上海市污水治理二期工程簡介

張辰 雷震珊 俞士靜 徐國鋒 胡嘉娣 曹晶

(上海市政工程設(shè)計(jì)研究院)

　　摘要：本文簡要介紹了上海市污水治理二期工程中部分截流系統(tǒng)、過江倒虹管、污水輸送總管、連接管、中途泵站、出口泵站的設(shè)計(jì)內(nèi)容，著重介紹了設(shè)計(jì)中采用的新工藝、新技術(shù)、新材料和新設(shè)備。
　　關(guān)鍵詞：管道 泵站 頂管 截流系統(tǒng)

1．工程概述

　　上海市污水治理二期工程為世界銀行貸款項(xiàng)目，工程主要解決黃浦江上游吳涇、閔行、徐匯、盧灣地區(qū)及浦東新區(qū)的部分污水。徐匯、盧灣的合流污水經(jīng)截流后過黃浦江，經(jīng)泵站提升后與吳涇、閔行及浦東新區(qū)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(jīng)預(yù)處理廠處理后深水排放。
　　工程總服務(wù)面積271.7km²，服務(wù)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。
　　工程主要內(nèi)容包括浦西(含吳涇、閔行地區(qū))截流設(shè)施、截流干管、黃浦江倒虹管、浦東總管(南線和中線)、連接管、浦東收集管、中途泵站、預(yù)處理廠、出口泵站、排放管及中央監(jiān)控系統(tǒng)。上海市政工程設(shè)計(jì)究院主要承擔(dān)浦西截流系統(tǒng)(不包括吳涇、閔行地區(qū))、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。
　　南線總管為3.3×3.3m的雙孔箱涵，部分為壓力管，部分為重力管，連接管為2.7×2.7m的單孔箱涵及直徑3.6m的PCCP管，為壓力管，總長約22km，在壓力管中合理設(shè)置了透氣井的數(shù)量。SA泵站位于黃浦江邊，規(guī)模為18.43m³/s，是污水治理二期工程中最深的泵站(沉井深24.5m)。SB泵站位于康橋工業(yè)區(qū)西側(cè)，規(guī)模為31.28m³/s。是污水治理二期規(guī)模最大，沉井直徑最大的泵站(沉井外徑52.4m)。二座中途泵站均采用前池整流技術(shù)、肘形管進(jìn)水方式及變頻調(diào)速泵。出口泵站位于長江邊，規(guī)模為29.67m³/s，首次采用抽芯式變?nèi)~輪調(diào)節(jié)泵。工程投產(chǎn)后連續(xù)運(yùn)行二年，情況良好，運(yùn)行正常。

2．浦東總管(南線)簡介

2.1 管道走向
　　浦西截流污水在龍華機(jī)場過江后，進(jìn)入SA泵站。經(jīng)提升后采用壓力管的形式沿耀華支路、濟(jì)陽路南下至外環(huán)線，與南支線(吳涇、閔行的污水)匯合，設(shè)交匯井一座，交匯井后采用重力管，沿外環(huán)線由西向東敷設(shè)，在穿越同汾涇、接納楊高南路的污水后進(jìn)入SB泵站。經(jīng)提升后采用壓力管的形式繼續(xù)沿外環(huán)線由西向東，至規(guī)劃建平路后向北，近期通過規(guī)劃建平路連接管接入中線，然后沿龍東路接納浦東新區(qū)污水，經(jīng)M₂泵站提升后壓力輸送至白龍污水處理廠處理后經(jīng)出口泵站提升后，通過排放管排入長江。外環(huán)線、建平路處留有接口，遠(yuǎn)期進(jìn)南線C泵站。連接管作為南線與中線的連通用。
　　浦東總管由四部分組成：南線總管為雙孔箱涵2.4×2.4m至3.3×3.3m，長約14.5km；連接管，一部分為單孔箱涵3.3×3.3m，長約3.2km，一部分為φ3600PCCP管，長約3.9km；南支線總管為單孔箱涵2.7×2.7m，長約2.3km；中線總管為雙孔箱涵2.8×2.8m至3.2×3.2m，長約16.6km。其中南線總管及連接管為本院設(shè)計(jì)。
2.2 工程特點(diǎn)及創(chuàng)新
　　根據(jù)系統(tǒng)總體計(jì)算要求，對箱涵的過水?dāng)嗝孢M(jìn)行了經(jīng)濟(jì)上、技術(shù)上的比較，使最后確定的斷面設(shè)計(jì)在水力條件和工程量方面均為最佳。根據(jù)沿線不同內(nèi)外壓力值進(jìn)行分段配筋，設(shè)計(jì)了近40個斷面，對各斷面又進(jìn)行分離式配筋。節(jié)省土建投資。
　　在國內(nèi)長距離輸送箱涵設(shè)計(jì)中，首次運(yùn)用了自動排氣閥這一新技術(shù)、新材料，以達(dá)到良好的排氣效果，并使今后的運(yùn)行管理更方便，屬國內(nèi)首次運(yùn)用。
　　在SSI/2.4標(biāo)中，首次運(yùn)用了目前先進(jìn)的管道材料PCCP管，既減小了管道粗糙系數(shù)，又給施工帶來了方便，縮短了施工周期，屬國內(nèi)首次運(yùn)用。本次技術(shù)獲99年市政局科技進(jìn)步一等獎。市科技進(jìn)步三等獎。
　　頂管倒虹井的設(shè)計(jì)，首次采用了流槽，避免了因突放、突縮造成過大的局部損失，減少局部水頭損失，降低泵站運(yùn)行費(fèi)用。另外，在長距離頂管設(shè)計(jì)中充分考慮施工因素，給予1.0%~2.0%的坡度，便于施工排水。
　　壓力輸送箱涵的設(shè)計(jì)，既考慮能夠避讓其它公用管線，又要盡量減小箱涵的埋深，減少工程投資。經(jīng)廣泛的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較和研究，確定為覆土2.0m，達(dá)到最理想的結(jié)果。
　　倒虹管設(shè)計(jì)，考慮了可能會引起的沉砂現(xiàn)象，故倒虹管尺寸適當(dāng)縮小，以控制倒虹管內(nèi)的流速，防止沉砂。
　　在箱涵接口變形縫的設(shè)計(jì)上經(jīng)過了多次反復(fù)研究，設(shè)計(jì)了上、下企口式的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，能在兩側(cè)箱涵存在不均勻沉降的條件下限制其相對變位。對于變形縫的材料，采用了新型的鋼板橡膠止水帶、填縫均選用了新材料。建成后經(jīng)沉降觀測，發(fā)現(xiàn)在前后箱涵段存在不均勻沉降的情況下，接口仍能咬住不錯位。經(jīng)全線進(jìn)行變形縫接口試驗(yàn)，情況良好，無滲漏。
　　對檢查井人孔及壓力蓋板選用了船艦上的模式進(jìn)行專門設(shè)計(jì)，方便使用，效果良好。
　　設(shè)計(jì)了過河、過道路的雙頂管，直徑從φ2400～φ3500。對大口徑高壓管進(jìn)行了專門加強(qiáng)設(shè)計(jì)。對于雙管頂管的間距控制進(jìn)行新的嘗試，得到成功。

3．SA泵站簡介

3.1 泵站概況
　　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(zhèn)、蒲匯塘六個排水系統(tǒng)的合流污水。從工程的前期設(shè)計(jì)、初步設(shè)計(jì)、標(biāo)書編制以及施工圖設(shè)計(jì)均由上海市政工程設(shè)計(jì)研究院承擔(dān)。經(jīng)過施工招投標(biāo)SA泵站施工分別由上海機(jī)械工程成套總公司承建機(jī)電設(shè)備的采購、安裝，由上海隧道股份有限公司承建泵站的土建結(jié)構(gòu)部分。
　　 上海市污水治理二期工程可行性研究報(bào)告于1995年1月編制完成。1996年5月完成上海市污水治理二期工程初步設(shè)計(jì)。1997年開始招標(biāo)書的設(shè)計(jì)。1998年在標(biāo)書優(yōu)化的基礎(chǔ)上完成施工圖的設(shè)計(jì)，并進(jìn)入施工階段。1999年底竣工通水。
3.2 泵站總體設(shè)計(jì)
3.2.1 泵站位置
　　SA泵站位于上海市浦東耀華支路西側(cè)、黃浦江邊，與龍華機(jī)場隔江相望。輸送浦西截流污水的黃浦江倒虹管浦東工作井位于泵站內(nèi)，泵站占地約1.04公頃。
3.2.2 設(shè)計(jì)參數(shù)
　　來自浦西魯班路、肇嘉浜、小木橋、宛平、龍公元、蒲匯塘六個排水系統(tǒng)的合流污水，經(jīng)二根φ2200mm虹管過黃浦江后，進(jìn)入SA泵站。
　　 (1) SA泵站設(shè)計(jì)流量為：
　　 遠(yuǎn)期雨季高峰流量 18.43m³/s
　　 遠(yuǎn)期平均旱流量 6.10m³/s
　　 遠(yuǎn)期高峰旱流量 7.93m³/s
　　 遠(yuǎn)期低峰旱流量 3.66m³/s
　　 近期平均旱流量 3.75m³/s
　　 近期高峰旱流量 4.88m³/s
　　 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)。
　　 (2) 設(shè)計(jì)揚(yáng)程：遠(yuǎn)期總揚(yáng)程為18.80m，近期揚(yáng)程為12.10m～7.00m。
3.2.3 泵站總體布置及主要設(shè)備
　　SA泵站總平面布置詳見附圖，主要構(gòu)筑物有：主泵房、高位井及35kV變配電所，泵站進(jìn)水管來自黃浦江倒虹管浦東工作井，進(jìn)入主泵房沉井時為二根φ2700mm的頂管。
　　 主泵房地面以下是外徑φ47.4m圓沉井，沉井中隔墻將泵房分隔前后二部分。前面是前池，由隔墻分成對稱布置的二格，二格前池通過2700×2700mm旁通管相通；后面是水泵工作室，由上而下分別是水泵層、檢修層、電機(jī)層和地面層，泵房深24.5m。為實(shí)現(xiàn)對水泵后管路的控制，在每臺泵的φ1600出水管上安裝一臺液壓主泵閥。泵房輸助水系統(tǒng)共設(shè)二套，每套負(fù)責(zé)三臺泵，由生產(chǎn)水箱、冷卻塔、循環(huán)水泵組成，用于水泵、電機(jī)的軸承冷卻水及水泵密封水，其中冷卻水回用，密封水排至泵房集水坑。
　　 主泵房地面層分為二部分，前池上方為泵站車庫和綜合樓，水泵間上方為泵房附屬建筑物，內(nèi)設(shè)跨度為13.5m的橋式起重機(jī)一臺，起重量20t/5t，用于水泵及電動機(jī)的安裝維修。泵房內(nèi)設(shè)高壓配電間、低壓配電間、變頻器室、控制室、值班室等。為泵房管理人員和其他人員進(jìn)出泵房各層，設(shè)客運(yùn)電梯一臺。
　　 水泵出水通過出水管進(jìn)入高位井，高位井位于主泵房的東側(cè)，用中隔墻將高位井一分為二，分別接納相應(yīng)三臺泵唧入的合流污水，并各與一根出水箱涵連接，中隔墻及箱涵出口處分別設(shè)有電動閘門，以適應(yīng)各種運(yùn)行工況。高位井出水通過出水箱涵出泵站與浦東污水輸送箱涵相連。
　　 SA泵站中的大型設(shè)備主要有：6臺蝸殼混流泵(上海KSB水泵有限公司制造，單臺泵流量4.5m³/s，揚(yáng)程為18.8m)、6臺主電機(jī)(上海電機(jī)廠制造，電壓為6kV，功率為1000kW)、二套變頻調(diào)速裝置(美國羅賓康公司制造)、10臺35kV開關(guān)柜、28臺6kV開關(guān)柜、14臺MNS低壓開關(guān)柜、二臺5000KVA變壓器、6臺4000×3620鋼閘門、6臺φ1600液壓主閘閥和13臺φ1600－φ2700閘門、主管道系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、輔助水系統(tǒng)和儀表控制等。
3.3 工程的特點(diǎn)及創(chuàng)新
3.3.1 工程的主要特點(diǎn)
　　(1) SA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，另外管網(wǎng)的建設(shè)完善需一定的周期。近遠(yuǎn)期水量也相差較大。從系統(tǒng)計(jì)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(yáng)程變化。故SA泵站設(shè)計(jì)時，進(jìn)出水箱涵均采用雙孔，近期使用一孔，遠(yuǎn)期使用雙孔，確保近期箱涵流速達(dá)到不淤流速。水泵數(shù)量采用六臺，五用一備，其中二臺采用變頻調(diào)速泵，以適應(yīng)系統(tǒng)各種不同工況的正常使用，減少水泵開泵次數(shù)。水泵類型根據(jù)水泵的流量、揚(yáng)程、比轉(zhuǎn)數(shù)最終確定為立式蝸殼混流泵，采用水泵、電機(jī)分體安裝方式。主泵的性能根據(jù)設(shè)計(jì)點(diǎn)(最佳效率點(diǎn)即開二臺泵、一根箱涵運(yùn)行時)、最大流量點(diǎn)B(單臺泵運(yùn)行時)和最小流量點(diǎn)C(五臺泵并聯(lián)運(yùn)行時)確定。
　　(2) SA泵站是上海市污水治理二期工程中泵房深度最深的一座泵站。機(jī)電設(shè)備種類多，系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備之間的配合工作量大，設(shè)備預(yù)埋件、預(yù)留洞眾多。泵站地質(zhì)條件差，沉井設(shè)計(jì)要求高，主泵房內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大。如此大的主泵房圓沉井在市政項(xiàng)目中第一次采用，高位井體積大、水位高，對承載力、抗?jié)B的要求高，在砼水池設(shè)計(jì)中首次采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。
3.3.2 工程的創(chuàng)新和先進(jìn)技術(shù)
　　上海污水治理二期工程SA泵站的設(shè)計(jì)在認(rèn)真吸取了一期工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國際先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念，大膽使用了新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，從節(jié)省工程投資、節(jié)約運(yùn)行成本、方便操作管理、環(huán)境保護(hù)出發(fā)，充分體現(xiàn)以人為本的原則，使工程設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步提高，主要創(chuàng)新如下：
　　 1、首次采用軸形管進(jìn)水
　　 在大型合流泵站中，水泵進(jìn)水管首次采用肘形管的進(jìn)水型式，肘形管直接從前池吸水。該型式改善了進(jìn)水流態(tài)，減少泵房的埋深約1.5m；且在肘形管前設(shè)置電動不銹鋼閘門便于單泵檢修，減輕操作工人勞動強(qiáng)度。
　　 2、提高水泵效率，根據(jù)試驗(yàn)，設(shè)置壓水板均流配水技術(shù)
　　 為改變前池進(jìn)水條件較差的局面，在大型泵站進(jìn)水前池設(shè)計(jì)中，根據(jù)水力模型試驗(yàn)結(jié)果，設(shè)置了壓水板和導(dǎo)流墩的整流措施以增加底部流速，改善前池流態(tài)，使布水均勻。為避免砂粒沉降，前池設(shè)計(jì)采用較大的坡度(i=0.3)，并且減少沉井及前池尺寸，提高了泵房的效率。
　　 3、設(shè)置變頻調(diào)速，以適應(yīng)不同流量的變化
　　 SA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、近遠(yuǎn)期污水量相差較大。在六臺立式蝸殼混流泵中，選用二臺變頻調(diào)速泵，以適應(yīng)不同工況的變化，減少水泵開泵次數(shù)。運(yùn)行結(jié)果表明，效果良好。
　　 4、首次采用兩個萬向節(jié)
　　 水泵及電動機(jī)的連接軸承中首次采用上下兩個萬向節(jié)，彈性連接，便于水泵的維修折裝，同時還能補(bǔ)償軸系偏移。為便于日常設(shè)備檢修和維護(hù)，在水泵房和電機(jī)房之間增加了檢修層，減少了檢修鋼平臺的數(shù)量。在水泵出口處設(shè)置了推力墩，解決了主管道受力難題。
　　 5、冷卻水循環(huán)回用
　　 在泵房輔助的設(shè)計(jì)中，采用水泵和電機(jī)的冷卻水循環(huán)回用的方案，節(jié)約用水，降低水耗，與同類型工程相比，有顯著改進(jìn)和提高。
　　 6、節(jié)約用地，精心布置
　　 根據(jù)泵站占地較小的特點(diǎn)，對泵房的整體進(jìn)行精心合理的布置，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要求，又減少泵站的占地，同時省略了綜合樓、車庫的基礎(chǔ)，節(jié)約了投資。利用泵房沉井南北二側(cè)的空余角，設(shè)置管道井、通風(fēng)井、樓梯和電梯井，使泵房布置更趨合理，解決了圓形結(jié)構(gòu)空間利用率低的弊病。泵站實(shí)際用地指標(biāo)比規(guī)范指標(biāo)降低了20％。
　　 7、環(huán)境保護(hù)
　　 為防止污水中揮發(fā)臭氣污染空氣，采用密閉式前池及高位井，并設(shè)置透氣管高空排放。
　　 8、管線綜合
　　 泵房內(nèi)容系統(tǒng)的管路(給排水、逆風(fēng)、排風(fēng)、輔助水、液壓管、主管道等)與電纜橋架進(jìn)行綜合布置，取得良好的效果。
　　 9、主泵房下部采用圓形沉井結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)外徑47.4m，深24.5m，屬二期工程中最深的泵房沉井。圓形結(jié)構(gòu)充分利用受力合理及砼受壓強(qiáng)度的特點(diǎn)，明顯地減少了鋼筋用量。圓形結(jié)構(gòu)與前池八字導(dǎo)流墻形狀較吻合，從而較矩形結(jié)構(gòu)大量地減少了砼的填充量。
　　 10、高位井中首次采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土技術(shù)，高位井在盛水構(gòu)筑物中屬體形高大的結(jié)構(gòu)，水頭產(chǎn)生的拉力大，砼的收縮及溫度產(chǎn)生的應(yīng)力大。該技術(shù)的采用，省略了變形縫的設(shè)置，從而提高了高位井使用的可靠度，解決了砼的收縮及溫度產(chǎn)生的裂縫砼的預(yù)壓應(yīng)力，使高壓井防漏性能進(jìn)一步提高。
　　 11、35kV高壓開關(guān)柜用SF6氣體絕緣，金屬外殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)置真空斷路器、三位置開關(guān)，微機(jī)型綜合繼保裝置。具有功能全、體積小、防護(hù)等級高、安全可靠等特點(diǎn)，屬當(dāng)前國際先進(jìn)產(chǎn)品。
　　 12、6KV變頻調(diào)速裝置采用完善無諧波型。具有輸出不受電網(wǎng)波動影響，不產(chǎn)生致使電機(jī)發(fā)熱的諧波，無需配備專用調(diào)速電機(jī)，噪音低等特點(diǎn)，屬當(dāng)前國際先進(jìn)產(chǎn)品。

4．SB泵站簡介

4.1 泵站規(guī)模
　　SB泵站位于上海市浦東康橋工業(yè)區(qū)西側(cè)、外環(huán)線楊高南路立交以東750m處，泵站南靠外環(huán)線，西臨同汾涇，北側(cè)是污水二期工程的檢修中心。該泵站主要接納SA泵站和吳涇、閔行地區(qū)以及浦東楊思地區(qū)的污水，提升后近期沿外環(huán)線、建平路連接管至中線，輸送至M₂泵站，遠(yuǎn)期輸送至南線C泵站。泵站占地約1.5公頃，泵站規(guī)模為：
　　 遠(yuǎn)期雨季高峰流量 31.28m³/s
　　 遠(yuǎn)期高峰旱流量 20.79m³/s
　　 遠(yuǎn)期平均旱流量 15.99m³/s
　　 近期高峰旱流量 14.98m³/s
　　 近期平均旱流量 10.12m³/s
　　 主泵房為大型園沉井，內(nèi)直徑為50.0m，井深19.3m，共設(shè)置六臺蝸殼混流泵，五用一備，其中二臺為變頻調(diào)速泵，四臺為定速泵。水泵流量6.26~7.80m³/s，揚(yáng)程19.1~12.60m，水泵電機(jī)功率1600kW，計(jì)算負(fù)荷8500kW。是污水治理二期工程裝機(jī)容量最大的泵站，也是同類市政項(xiàng)目中直徑園沉井。泵站總投資約1.3億元。
　　 設(shè)計(jì)院于1994年底完成可行性研究，1996年5月完成初步設(shè)計(jì)，SB泵站于1996年開始標(biāo)書設(shè)計(jì)，1997年底開始施工圖設(shè)計(jì)工作，在標(biāo)書設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，對泵站機(jī)電標(biāo)進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，在1998年的設(shè)計(jì)復(fù)查使該工程更趨合理，并于1999年2月完成全部施工圖設(shè)計(jì)。SB泵站施工分為土建、機(jī)電設(shè)備二個標(biāo)，于1997年底開工，1999年底竣工。
4.2 泵站總體布置
　　污水治理二期SB泵站主要單體包括：主泵房、高位井、進(jìn)水閘門井、預(yù)留管閘閥井及計(jì)量井、進(jìn)出水箱涵、緊急排放口、35kV/6.3kV變配電所、綜合樓、傳達(dá)室、油庫。
　　 機(jī)電設(shè)備主要包括：六臺主泵(日本荏原)、六臺主電機(jī)(上海電機(jī)廠)、六臺液壓閘閥(鐵嶺閥門廠)、主管道系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)(鐵嶺閥門廠)、輔助水系統(tǒng)、35kV供配電系統(tǒng)(10臺35kV開關(guān)柜，德國西門子)、6kV供配電系統(tǒng)(28臺6kV開關(guān)柜)、二臺變頻調(diào)速裝置(美國羅賓康)、通風(fēng)管道系統(tǒng)、各類電動閘門、各類起吊設(shè)備、檢修鋼平臺、儀表控制系統(tǒng)等。
　　 SB泵站總平面布置詳見設(shè)計(jì)圖，泵站進(jìn)水雙孔箱涵與SSI/2.2B箱涵相連，經(jīng)同汾涇后進(jìn)入進(jìn)水閘門井，在進(jìn)水閘門井前接入楊高南路的污水，進(jìn)入泵房時分成二根3.3×3.3m箱涵進(jìn)入泵房前池。
　　 主泵房地面以下是外徑φ52.4m圓沉井，沉井中隔墻將泵房分隔前后二部分。前面是前池，由隔墻分成對稱布置的二格；后面是水泵工作室，地面下分二層，水泵層平面標(biāo)高-6.80m，檢修層平面標(biāo)高-1.50m，地面層平面標(biāo)高5.20m，泵房深12.00m。
　　 主泵房地面層分為二部分，前池上方為泵站車庫和綜合樓，水泵間上方為泵房附屬建筑物，內(nèi)設(shè)跨度為13.5m的橋式起重機(jī)一臺，起重量32t/5t，用于水泵及電動機(jī)的安裝維修。泵房內(nèi)設(shè)高壓配電間、低壓配電間、變頻器、控制室、值班室、液壓站等。
　　 水泵出水通過出水管進(jìn)入高位井，高位井位于主泵房的東側(cè)，用中隔墻將高位井一分為二，分別接納相應(yīng)三臺泵唧入的合流污水，并各與一根出水箱涵連接，中隔墻及箱涵出口處分別設(shè)有電動閘門，以適應(yīng)各種運(yùn)行工況。高位井出水通過出水箱涵出泵站與箱涵相連。
4.3 工程的特點(diǎn)及創(chuàng)新
4.3.1 工程的主要特點(diǎn)
　　1、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差異較大，近遠(yuǎn)期水量相差較大。從系統(tǒng)計(jì)算上考慮，由于流量變化會引起出水管水頭損失的變化，從而引起水泵揚(yáng)程變化。故SB泵站設(shè)計(jì)時，進(jìn)出水箱涵均采用雙孔，近期使用一孔，遠(yuǎn)期使用雙孔，確保近期箱涵流速達(dá)到不淤流速。水泵數(shù)量采用六臺，五用一備，其中二臺采用變頻調(diào)速泵，以適應(yīng)系統(tǒng)各種不同工況的正常使用，減少水泵開泵次數(shù)。水泵類型根據(jù)水泵的流量、揚(yáng)程、比轉(zhuǎn)數(shù)最終確定為立式蝸殼混流泵，采用水泵、電機(jī)分體安裝方式。主泵的性能根據(jù)設(shè)計(jì)點(diǎn)(最佳效率點(diǎn)即開二臺泵、一根箱涵運(yùn)行時)、最大流量點(diǎn)B(單臺泵運(yùn)行時)和最小流量點(diǎn)C(五臺泵并聯(lián)運(yùn)行時)確定。
　　 2、SB泵站是上海市污水治理二期工程中裝機(jī)容量最大、泵房沉井直徑最大的一座泵站。機(jī)電設(shè)備種類多，系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備之間的配合工作量大，設(shè)備預(yù)埋件、預(yù)留洞眾多。泵站地質(zhì)條件差，沉井設(shè)計(jì)要求高，主泵房內(nèi)部結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜，設(shè)計(jì)難度大。主泵房如此大的圓沉井在市政項(xiàng)目中第一次采用，高位井體積大、水位高，對承載力、抗?jié)B的要求高，在砼水池設(shè)計(jì)中首次采用預(yù)應(yīng)力技術(shù)。
4.3.2 工程創(chuàng)新和先進(jìn)技術(shù)
　　上海污水治理二期工程SB泵站的設(shè)計(jì)在認(rèn)真吸取了一期工程經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對設(shè)計(jì)上的不足之處，作了改進(jìn)。大膽使用了新技術(shù)、新工藝，使工程設(shè)計(jì)有了進(jìn)一步提高。在設(shè)計(jì)過程中，從節(jié)省工程投資、節(jié)約運(yùn)行成本、方便操作管理、環(huán)境保護(hù)出發(fā)，體現(xiàn)以人為本的理念，精心設(shè)計(jì)。
　　 1、大型泵站進(jìn)水前池設(shè)計(jì)中，由于受圓沉井的限制，前池進(jìn)水條件差，設(shè)置了導(dǎo)流墩及壓水板綜合整流措施，改善前池進(jìn)水條件，使前池布水均勻，提高泵站效率。根據(jù)水力模型試驗(yàn)結(jié)果，前池采用整流措施后，三臺運(yùn)行時水泵的效率可提高約4.4%。合流制污水中砂粒的含量較高，前池設(shè)計(jì)中采用較大的底坡I＝0.37，加上壓水板的效應(yīng)，增加了底流速度，避免池底砂粒的沉積。
　　 2、水泵進(jìn)水首次采用肘形管進(jìn)水形式，直接從前池吸水，改善了水泵進(jìn)口流態(tài)，減少了泵房的埋深。較一般管道進(jìn)水可減少泵房埋深1.0~1.5m。為便于水泵檢修，減少勞動強(qiáng)度，每臺水泵進(jìn)水流道前首次采用4.5×3.25m的電動不銹鋼閘門。
　　 3、電機(jī)和水泵連接處設(shè)置了二個鋼片聯(lián)軸器，彈性連接，使水泵和電機(jī)安裝更加便利，同時還能補(bǔ)償泵軸的偏移，這一技術(shù)首次應(yīng)用于市政水泵中。在水泵出口處設(shè)置了推力墩，解決了主管道的受力難題。為便于日常設(shè)備檢修和維護(hù)，在水泵層與電機(jī)層之間增加了檢修層，減少了檢修平臺的高度和數(shù)量，使泵房內(nèi)部布置更合理。
　　 4、利用泵房沉井南北二側(cè)的空余角，設(shè)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(nèi)，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(shè)計(jì)中，采用了水泵、電機(jī)的冷卻水循環(huán)回收利用的方案，設(shè)生產(chǎn)水箱及冷卻水塔，降低水耗。水泵密封水管道首次采用了恒壓閥。
　　 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，使泵站平面布置更合理。
　　 7、為防止污水中揮發(fā)性的氣味益出，采用密閉式前池和高位井，并在泵房前池設(shè)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(huán)境的影響。
　　 8、在進(jìn)水閘門井處設(shè)置溢流堰、溢流槽和緊急排放口，當(dāng)泵站突然失電時可排入同汾涇。
　　 9、主泵房下部采用沉井結(jié)構(gòu)，為大型圓型沉井，結(jié)構(gòu)外徑52.4m為市政工程中最大沉井。沉井底板設(shè)置分格井字梁，增加了沉井下部的剛度，解決了下沉系數(shù)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。
　　 10、高位井中首次采用無粘結(jié)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝技術(shù)，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。
　　 11、電氣設(shè)計(jì)在35kV/6.3kV總變電所采用雙電源、雙變壓器方案，互為備用。正常運(yùn)行時，每臺變壓器承擔(dān)整個泵站用電負(fù)荷的50％。
　　 12、采用目前國際先進(jìn)水平的35kV高壓開關(guān)柜和6kV變頻調(diào)速裝置。為了適應(yīng)近期小流量工況，設(shè)計(jì)了一套變頻裝置可切換向二臺水泵供電。
　　 13、計(jì)量采用高供高量，電能計(jì)量設(shè)于35kV側(cè)，照明計(jì)量設(shè)于0.4kV。
　　 14、功率因數(shù)采用電力電容器補(bǔ)償，補(bǔ)償?shù)?.9以上。接地系統(tǒng)采用電氣防雷合一的接地系統(tǒng)。
　　 15、泵站控制采用就地、基本、機(jī)側(cè)三級控制方式。

5、出口泵站簡介

5.1 泵站位置
　　污水二期出口泵站位于上海市浦東新區(qū)龍東路東段人民塘東側(cè)長江西岸邊，污水二期預(yù)處理廠內(nèi)，泵站用地為圍海造地，泵站呈矩形，南北向長170m，總占地面積3.57公頃。
　　 出口泵站位于污水二期主程末端，其主要功能是將經(jīng)預(yù)處理廠處理后的污水提升排入長江。
5.2 設(shè)計(jì)流量及量程
　　1) 出口泵站設(shè)計(jì)流量
　　 平均旱流量為 172.1萬m³/d
　　 高峰旱流量為 25.89m³/s
　　 低峰旱流量為 11.95m³/s
　　 雨季高峰流量為 29.67m³/s
　　 近期平均旱流量為 172.1m³/d
　　 泵站設(shè)計(jì)流量采用29.67m³/d，配泵為設(shè)計(jì)流量的120％，即35.60m³/s。
　　 2) 設(shè)計(jì)揚(yáng)程
　　 a、潮位
　　 長江潮位一般在0～4.5m范圍內(nèi)，半年一遇潮位為4.76m，五年一遇潮位為5.18m，百年一遇潮位為5.74m，經(jīng)研究本工程采用五年一遇潮位5.18m，作為設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)長江潮位為5.18m時，雨季高峰流量的污水能通過擴(kuò)散管排入長江，當(dāng)潮位超過5.18m時，部分污水將通過排放口高位井溢流堰入岸邊排放管作岸邊排放。
　　 b、排放口擴(kuò)散管的總水頭損失，當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)流量29.67m³/s時為6.4m，故排放口高位開水位標(biāo)高為11.58m。
　　 c、泵站前池水位，當(dāng)預(yù)處理廠正常運(yùn)行時為5.32m，一級加強(qiáng)處理后為2.8m。
　　 根據(jù)以上水位確定情況水泵最大靜揚(yáng)程為8.77m，近期靜揚(yáng)程為6.27m，水泵揚(yáng)程為10.3m。
5.3 水泵選擇
　　根據(jù)泵站的配置流量及揚(yáng)程，出口泵站選用6臺立式軸流泵；單泵流量6m³/s～7.7m³/s，揚(yáng)程10.3～7.5m，電機(jī)功率約900km，由于長江潮位及污水流量變化幅度均較大又要適用于近、遠(yuǎn)期前池水位的變化，故要求水泵的效率曲線較平坦，高度范圍要求寬些，這樣當(dāng)工作點(diǎn)變化時，仍能得到較高效率，另外在泵房內(nèi)設(shè)置四臺變頻調(diào)速泵，以減少水泵開停次數(shù)及節(jié)約能耗。
5.4 泵站設(shè)計(jì)
5.4.1 前池
　　前池的前端為進(jìn)水井，其平面尺寸約10.5m×15.8m，接納來自預(yù)處理廠的2～4.0×3.0m的渠道，進(jìn)水井北側(cè)有一根3.5×3.0m來自遠(yuǎn)期一級處理的出水渠。進(jìn)水井一分為二。中間設(shè)中隔墻，中隔墻上安裝閘門，進(jìn)水井與前池相連，為保證水流平穩(wěn)，改善邊泵進(jìn)水條件，故前池采用擴(kuò)散進(jìn)水，擴(kuò)散角約20°，前池分為二格，每格和一半進(jìn)水井相連，進(jìn)水井中間設(shè)閘門可同時使用，也可一般使用，前池內(nèi)不設(shè)格柵，前池廠約45m，呈等腰梯形，前池二側(cè)設(shè)自流通道，每臺水泵均有單獨(dú)的進(jìn)水通道，進(jìn)水通道上設(shè)疊梁門，以便作維修時斷水。
　　 前池頂標(biāo)高為6.50m，并設(shè)有溢流堰，堰頂標(biāo)高6.0m，當(dāng)出口泵站停電時可通過溢流堰入緊急事故箱涵至排放口高位井，岸邊排入長江。
5.4.2 主泵房
　　主泵房平面尺寸42.3×15m，地下深約7.6m。
　　 泵房內(nèi)設(shè)有6臺立式混流(或軸流泵)，雨季高峰流量時五用一備。
　　 每臺泵配有出水蝶閥及拍門，以防停泵時回流。
　　 泵房內(nèi)裝有20T/5T的電動雙梁橋式起重機(jī)，以便吊裝水泵、閥門。
　　 泵房內(nèi)設(shè)存水槽，內(nèi)設(shè)二臺潛水泵Q=100mm³/ha，H＝7.5m。泵房內(nèi)設(shè)有通風(fēng)裝置，換氣次數(shù)不小于8次/小時，主泵房內(nèi)地坪標(biāo)高為4.9m。
5.4.3 壓力井
　　壓力井分二格，各與一根出水箱涵相連，每臺拍門上方設(shè)壓力蓋板，檢修拍門時，關(guān)閉排放口高位井上相應(yīng)箱涵閘門，停開接該壓力井的水泵打開壓力蓋板，即能吊起拍門。另每格壓力井上設(shè)一透氣孔。
5.4.4 泵站平面布置
　　由于出口泵站外移700m，故出口泵站成一獨(dú)立構(gòu)筑物占地3公頃，平面尺寸東西寬200m，南北長150m。泵站內(nèi)設(shè)有35kV變電站一座，辦公樓，排放的高位井，并設(shè)有承擔(dān)排放新圍堤區(qū)域面積約公頃雨水的雨水泵站，雨水系統(tǒng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，暴雨重現(xiàn)期采用一年，由于遠(yuǎn)期大部分為水池，近期圍堤部分大部分為綠化，逕流量為設(shè)計(jì)流量的120％，內(nèi)設(shè)四臺軸流泵，單泵流量1.59m³/s，揚(yáng)程6.5m，配用功率155kW，雨水泵房下部采用圓形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑為15.65m，泵房內(nèi)設(shè)4臺柵距為60mm，寬為1.2m的格柵除污機(jī)，柵渣由皮帶輸送機(jī)送入垃圾筒外運(yùn)。
　　 雨水泵房出水管穿過新大堤，排入長江，排放口流速控制在小于0.5m/s出口泵站。內(nèi)設(shè)環(huán)形道路。主道路寬6m，次要道路寬4m。泵站設(shè)計(jì)地坪標(biāo)高為4.0m。
　　 泵站內(nèi)的污水渠集后納入處理廠污水總管，生活用水，生產(chǎn)用水來自處理廠。
5.5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
　　合流二期出口泵站主要構(gòu)筑物和建筑物有前池、主泵房、雨水泵房、變配電間和綜合樓等。建于長江口灘地，場地上層土為吹填土，不均勻。土層變化大，除主泵房及雨水泵房，其他構(gòu)筑物和建筑物地地基均采用加固措施。地基加固采用的方法有樁基、微型樁、注漿及砂墊等。保證工程安全可靠。
　　 泵站場地主要構(gòu)筑物為主泵房，施工圖進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，將基坑大開挖、現(xiàn)澆混凝土構(gòu)筑物改為將前池、主泵房及壓力井合為一體的大型鋼筋混凝土沉井結(jié)構(gòu)，優(yōu)化設(shè)計(jì)后，節(jié)約了混凝土用量800m³。并且加強(qiáng)了構(gòu)筑物的安全可靠性，免除了對長江大堤的安全隱患，加快了施工進(jìn)度。
　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用先進(jìn)的SAP程序和PKPM程度，充分考慮了各種工況進(jìn)行分析計(jì)算，確保構(gòu)件安全和經(jīng)濟(jì)合理，并解決了大型抽芯立式混流泵的結(jié)構(gòu)共振等難題。
5.6 電氣設(shè)計(jì)
　　出口泵站的用電負(fù)荷有主泵、閘門、起吊設(shè)備等。主泵是最大的單機(jī)負(fù)荷，共計(jì)3臺，5用1備。單機(jī)容量為900kW，供電電壓為6kV。主泵外的其他電負(fù)荷均為低壓，電壓等級為380V/220V。
　　 出口泵站的全部用電負(fù)荷由一座35kV/6.3kV總變電所供電?？傋冸娝O(shè)于泵站內(nèi)。此變電所除負(fù)責(zé)向出口泵站供電外，同時要向站外的交匯井及不屬本工程的污水處理廠、高位井供電。污水處理廠為6kV供電，高壓井交匯井為380V/220V供電?？傋冸娝螺?KV/0.4KV站內(nèi)分變電所一座。
　　 350KV/6.3KV總變電所由二路35KV電源供電，供電電纜輸送到出口泵站現(xiàn)場35KV進(jìn)線開關(guān)。35KV/6.3KV總變電所采用雙電源雙變壓器方案，單臺變壓器容量為6300KVA，二者互為備用，一臺變壓器可承載三臺主泵、二臺滿載的6KV/0.4KV變壓器及污水處理廠的用電負(fù)荷。正常運(yùn)行時，每臺變壓器承擔(dān)整個泵站用電負(fù)荷的50％。
　　 總變電所的35KV線和6KV母線，分變電所的0.4KV母線均采用單母線分段運(yùn)行。進(jìn)線開關(guān)與母聯(lián)開關(guān)聯(lián)鎖，正常工作時，母聯(lián)開關(guān)均分?jǐn)噙\(yùn)行。
　　 35KV/63KV總變電所采用直流操作。
　　 電能計(jì)量設(shè)于35KV側(cè)，高供高量。
　　 功率因數(shù)采用電力電容器補(bǔ)償。
　　 整個泵站設(shè)有電氣、防雷合一的接地系統(tǒng)。
　　 泵站控制采用就地、基本、機(jī)側(cè)三級控制方式。