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1、2009 年全国给水排水技术信息网年会论文集 绍兴污水处理三期工程尾水外排系统设计 高陆令 （上海市政工程设计研究总院，上海 200092） 摘 要 绍兴污水处理厂三期工程建成后，污水处理厂内总体处理规模将达到 90 万 m3/d,根据环保主管部门要求，需新建尾水外排管线将污水处理厂尾水排至钱塘江。本文介绍了尾水外排管线工程主要的设 计参数，设计中充分考虑了安全、环保和节能。 关键词 污水处理厂 尾水排放 排海管 1 工程概况 绍兴污水处理厂是处理以印染废水为主的综合 污水处理厂，经过一、二、三期工程建设及 70 万吨 挖潜改造， 其设计处理规模已达 90 万 m3/d。 其中一 期工程 20
2、01 年建成投运， 设计处理规模 30 万 m3/d； 二期工程 2003 年建成投运，设计处理规模 30 万 m3/d， 经 70 万吨挖潜改造工程后,目前其实际处理能 力已达 40 万 m3/d， 目前一期工程和二期工程的尾水 经设在曹娥江边的排放口排入曹娥江。 2004 年开始实施三期工程。 三期工程分为三 部分： （1）钱塘江工程：在滨海开发区靠近钱塘江 附近新建设计规模为 20 万 m3/d 的污水处理厂一座； （2）三期续建工程：在污水处理厂一期工程厂区预 留地扩建设计规模为 20 万 m3/d 的污水处理厂一座； （3）排海工程：包括排海口及尾水外排管线，绍兴 污水处理厂一、二、
3、三期工程尾水均经排海工程排 入钱塘江。三期续建工程于 2008 年 7 月投入运行， 尾水外排管线、排海泵房、排海口于 2009 年 4 月投 入运行。钱塘江工程暂缓实施。 三期工程建成投产后，曹娥江不再做为绍兴污 水处理厂的受纳水体， 而是通过一期排水提升泵房、 二期排水提升泵房提升进入设在钱塘江工程厂区内 的排海泵房，当钱塘江水位低于平均高潮位时，尾 水直接排放，当钱塘江水位高于平均高潮位时，尾 水经排海泵房提升进入钱塘江。 2 工程设计 2.1 尾水外排管线输送污水规模 考虑二期工程尚有挖潜改造的余地，尾水外排 管线输送规模适当扩大至 100 万 m3/d，分为两根 DN2400 管道，
4、其中 1#管线为一期工程排水提升泵 房排出管，主要负责一、三期工程尾水排放，2#管 线为二期工程排水提升泵房排出管，主要负责二期 工程尾水排放。 2.2 尾水连接及输送管线的走向 尾水外排管线包括三期续建工程至排海泵房间 连接管道及排海泵房输送至排江口尾水输送管道。 污水处理厂、排海泵房及排放口的相对位置参 见图 1，排放系统的高程图见图 2、外排管线和环塘 河、曹娥江的相对位置见图 3。 图 1 二个污水处理厂相对位置图 绍兴污水处理厂离排海泵房的距离约 11.5km， 排海泵房离钱塘江排放口距离约 2.5km。 因尾水外排管线输送规模较大， 管道口径较大， 为减少对拟通过地块的影响，尾水外
5、排管线敷设于 曹娥江大堤内侧绿化带内，在绿化带的另一侧为环 塘河，经过曹娥江大闸后，沿环塘河堤敷设。为确 保曹娥江大堤的安全，管线和曹娥江大堤堤脚线的 距离不小于 13m。 2.3 管材的选择 污水处理中常用的管道材质有：预应力钢筋混 凝土管、预应力钢套筒混凝土管、钢管及玻璃钢管 道等，各种材质各具特点。鉴于绍兴污水处理三期 尾水外排管线为绍兴市县两地污水的总输送管，输 送距离较远，压力较大，沿线地形较复杂，而钢管 在承受工作压力、耐腐蚀、抗震、保证运行安全及 可加工性等主要指标方面均可满足本项目对输水管 材的要求，并且钢管的设计、施工、运行、检测检 验等方面都已有成熟经验， 完全能够保证安全
6、输水， 尾水外排管线输水管材选用钢管。 2.4 管道防腐 尾水外排管线采用焊接钢管，防腐质量的好坏 直接影响到管线的寿命，所有埋地钢管经过除锈达 12009 年全国给水排水技术信息网年会论文集 图 2 尾水排放系统高程图 图 3 外排管线和环塘河、曹娥江的相对位置 Sa2 1/2 以上级，外壁采用环氧煤沥青特加强级（四 油二布） ， 内壁采用环氧煤沥青普通级 （二油） 防腐， 同时辅以阴极保护。 2.5 管道埋深 为减少输送管道施工对环塘河驳岸等现状设施 的影响，沿曹娥江大堤内侧敷设的输送管线应尽可 能减少管道的埋设深度，但同时为了保护管道，满 足抗浮要求，又需在管顶上覆土，因此，管道的埋 设
7、深度既受环塘河驳岸等现状设施的制约，又受到 地下水位、土方平衡等因素的影响，综合以上因素， 确定管道管顶高出现状地面 1.2m，绿化带覆土 2.2m，管顶以上覆土厚度 1.0m，管底距现状地面 1.2m。 过曹娥江大闸后，管线埋地敷设，管顶以上覆 土 1.0m，以满足抗浮要求。 2.6 排气阀设置 为排除管线内污水中的气体，同时为防止排海 泵房突然停电引起的负压造成管线破坏，每隔约 500m 处或倒虹管处均设置污水排气阀， 在尾水外排 管线上设 DN200 复合式污水排气阀共 104 套。 2.7 一期排水提升泵房 一期排水泵房为原有泵房，共 1 座。 一期泵房主要接纳绍兴污水处理厂一期工程及
8、 三期续建工程尾水，将其输送至排海泵房。 一期排水泵房内原有 4 台大泵取消，新增 7 台 潜水排污泵（Q=4583m3/h，H=20m，N=380kW） ，5 用 2 备，其中 2 台变频。 原有 1 台用于水池排空的小泵（Q=210m3/h， H=7m，N=7.5kw）保留。 原有 1 台电动单梁悬挂式起重机（起重量 3t） 取消，新增 1 台电动单梁悬挂式起重机（起重22009 年全国给水排水技术信息网年会论文集 量 10t，起升高度 12m，N=9.9kw） 。 2.8 二期排水提升泵房 二期排水提升泵房为原有泵房，共 1 座。 二期排水提升泵房主要接纳绍兴污水处理厂二 期工程尾水，将
9、其输送至排海泵房。 二期排水提升泵房内原有 3 台大泵取消，新增 7 台潜水排污泵 （Q=4583m3/h， H=20m， N=380kW） ， 5 用 2 备，其中 2 台变频。 原有 1 台用于水池排空的小泵（Q=180m3/h， H=9m，N=7.5kw）保留。 原有 1 台电动单梁悬挂式起重机（起重量 5t） 取消， 新增 1 台电动单梁悬挂式起重机 （起重量 10t， 起升高度 12m，N=9.9kw） 。 2.9 三期排海泵房 三期排海泵房为新建泵房，共 1 座。 排海泵房主要接纳绍兴污水处理厂一期排水提 升泵房和二期排水提升泵房出水，并预留钱塘江工 程接口。当钱塘江水位在平均高潮
10、位以下时，尾水 不经排海泵房提升直接排放。当钱塘江水位高于平 均高潮位时， 尾水经排海泵房提升进入高位井排放。 排海泵房内设潜水轴流泵（Q=9167m3/h， H=8.0m，N=280kW）6 台，5 用 1 备，其中 1 台变 频。 排海泵房内设电动单梁悬挂起重机 （起重量 5t， 起升高度 12m，N=9.9kw）1 台。 2.10 钱塘江排放口位置 尾水外排管线排放口在绍兴九七丘二期外侧大 约 5km 的钱塘江河岸线中段。 2.11 高位井 高位井位于绍兴标准塘内侧，距离钱塘江围堤 轴线约 248m。 井内最高控制水位为 10.3m，井顶标高 11.0m， 井内设横隔墙一道，纵隔墙两道，
11、将高位井分为一 个进水室和三个出水室，进水室与排海泵房出水管 相衔接，三个出水室分别与 2-N2400 主管和 1-DN2400 应急排放管相衔接。 高位井在进水室和衔接应急管出水室的隔墙处 设置溢流孔， 以便在外江水位超过主管的设计条件下 水位或出现其他紧急情况时， 污水通过溢流孔流入应 急管排放。 2.12 排江主管 排放管的功能是将污水输送到钱塘江深水区， 经 由上升管顶端的喷口高速喷出， 使污水迅速在江内水 体中混合、 稀释、 扩散。 排江主管由排放段、 扩散段、 上升管及喷口四个部分组成。 排放（放流）段，采用 2 根 DN2400 的排放主管。 管内流速设计条件下为 1.28m/s
12、，校核条件下为 1.66 m/s，最小流速为 0.98m/s。 扩散段总长度 120m，8 根上升管。扩散段管材采 用复合管。 在排放管扩散段上设置 8 根 DN1000mm 的上升管 （竖管），上升管间距为 15m。竖管管材为钢管。 在每根上升管端部设置 3 只 DN500 喷口， 喷口采 用 15仰角射流。喷口处设鸭嘴式止回阀。 2.13 应急排放管 当污水经处理后排江时， 遇到偶然或突发性事故 或钱塘江水位超过设计高水位时， 污水将通过事故应 急排放管排出。 考虑到两根排放管同时出现事故的概 率很小，应急排放管管径采用 1 根 DN2400mm，管道 出口段安装 2 根排水管，排水管出口
13、各设 3DN700 鸭嘴止回阀。 2.14 应急排放系统 绍兴污水处理厂内建有2座35/10kV总降压站， 2 路 35kV 进线电源接入一期工程 35kV 总降压站， 同时支接至二期总降压站。 三期工程排海泵房位于钱塘江工程厂区内，三 期排海泵站为二级负荷， 从电业部门申请两路 10kV 电源进线，一用一备，每路电源均承担 100%的全部 负荷。 污水处理厂在运行过程中会存在如下情况： (1) 三期排海泵房电源故障需检修或突然停电， 而钱塘江水位处于高潮位，一、二期排水提升泵房 需停止运行，污水处理厂仍在运行中，其来水需通 过一、二期排水提升泵房溢流。 (2) 绍兴污水处理厂内电源故障需检修
14、或突然 停电，而两路电源的切换需较长时间，污水处理厂 来水量没有减小，一、二期工程排水提升泵房内停 留时间较短，来水需溢流排放。 (3) 根据绍兴污水处理厂运行经验， 在夏季发生 强对流天气时，污水厂厂区可能会全部停电，而恢 复供电需较长时间时，需启动上一级的应急预案， 让污水处理厂服务范围内各排污单位关闭排放口， 其响应时间至少为 1h，其来水需通过一、二期排水 提升泵房溢流。 为防止上述情况的发生，尾水排放系统在绍兴 污水处理厂内设置了事故排放池，在排海泵房附近 设计了调蓄池。 绍兴污水处理厂内设事故排放池共 1 座，平面 净尺寸为 87020m，有效水深 2.5m，有效容积 43500m
15、3，可以满足绍兴污水处理厂 1h 的事故排水 量要求，从而保证污水处理厂或排海泵房两路电源 切换、故障检修及启动应急预案所需的时间。 在排海泵房处设排海泵房调蓄池 1 座，有效容32009 年全国给水排水技术信息网年会论文集 积： 10000m3， 因排海泵房进水管位于整个尾水外排 管线的高点，当发生第一种情况时，排海泵房调蓄 池用于一、 二期排水提升泵房出水管中来水的缓冲。 3 设计特点 (1) 本工程输送规模达 100 万 m3/d,输送距离 14km,，设置应急排放系统，保证尾水排放系统的安 全稳定运行。 (2) 在尾水外排管线的起端、 中间及排海泵房前 设连通管和阀门，当一根管线出现故
16、障需检修时， 可以实现两根管线的切换。 (3) 采用耐压等级高， 施工方便的钢管作为尾水 输送管材，同时采用环氧煤沥青防腐和阴极保护。 在施工过程中对所有焊缝 100X 光拍片以确保焊缝质量。 (4) 在满足钢管抗浮要求的同时， 尾水外排管线 在曹娥江堤绿化带内管顶高出现状地面 1.2m 敷设， 绿化带覆土 2.2m，以降低工程造价。 4 结语 绍兴污水处理三期工程是浙江省重点工程，尾 水外排管线工程的建成，将排往曹娥江的近 100 万 m3/d 尾水排至稀释能力较大的钱塘江，对保护曹娥 江的水质将起到至关重要的作用。 作者通讯处 电话：02151298380 13636673462 E-mail：gao_ 4
