真空冲洗设备在调蓄池中的应用

陈晓宁

中国水电建设集团十五工程局有限公司 710065

摘要：作为控制初期雨水污染的有效工程措施，雨水储槽中含有大量的悬浮颗粒物和有机污染物。储罐放空后，需要对罐底沉积物进行有效冲洗，并及时清除。真空冲洗是一种新型的冲淤方法，它利用虹吸效应来控制贮水室内的水量。水箱内的水排空后，打开真空隔膜阀，储水室内的冲洗水进入水箱，带走水箱内的污泥。具有结构简单、节约水资源、效率高、操作简单等优点。本文以陕西省西咸新区秦汉新城枫泾大道水库为例，提出了一整套真空冲洗系统的施工经验，对水库的施工具有指导意义。

关键词：调蓄池;真空冲洗;工艺流程;气密性

一、项目概况

本工程系陕西省西咸新区秦汉新城沣泾大道调蓄池工程方案设计。根据《陕西省西咸新区秦汉新城雨水工程专项规划修编》周陵片区沣泾大道调蓄池调蓄整个周陵片区的雨水，最终通过上林北路-朝阳四路雨水管涵通过1#排渭出口排入渭河。系统汇水面1559.53公顷。

二、雨水调蓄池定义：

雨水调蓄池是一种雨水收集设施，主要用于雨水调节和储蓄。降雨过程中将超出截流倍数的合流污水、初期雨水或峰值雨水暂存其内，待降雨结束后视水质情况再将雨水排到下游管渠、污水处理厂或加以净化后实现雨水利用。

三、调蓄池基本原理：

雨水调蓄池在降雨过程中可收集、调节和储蓄合流污水、初期雨水或峰值雨水等，待降雨停止后，可将该部分雨水输送到排水管渠、污水处理厂、在线处理设施或直排，具体出水去向根据水质污染程度、污水处理厂接纳能力、受纳水体的环境容量、区域水环境的敏感度等因素确定，最终达到蓄存径流雨水，减轻管道排水压力、消除径流污染或实现雨洪利用的目标。

四、调蓄池基本方案

本调蓄池分三座池子，分别为1号调蓄池（初雨池），2号调蓄池（雨水利用），3号调蓄池（雨水利用）。

1号调蓄池：收集旱天混错接污水和污染较重的初期雨水，雨后送至污水处理设施处理达标后排放。

2号调蓄池：超过1号调蓄池调蓄能力的雨水进入2号调蓄池，储存降雨峰值雨水，降低管网压力，防止内涝，同时池内雨水经初步处理后可进行回用。

3号调蓄池：超过1号和2号调蓄池调蓄能力的雨水进入3号调蓄池，储存降雨峰值雨水，降低管网压力，防止内涝，同时池内雨水经初步处理后可进行回用。

5. 调蓄池功能及分类

调蓄池按使用目的分为四类：

1. 削峰：规避雨水洪峰，减轻排水管网压力，防治内涝

暴雨期可暂时储存雨水峰值流量，延长排放时间，防治内涝，减轻后续排水管网压力。对于新建排水系统可减小下游排水设施规模、降低工程造价。

2. 初雨：控制面源污染、保护受纳水体

可储存具有较高污染浓度的雨污水，消减溢流、缓解对受纳水体的污染，待降雨结束后排放至下游污水处理厂或就地处理后排放，避免污水直排。

3. CSO合流：减轻污水处理厂运行负荷

对于合流制排水系统，调蓄池可储存超过污水厂设计规模而无法接纳的合流污水、减轻污水处理厂运行负荷。

4. 雨水利用：提高雨水利用率

可将降雨期储存的雨水经过沉淀、蓄渗或过滤等净化后，满足不同使用需求，实现雨水回收利用的目的。

5. 调蓄池基本构成

其主要设备有：自清洗水平格栅、液动旋转堰门、闸门、机械格栅、潜污泵、真空冲水系统等设备组成。

1. 进水机械格栅

设计参数：

栅隙：回转式格栅：40mm；过栅流速：0.6～1.4m/s；单渠道宽：2500mm

设置位置：设置于2、3号调蓄池进水端。

主要功能：设置在格栅井内，前端设置闸门控制进水流量，采用回转式格栅将来水中大的漂浮物、颗粒杂质等拦截并去除。

2. 自清洗水平格栅

用于拦截雨污水中的颗粒物，同时自动撇除格栅内的筛留物，防止格栅堵塞。

3. 液动旋转闸门

液动旋转堰门通过将水位监测信息通过信号传递到自动控制系统，液压缸控制门板旋转，实现自动控制排水流量和调节上游水位。

4. 真空冲洗系统

设备功能：用于雨水调蓄池和大型管道、涵渠末端，对底部沉淀物进行自动冲洗。

设备组成：主要由隔膜阀、佃农球阀、真空泵组成

设备原理：当调蓄池进水时，利用真空泵对存水室进行抽气使之形成负压，使调蓄池中的水进入存水室，作为冲洗水。当调蓄池放空后，打开隔膜阀破坏存水室真空状态，冲洗水被释放进而有效冲洗池底的沉积物。

设备性能：冲洗水头高达7m，冲洗距离长达200m，单个冲洗系统廊道宽度可达10m。

设备优势：生态清洗，无需外来水源；冲洗效果好、效率高；存水室不受池型约束；真空泵控制，能耗低，冲洗一次约1.5kwh；没有淹没移动部件，维护、安装简单，运行稳定；

设备缺点：该设备由于真空存水室对土建要求高，施工难度大；真空泵运行期间噪声大、真空冲洗破坏真空时瞬间噪声大，影响周边的生活环境。

通过上述设备启运，调蓄系统以调节雨量为主要目的并兼顾面源污染（初期雨水）控制与治理，雨水综合利用，水量较小时（按年径流总量控制率80%计算），雨水进入埋地真空冲洗雨水调蓄池（有效容积10万m3）调蓄，并通过处理后可作为道路浇洒及绿化水源。雨水后通过水泵提升排放。等流量下降后再慢慢通过明渠重力或压力排放。从而达到调节下游洪峰，以达到调洪作用。

七、施工工艺流程及操作要点

1.真空冲洗设备地面施工

真空清洗设备地面为C35现浇混凝土地面。混凝土采用防水混凝土，分层浇筑，控制钢筋保护层厚度。由于该层有大量设备预埋件和预留孔洞，容易造成预埋件与混凝土之间的贯通裂缝，直接影响储水室的气密性。因此，所有预埋件均增加160mm气阻翼环×4mm环形气阻环。

2.设备安装

安装真空泵、真空隔膜阀等设备。设备与外壳之间的缝隙应用密封填料、密封剂、细石砂浆等填充。

3.结构层施工

钢筋、模板等分部工程验收合格后，方可浇筑混凝土。混凝土脱模后，采用掺聚合物的防水水泥砂浆。先用木抹子水平抬浆，将两模板之间的凹凸部分磨平，直至混凝土表面浆层均匀，然后用铁抹子打磨压实。隔膜阀安装孔周围0.25m范围内与真空阀接触的表面应平整无裂纹，平整度控制在2mm以内。

4.设备调试

该装置用于冲洗和清淤水池。该装置包括真空泵、真空隔膜阀、储水室和虹吸管。储水室通过虹吸部分与水箱连接，储水室通过真空隔膜阀与真空泵连接。当真空泵和真空隔膜阀控制水箱中的水进入储水室并达到设定高度后，关闭真空隔膜阀，排空水箱中的剩余水，打开真空隔膜阀，储水室内的冲洗水进入水箱，带走水箱内的污泥。

八、结论

由于初期雨水中含有大量悬浮颗粒物和有机污染物，雨水储罐放空后应及时有效冲洗和清除雨水储罐底部沉积物。真空冲洗是一种新型的冲淤方法，它利用虹吸效应来控制贮水室内的水量。水箱内的水排空后，打开真空隔膜阀，储水室内的冲洗水进入水箱，带走水箱内的污泥。具有结构简单、节约水资源、效率高、操作简单等优点。储水室利用虹吸效应工作，是保证储水室真空环境的关键。本文提出的多项措施能有效提高储水室的气密性，提高储水室的工作效率，具有节能节水的优点。

参考文献：

[1]城镇雨水调蓄工程技术规范（GB 51174-2017）.

[2]孟凡能，朱晓媛，赵慧芳，刘思萌等. 调蓄系统在雨水泵站升级改造中的优化设计[J].给水排水，2015，20（8）：45-47.

[3]邹德荣.基于数字化技术的温州市排水管网养护管理[J].建筑工程技术与设计,2014(12) :838-839.

[4]祝志强.城镇排水管道的养护技术[J].工程技术，2017(5) :297.