CN113585418B - 一种用于过河的节能一体化污水泵站及运行控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于过河的节能一体化污水泵站及运行控制方法，进水井的底部倾斜布置有泵站底座过流通道，所述进水井的一侧与污水进水管道相连通；所述进水井的内部布置有水泵排水系统；所述泵站底座过流通道竖直连通有竖向出水管道；所述竖向出水管道上连通有用于形成倒虹过河的凹字形倒虹出水管道，所述凹字形倒虹出水管道铺设在河床的底部；所述水泵排水系统与凹字形倒虹出水管道相连通；所述凹字形倒虹出水管道的另一端与出水井相连。通过将泵站与倒虹过河两种方式结合，进而优化污水泵站设计，创造性的提出泵站底部防淤方式并结合一系列运行控制方法。

Description

一种用于过河的节能一体化污水泵站及运行控制方法

技术领域

本发明涉及排污管道技术领域，特别是涉及一种用于过河的节能一体化污水泵站及运行控制方法。

背景技术

随着城市、乡镇、农村水环境整治的逐步开展，越来越多的项目遇到污水管道过河的难题。现有污水过河有泵站提升过河、倒虹过河、加大埋深从河底顺坡过河三种方式。

泵站提升过河：泵站设计按最不利条件考虑，造价高，且运行能耗高。

倒虹过河：目前主流分为2种方式，凹字形过河、一字形过河两种方式。凹字形倒虹，底部易淤积，不易清淤。一字形过河，虽然清淤方便，但加大了埋深，造价较高。也有项目考虑通过提升上游水位来进行清淤，但是对上游管道运维造成较高的压力。

加大埋深从河底顺坡过河：这种方式是较理想的过河方式，但是应用条件较窄。正常情况下，会加大管道下游的埋深，使整个污水管道系统的造价成倍增加。

发明内容

本发明主要目的是提供一种用于过河的节能一体化污水泵站及运行控制方法，通过将泵站与倒虹过河两种方式结合，进而优化污水泵站设计，创造性的提出泵站底部防淤方式并结合一系列运行控制方法，成功实现污水节能过河，并能有效防止淤积，且造价较低。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种用于过河的节能一体化污水泵站，它包括进水井，所述进水井的底部倾斜布置有泵站底座过流通道，所述进水井的一侧与污水进水管道相连通；所述进水井的内部布置有水泵排水系统；所述泵站底座过流通道竖直连通有竖向出水管道；所述竖向出水管道上连通有用于形成倒虹过河的凹字形倒虹出水管道，所述凹字形倒虹出水管道铺设在河床的底部；所述水泵排水系统与凹字形倒虹出水管道相连通；所述凹字形倒虹出水管道的另一端与出水井相连。

所述泵站底座过流通道采用暗孔埋设布置；所述进水井和出水井分别布置在河岸的两侧；所述进水井的内上部设置有操作平台。

所述进水井的底端设置有敞口布置的泵站底座排泥通道，所述泵站底座排泥通道与泵站底座过流通道相连通；且进水井的底部采用斜坡结构，坡度全部斜向泵站底部中心部位。

所述进水井的内部并与污水进水管道相连通的部位设置有用于初步过滤的提篮格栅，所述提篮格栅通过三角格栅支架固定在进水井的内侧壁上；所述三角格栅支架上固定安装有格栅导轨；所述提篮格栅与格栅导轨构成滑动配合。

所述水泵排水系统包括设置在进水井底部的水泵基础，所述水泵基础上通过水泵自耦底座固定安装有水泵；所述水泵的压力出水口安装有竖直水泵压力出水管道，所述竖直水泵压力出水管道通过止回阀和闸阀与L型水泵压力出水管道相连，所述L型水泵压力出水管道的另一端与凹字形倒虹出水管道的水平段相连通。

所述水泵采用自耦安装，所述水泵上连接有水泵吊链，且水泵与水泵导轨构成滑动配合。

所述凹字形倒虹出水管道通过管道软连接接头与竖向出水管道相连，所述凹字形倒虹出水管道的水平段安装有电动阀门；所述电动阀门位于水泵排水系统的L型水泵压力出水管道的连接头之前；所述电动阀门设置在电动阀门检修井内部。

所述竖向出水管道的顶部设置有溢流口；所述出水井内部设置有消能装置，且在出水井上连通有下游污水管道。

根据污水设计规模，选取合适的直径大小的泵站底座过流通道、竖向出水管道和凹字形倒虹出水管道，再经水力计算，计算出总水头损失H，上游的污水进水管道管底标高至少高于下游污水管道管底H；

水泵的功率根据凹字形倒虹出水管道的管道直径来选取，保证凹字形倒虹出水管道管内污水流速达到2~2.5m/s；

进水井的容积按水泵5分钟流量大小确定。

用于过河的节能一体化污水泵站的控制运行方法，包括以下步骤：

共有正常工况、清淤工况和应急工况三种不同的运行工况：

正常工况：

正常运行时属于正常倒虹运行，电动阀门打开，此时由上下游水位提供动力，形成倒虹，上游污水通过污水进水管道，进入提篮格栅，然后进入进水井，依次经泵站底座过流通道、竖向出水管道、凹字形倒虹出水管道和出水井，最终污水进入下游污水管道；

污水中少量杂物被提篮格栅拦截，定期清理栅渣；大部分淤泥沉降至进水井底部，随污水一起经泵站底座过流通道、竖向出水管道和凹字形倒虹出水管道，最终经倒虹系统随污水进入下游污水管道；但是会有少量淤泥沉积至泵站底部以及凹字形倒虹出水管道底部；

清淤工况：

控制系统首先自动关闭电动阀门，然后启动水泵，污水经水泵提升后，经过竖直水泵压力出水管道和L型水泵压力出水管道，压送至凹字形倒虹出水管道，进入出水井，最终污水进入下游污水管道；

泵站底部的淤泥，随着水泵吸水，被吸入水泵，通过竖直水泵压力出水管道、L型水泵压力出水管道和凹字形倒虹出水管道，排至出水井；同时原有泵站内部竖向出水管道中的污水，反向流动冲洗泵站底座过流通道，冲洗淤泥，通过此种方式，泵站内部淤泥可以排出；

此时凹字形倒虹出水管道内污水流速较大，对淤积的淤泥进行冲刷，随着水流带走，最终随污水进入下游污水管道，通过此种方式，凹字形倒虹出水管道管道内淤泥可以排出；

泵站进水井内污水低于最低水位时，水泵停泵，电动阀门打开，切换到正常工况；

应急工况：

在特殊情况时，污水通过泵站中上部的溢流口，经竖向出水管道、凹字形倒虹出水管道，最终形成倒虹，进一步保证泵站运行的安全性。

控制方法：

步骤一，正常运行时，整个泵站采用正常工况运行；

步骤二，当泵站内水位高于污水进水管道管顶标高时，泵站通过控制系统，切换为清淤工况运行；清淤工况运行结束后，自动切换到正常工况，完成泵站、管道清淤；

步骤三，每天凌晨，泵站定时切换为清淤工况，清淤工况运行结束后，自动切换到正常工况，完成泵站、管道日常清淤。

步骤四，特殊应急情况时，泵站内水位达到溢流口，此时泵站自动进入应急工况，并发送报警信息，运维管理人员收到信息后，立即到现场查明原因，排除故障，使泵站进入正常运行工况。

本发明有如下有益效果：

1、本发明通过泵站与倒虹过河两种方式结合，优化污水泵站设计，创造性的提出泵站底部防淤方式并结合一系列运行控制方法，成功实现污水节能过河，并能有效防止淤积，且造价较低。

2、常规泵站系统需要设置大小泵搭配及备用泵，本系统和倒虹系统互为备用，仅设置一台泵。大大减少泵站直径，减少相应配套附件设施，从而减少造价；且无需备用电源设置，仅需一路电源，减少外电接入费用。

3、相对于目前常见的一字形倒虹过河，本系统大大减少过河埋深。仅减少的土建造价就超过新建本系统泵站的费用，且本系统后期运维成本低于倒虹过河。

4、本发明中的泵站系统，设置三种运行模式，日常运行费用极低。

5、本发明污水系统过河时，造价低，施工方便，运行节能，后期运维简单，值得推广。

附图说明

图1为本发明的整体结构过河平面布置图。

图2为本发明的整体结构过河剖视图。

图3为本发明的水泵排水系统俯视图。

图4为本发明的图3中A-A视图。

图5为本发明的图3中B-B视图。

图中：1泵站底座过流通道、2竖向出水管道、3溢流口、4凹字形倒虹出水管道、5管道软连接接头、6电动阀门、7泵站底座排泥通道、8水泵、9水泵基础、10水泵自耦底座、11L型水泵压力出水管道、12止回阀、13闸阀、14水泵导轨、15水泵吊链、16污水进水管道、17提篮格栅、18三角格栅支架、19格栅导轨、20操作平台、21电动阀门检修井、22进水井、23下游污水管道、24出水井、25河床、26河岸、27竖直水泵压力出水管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

如图1-5，一种用于过河的节能一体化污水泵站，它包括进水井22，所述进水井22的底部倾斜布置有泵站底座过流通道1，所述进水井22的一侧与污水进水管道16相连通；所述进水井22的内部布置有水泵排水系统；所述泵站底座过流通道1竖直连通有竖向出水管道2；所述竖向出水管道2上连通有用于形成倒虹过河的凹字形倒虹出水管道4，所述凹字形倒虹出水管道4铺设在河床25的底部；所述水泵排水系统与凹字形倒虹出水管道4相连通；所述凹字形倒虹出水管道4的另一端与出水井24相连。本发明通过将泵站与倒虹过河两种方式结合，进而优化污水泵站设计，创造性的提出泵站底部防淤方式并结合一系列运行控制方法，成功实现污水节能过河，并能有效防止淤积，且造价较低。

进一步的，所述泵站底座过流通道1采用暗孔埋设布置；所述进水井22和出水井24分别布置在河岸26的两侧；所述进水井22的内上部设置有操作平台20。通过采用上述的布置方式，能够有效的实现污水泵站的过河。相对于目前常见的一字形倒虹过河，本系统大大减少过河埋深。仅减少的土建造价就超过新建本系统泵站的费用，且本系统后期运维成本低于倒虹过河。

进一步的，所述进水井22的底端设置有敞口布置的泵站底座排泥通道7，所述泵站底座排泥通道7与泵站底座过流通道1相连通；且进水井22的底部采用斜坡结构，坡度全部斜向泵站底部中心部位。通过采用上述的斜坡布置方式，能够起到有效的收集淤泥的目的。

进一步的，所述进水井22的内部并与污水进水管道16相连通的部位设置有用于初步过滤的提篮格栅17，所述提篮格栅17通过三角格栅支架18固定在进水井22的内侧壁上；所述三角格栅支架18上固定安装有格栅导轨19；所述提篮格栅17与格栅导轨19构成滑动配合。通过上述的提篮格栅17能够用于对污水进行初步过滤的目的。

进一步的，所述水泵排水系统包括设置在进水井22底部的水泵基础9，所述水泵基础9上通过水泵自耦底座10固定安装有水泵8；所述水泵8的压力出水口安装有竖直水泵压力出水管道27，所述竖直水泵压力出水管道27通过止回阀12和闸阀13与L型水泵压力出水管道11相连，所述L型水泵压力出水管道11的另一端与凹字形倒虹出水管道4的水平段相连通。通过水泵排水系统能够通过电动的方式实现排水，并能够起到冲淤的目的。工作过程中，控制系统首先自动关闭电动阀门6，然后启动水泵8，污水经水泵8提升后，经过竖直水泵压力出水管道27和L型水泵压力出水管道11，压送至凹字形倒虹出水管道4，进入出水井24，最终污水进入下游污水管道23。

进一步的，所述水泵8采用自耦安装，所述水泵8上连接有水泵吊链15，且水泵8与水泵导轨14构成滑动配合。通过采用上述的安装方式，便于后续对水泵进行检修和安装。

进一步的，所述凹字形倒虹出水管道4通过管道软连接接头5与竖向出水管道2相连，所述凹字形倒虹出水管道4的水平段安装有电动阀门6；所述电动阀门6位于水泵排水系统的L型水泵压力出水管道11的连接头之前；所述电动阀门6设置在电动阀门检修井21内部。通过上述的电动阀门6的安装布置方式，保证了整个泵站能够在虹吸和电动两者之间进行功能切换。

进一步的，所述竖向出水管道2的顶部设置有溢流口3；所述出水井24内部设置有消能装置，且在出水井24上连通有下游污水管道23。通过上述的溢流口3能够保证在紧急情况下的排水作业。

进一步的，根据污水设计规模，选取合适的直径大小的泵站底座过流通道1、竖向出水管道2和凹字形倒虹出水管道4，再经水力计算，计算出总水头损失H，上游的污水进水管道16管底标高至少高于下游污水管道管底H；通过上述的布置方式，保证了能够形成虹吸。

进一步的，水泵8的功率根据凹字形倒虹出水管道4的管道直径来选取，保证凹字形倒虹出水管道4管内污水流速达到2~2.5m/s；通过上述的流速控制保证了起到冲淤的效果。

进一步的，进水井22的容积按水泵85分钟流量大小确定。通过上述的容积保证了其集水效果。

实施例2：

用于过河的节能一体化污水泵站的控制运行方法，包括以下步骤：

共有正常工况、清淤工况和应急工况三种不同的运行工况：

正常工况：

正常运行时属于正常倒虹运行，电动阀门6打开，此时由上下游水位提供动力，形成倒虹，上游污水通过污水进水管道16，进入提篮格栅17，然后进入进水井22，依次经泵站底座过流通道1、竖向出水管道2、凹字形倒虹出水管道4和出水井，最终污水进入下游污水管道23；

污水中少量杂物被提篮格栅17拦截，定期清理栅渣；大部分淤泥沉降至进水井22底部，随污水一起经泵站底座过流通道1、竖向出水管道2和凹字形倒虹出水管道4，最终经倒虹系统随污水进入下游污水管道23；但是会有少量淤泥沉积至泵站底部以及凹字形倒虹出水管道4底部；

清淤工况：

控制系统首先自动关闭电动阀门6，然后启动水泵8，污水经水泵8提升后，经过竖直水泵压力出水管道27和L型水泵压力出水管道11，压送至凹字形倒虹出水管道4，进入出水井24，最终污水进入下游污水管道23；

泵站底部的淤泥，随着水泵8吸水，被吸入水泵8，通过竖直水泵压力出水管道27、L型水泵压力出水管道11和凹字形倒虹出水管道4，排至出水井；同时原有泵站内部竖向出水管道2中的污水，反向流动冲洗泵站底座过流通道1，冲洗淤泥，通过此种方式，泵站内部淤泥可以排出；

此时凹字形倒虹出水管道4内污水流速较大，对淤积的淤泥进行冲刷，随着水流带走，最终随污水进入下游污水管道23，通过此种方式，凹字形倒虹出水管道4管道内淤泥可以排出；

泵站进水井22内污水低于最低水位时，水泵8停泵，电动阀门6打开，切换到正常工况；

应急工况：

在特殊情况时，污水通过泵站中上部的溢流口3，经竖向出水管道2、凹字形倒虹出水管道4，最终形成倒虹，进一步保证泵站运行的安全性。

控制方法：

步骤一，正常运行时，整个泵站采用正常工况运行；

步骤二，当泵站内水位高于污水进水管道16管顶标高时，泵站通过控制系统，切换为清淤工况运行；清淤工况运行结束后，自动切换到正常工况，完成泵站、管道清淤；

步骤三，每天凌晨，泵站定时切换为清淤工况，清淤工况运行结束后，自动切换到正常工况，完成泵站、管道日常清淤。

步骤四，特殊应急情况时，泵站内水位达到溢流口3，此时泵站自动进入应急工况，并发送报警信息，运维管理人员收到信息后，立即到现场查明原因，排除故障，使泵站进入正常运行工况。

Claims (3)

1.一种用于过河的节能一体化污水泵站，其特征在于：它包括进水井（22），所述进水井（22）的底部倾斜布置有泵站底座过流通道（1），所述进水井（22）的一侧与污水进水管道（16）相连通；所述进水井（22）的内部布置有水泵排水系统；所述泵站底座过流通道（1）竖直连通有竖向出水管道（2）；所述竖向出水管道（2）上连通有用于形成倒虹过河的凹字形倒虹出水管道（4），所述凹字形倒虹出水管道（4）铺设在河床（25）的底部；所述水泵排水系统与凹字形倒虹出水管道（4）相连通；所述凹字形倒虹出水管道（4）的另一端与出水井（24）相连；

所述泵站底座过流通道（1）采用暗孔埋设布置；所述进水井（22）和出水井（24）分别布置在河岸（26）的两侧；所述进水井（22）的内上部设置有操作平台（20）；

所述进水井（22）的底端设置有敞口布置的泵站底座排泥通道（7），所述泵站底座排泥通道（7）与泵站底座过流通道（1）相连通；且进水井（22）的底部采用斜坡结构，坡度全部斜向泵站底部中心部位；

所述进水井（22）的内部并与污水进水管道（16）相连通的部位设置有用于初步过滤的提篮格栅（17），所述提篮格栅（17）通过三角格栅支架（18）固定在进水井（22）的内侧壁上；所述三角格栅支架（18）上固定安装有格栅导轨（19）；所述提篮格栅（17）与格栅导轨（19）构成滑动配合；

所述水泵排水系统包括设置在进水井（22）底部的水泵基础（9），所述水泵基础（9）上通过水泵自耦底座（10）固定安装有水泵（8）；所述水泵（8）的压力出水口安装有竖直水泵压力出水管道（27），所述竖直水泵压力出水管道（27）通过止回阀（12）和闸阀（13）与L型水泵压力出水管道（11）相连，所述L型水泵压力出水管道（11）的另一端与凹字形倒虹出水管道（4）的水平段相连通；

所述水泵（8）采用自耦安装，所述水泵（8）上连接有水泵吊链（15），且水泵（8）与水泵导轨（14）构成滑动配合；

所述凹字形倒虹出水管道（4）通过管道软连接接头（5）与竖向出水管道（2）相连，所述凹字形倒虹出水管道（4）的水平段安装有电动阀门（6）；所述电动阀门（6）位于水泵排水系统的L型水泵压力出水管道（11）的连接头之前；所述电动阀门（6）设置在电动阀门检修井（21）内部；

所述竖向出水管道（2）的顶部设置有溢流口（3）；所述出水井（24）内部设置有消能装置，且在出水井（24）上连通有下游污水管道（23）。

2.根据权利要求1所述一种用于过河的节能一体化污水泵站，其特征在于：根据污水设计规模，选取合适的直径大小的泵站底座过流通道（1）、竖向出水管道（2）和凹字形倒虹出水管道（4），再经水力计算，计算出总水头损失H，上游的污水进水管道（16）管底标高至少高于下游污水管道管底H；

水泵（8）的功率根据凹字形倒虹出水管道（4）的管道直径来选取，保证凹字形倒虹出水管道（4）管内污水流速达到2~2.5m/s；

进水井（22）的容积按水泵（8）5分钟流量大小确定。

3.权利要求1-2任意一项所述用于过河的节能一体化污水泵站的控制运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

共有正常工况、清淤工况和应急工况三种不同的运行工况：

正常工况：

正常运行时属于正常倒虹运行，电动阀门（6）打开，此时由上下游水位提供动力，形成倒虹，上游污水通过污水进水管道（16），进入提篮格栅（17），然后进入进水井（22），依次经泵站底座过流通道（1）、竖向出水管道（2）、凹字形倒虹出水管道（4）和出水井，最终污水进入下游污水管道（23）；

污水中少量杂物被提篮格栅（17）拦截，定期清理栅渣；大部分淤泥沉降至进水井（22）底部，随污水一起经泵站底座过流通道（1）、竖向出水管道（2）和凹字形倒虹出水管道（4），最终经倒虹系统随污水进入下游污水管道（23）；但是会有少量淤泥沉积至泵站底部以及凹字形倒虹出水管道（4）底部；

清淤工况：

控制系统首先自动关闭电动阀门（6），然后启动水泵（8），污水经水泵（8）提升后，经过竖直水泵压力出水管道（27）和L型水泵压力出水管道（11），压送至凹字形倒虹出水管道（4），进入出水井（24），最终污水进入下游污水管道（23）；

泵站底部的淤泥，随着水泵（8）吸水，被吸入水泵（8），通过竖直水泵压力出水管道（27）、L型水泵压力出水管道（11）和凹字形倒虹出水管道（4），排至出水井；同时原有泵站内部竖向出水管道（2）中的污水，反向流动冲洗泵站底座过流通道（1），冲洗淤泥，通过此种方式，泵站内部淤泥可以排出；

此时凹字形倒虹出水管道（4）内污水流速较大，对淤积的淤泥进行冲刷，随着水流带走，最终随污水进入下游污水管道（23），通过此种方式，凹字形倒虹出水管道（4）管道内淤泥可以排出；

泵站进水井（22）内污水低于最低水位时，水泵（8）停泵，电动阀门（6）打开，切换到正常工况；

应急工况：

在特殊情况时，污水通过泵站中上部的溢流口（3），经竖向出水管道（2）、凹字形倒虹出水管道（4），最终形成倒虹，进一步保证泵站运行的安全性；

控制方法：

步骤一，正常运行时，整个泵站采用正常工况运行；

步骤二，当泵站内水位高于污水进水管道（16）管顶标高时，泵站通过控制系统，切换为清淤工况运行；清淤工况运行结束后，自动切换到正常工况，完成泵站、管道清淤；

步骤三，每天凌晨，泵站定时切换为清淤工况，清淤工况运行结束后，自动切换到正常工况，完成泵站、管道日常清淤；

步骤四，特殊应急情况时，泵站内水位达到溢流口（3），此时泵站自动进入应急工况，并发送报警信息，运维管理人员收到信息后，立即到现场查明原因，排除故障，使泵站进入正常运行工况。

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