发，以提升一体化泵站的技术含量和系统的整体运行效能，争取把城镇污水处理能力提高到一个新的水平，同时还城市居民和生态环境一个清洁的水环境。

2 一体化泵站技术的应用原理

在城市污水处理系统中进行泵站一体化设计，主要包括：水泵和井筒，水网以及传感器和管理控制系统。全部泵站的配套设施和构件先由生产厂家在车间内部完成生产，再向相关企业提供成品件，然后由采购人员直接采购运抵施工现场，最后经作业人员拼装完成；其作业过程从设计到最后完成，流程操作简便易行，且投入运行后也会立刻呈现出良好的性能和运行状态[2-4]。

城市污水系统将一体化泵站设计引入城市污水处理规划，其技术原理与污水净化原理非常接近，但应用过程细究起来仍发现存在一定程度的差别。一体化泵站设计的技术原理主要如下：

（1）混拌：这是处理城市污水的第一步，是把适量混凝剂投入污水，立即开始搅拌，观测有汞花类物质出现在污水中时，即标志着混拌作业结束；

（2）积淀：经混拌的污水向积淀池排放，此时技术人员应认真观测，在全部杂质沉入池底和水体产生明显分离时，就标志着积淀完成，然后及时清除积淀池内积淀的杂质，留下干净水体；

（3）滤清：这时干净水体向滤池排放，实现反复多次的过滤过程，直到滤掉全部有毒有害物质和污浊物，使水体变得清澈见底，即结束滤清过程；

（4）消毒：该过程是对清洁水体实施消毒作业，最后测试水体中的有毒有害物质已达到符合排放标准，即标志着消毒作业结束，而达标水体投入循环再利用。

3 一体化泵站在城市污水处理系统中的应用特性

当前，我国积极推进和倡导的城镇化建设战略决策，极大地推动了城市的人口和整体规模迅速增加，且大量的外来务工人员和农村剩余劳动力涌入城市，同时，工业生产规模随着制造业的兴起也在不断扩大。在此背景下，工业生产和居民生活的污水排放量成倍增长，所以，对城市污水进行有效处理已成为城市管理决策部门工作的当务之急[5]。

通过分析国内目前城市污水处理的行业现状可以看出，各个城市的水生态环境都存在着不同程度的污染现象，很难找到一个完全没有被污染的城市供水体系。而部分城市本就属于缺水型城市，水资源严重匮乏，若污水处理再得不到有效处理，将会造成大量可回收再利用的宝贵水资源流失，这样就会加剧城市的缺水程度。此时，污水处理一体化泵站技术应运而生，其规划设计是城市污水处理的先进技术类型之一。

一体化泵站有着较强的污水处理功能，而且，在城市污水经过处理后，既可以直接实现达标排放，又可以为城市周边以及农业灌溉提供用水，还适用于城市污水的长距离输送和雨水处理，其主要技术特点如下：

（1）作业流程简单，可在较短时间完成作业周期，无需太多的现场作业内容，且所有设施和构件都是直接由生产厂家提供成品件购进，并进行现场组装，所以作业过程不会危害周边的环境和生态；

（2）工程造价低廉，主要是指在成本开支方面与普通泵站相比，可实现总成本开支20%幅度的缩减，极大缓解了企业资金紧张的问题；

（3）这种泵站的管控系统主要是采用信息技术进行设计，其操作流程实现了集成化，既节省了大量的人力资源成本，又可以有效防止危害人身安全的事故发生；

（4）这种泵站的控制系统是由生产厂家提前在内部完成质量性能测试，所以，施工现场的安装使用只需要再经过稍微调试即可投入运行，操作过程方便快捷，系统具有很好的安全稳定性，并且，系统的整体技术与以往的传统方式相比，优势相当明显。

4 城市污水处理系统中一体化泵站的智能设计

飞力树脂混凝土预制泵站采用了一体化智能设计，取代了传统的混凝土普通泵站形式，其筒体特制材质是多层复合材料，内外层是玻璃钢纤维，加工技术极为精密，中间是不饱和树脂，有石英材质粒料和无机填充材料，有非常均匀的壁厚，筒体成型工艺先进，整体性能优良[6]。飞力树脂混凝土预制泵站的设计方式是模块化形式，成品性能质量都很优异，筒体属于刚性性质，其强度和刚度等级都极高；整体结构非常安全稳定，材料厚度和成品重量尽量简约化；以沉井形式实施安装作业，作业过程方便快捷，省略基坑开挖和围护结构作业，作业现场不产生噪音和粉尘污染。由于是直接购进成品构件完成安装，所以无需现场浇筑，安装周期很短且成本低廉，这对于相关企业控制成本费用非常有利。一体化泵站的结构如图1、图2所示。

图1 一体化泵站整体结构示意图

图2 一体化泵站内部结构透视图

4.1 一体化泵站的工艺设计

4.1.1 外壳设计

市面通行的顶盖检修的焊接作业多采用铝纹板，规格型号及技术应用没有统一标准，相关适用配件很难找到。而飞力TOP3的顶盖设计采用全新形式，生产过程为标准化管理，成型工艺先进，质强体轻，操作简便易行，外观表面采用防滑的凹凸铸造工艺，排风管道实施内置，外观设计合理且相当简洁，与周边环境浑然一体。

4.1.2 高效污水处理技术

（1）创新体验：飞力污水泵N泵N技术作为一种创新技术对于提升城市污水处理工作的效率具有重要意义，给污水泵从自清洁设计到高效率的持续输出带来了全新的快捷体验，同时，系统运行成本大幅缩减；

（2）模块选择：有特殊性的污水处理模块，其中，标准铸铁材质的模块更适用；而高铬铸铁材质的叶轮模块更适宜强腐蚀性的污水处理；切碎器模块有助于对污水中的较长物质进行破碎；

（3）可靠运行：一体化泵站的所有选择模块可全部高效可靠运行，且操作过程结合了方便快捷地转换切换模块形式，从而可确保以合理形式维系安全运行[7]。

4.1.3 专业配件

（1）专业阀门井：飞力TOP3泵站设计有系统自清洁功能，无需担心沉积现象；系统附件的质量性能都保证可靠；预制的阀门井都是根据一体化泵站的针对性设计；系统运维人员的所有维护保养作业从始至终都不用进入泵站内部，不会出现安全事故；排水口设计在井底，免受积水困扰；

（2）斜装出水连接紧密和契合度很高：飞力斜装出水连接是独有的专利技术，其设计对象主要是针对那种坡度较大，但越到底部越小的泵站底座形式，非常有利于完成系统的自清洁，泵站出水连接从此再无杂物堆积；

（3）飞力专有机械自动冲洗阀：能够实现全程清洗自动化，刚启动时完成短时间清洗，沉积物不会沉到水底，悬浮在水中，不用再进行电器元件的额外设置，水力运行持续保持高效率，干态杂物也可泵送出去，泵站从此再无异味。

4.1.4 全变频供水机组

（1）一体化泵站的飞力TOP3配置的赛莱默供水机组技术和性能都很先进，其系统控制是智能化的变频设计，供水过程安全稳定，高效节能；

（2）高效智能专业可靠：增压机组的立式多级泵是最先进的款式，电机配置也很高效，机组整机运行效率非常高，有效降低了机组能耗；

（3）快速响应稳定供水：该系统技术参数设置高度专业化，可确保供水始终保持恒定的水压和稳定的精度控制。

4.2 一体化泵站设计智能化

一体化泵站系统的飞力TOP3供水机组的设计主要包括智能化的通讯控制系统，供水机组，排水和通风排风，而系统管道线路以及阀门系统在内的内容设计已全部纳入集成式的专业预制式设计，且在生产车间完成组装和整机质量性能测试，该系统对于市政工程的给排水，二次供水以及农业绿化灌溉用水等都非常适用[8]。

（1）模块化专业泵站设计：预制泵站供水机组的高效率与超前设计理念实现了泵站的整机交付使用，泵站直径有三个参数类型，分别是4.2 m，3.8 m和3 m。供水机组安装4个，其中3个是正常运行的，另外1个是故障备用的，系统污水处理最大设定额度是640 m3/h，泵站系统其余功能均可提前向生产厂家定制；

（2）占地面积小节约土建：泵站整机设备由预制泵站统一集成，紧凑化设计，省略了土建施工成本；

（3）建造周期短且容易扩容：整机设计装配和性能质量由生产厂家提前制造和测试，安装作业方便快捷，大幅压缩了施工时长，可结合实际情况任意选址，可对管网轻松扩容；

（4）专业控制器智能高效：控制器的研发针对性很强，可满足供水机组对各种运行环境和功能各异的需求适用性，高效电机综合了变频切换与控制算法的技术优势，整机工作效率和安全稳定性非常可靠；

（5）独有功能智慧运行：一体化泵站满足电机绝缘和水泵的实时监测和定期巡检，能对叶轮堵转进行有效防范，能自主判断偶发预警信息，泵站系统智能网络可随时构建；

（6）全面考量运转无忧：监测供电电源，把控冗余液位，满足网络通讯4G技术，可接续传递中控断点，可实时推送预警信息。

5 一体化泵站设计注意事项

（1）布局规划需科学合理，要重点关注排灌结合构造，要融合自动排水和提水，以此对闸站系统进行一体化设计，提升紧凑结构，减少占用土地。

（2）泵站的一体化设计要保证足够扬程，水泵选型依据设计进行，保证达到污水排放要求；如果成本条件允许，水泵构件越新越好，可选用技术运用成熟的水泵类型；试运行阶段的泵型能不用就不用，总体以保证系统运行高效为原则。

（3）设计人员要结合城市污水实际情况和一体化泵站的应用目标确定水泵型号。

（4）最好以正进水形式设计一体化泵站，这样可以使所有水泵都能充足匀称流态进水；现场条件无法正进水的，必须要侧进水；要把水泵和入水口距离尽量延长，同时保证导流顺畅。

（5）在设计一体化泵站的出水口时，要尽量避免出现急转弯，防止壅高和水流速度太快而引发的超强冲击力损伤系统功能。

6 结语

无论是生活还是生产，水资源对于人们的重要性都是不容忽视的。就目前而言，污水处理已成为社会广泛关注的重要问题之一，因此，为了进一步提高城市污水处理的效果和效率，最关键的就是对城市的污水处理系统进行合理优化改进。而目前迫切需要深入研究和创新的工艺是一体化泵站智能设计在城市污水处理系统中的合理应用，这样就可以为城市污水处理项目建设的顺利开展提供助力。