传统污水抽水站湿井之省能设计.PDF

工業污染防治 第 129 期(Oct. 2014) 115 傳統污水抽水站濕井之省能設計 * 陳伯珍 摘 要 污水抽水站是污水處理廠內耗電量最大的單元之一，故除了考量泵浦或馬達等 設備之節能外，亦應在設計抽水站時，即賦予其省能的特性。傳統污水抽水站濕井 的設計除須考量形狀及平面尺寸等因素外，尚須考量其容量，容量過大與不足均不 符合設計原則。濕井所需最小貯留容量可以公式 V = T × qp / 4 計算之，經多方蒐 集資料後，確認其中之 qp 係指單台泵浦揚水量，並非尖峰進流量 。 傳統濕井之高水位常設定在進流管底的高程上，而低水位則設定在進流管底之 下，使進流水會以自由跌落方式進入濕井中，造成能源的浪費，應可提高濕井高水 位，以減少水頭之浪費。 傳統污水抽水站皆採單一濕井，操作時，所有泵浦皆依照各自的操作水位分別 起動與停機，但因小中泵浦之操作水位通常位於大泵浦操作水位之下方，導致流入 濕井的污水都會有很大的跌落高度，從而增加小中泵浦之總動水頭，浪費能源 。 本文首先探討多台相同規格及不同規格泵浦採用傳統單一濕井之設計，再提出 多台不同規格泵浦採用串聯式不同底高雙重濕井之新設計概念，經比較此三種設計 之濕井最小控制容量及控制水位高程後，發現後者能節省水頭(能源) 。 【關鍵字】泵浦所需最小循環時間、濕井最小控制容量 、串聯及並聯式雙重濕井 * 淡江大學水資源及環境工程學系兼任講師 、環工技師 116傳統污水抽水站濕井之省能設計 一、前 言 污水抽水站的功能係將收集自市區的污水，以泵浦提升其水位，使其可以重力 流方式流經污水處理廠內之各處理單元，直至處理後放流到承受水體 。由於污水抽 水站係污水處理廠之重要一環，而其耗電量通常約佔全廠的 10~20% ，是廠內節能 省電的重點單元之一 。由於過去國內提到抽水站之節能議題時，皆僅限於泵浦 、馬 達或變頻器等設備上的討論，本文率先探討如何在傳統污水抽水站本身的設計上即 賦予其省能的特性，希望能拋磚引玉，讓相關設計者能以更寬廣之角度，思考如何 設計一座既能省能又有其他優點之抽水站 。 污水抽水站之濕井為將污水集中在一處之水井，又稱抽水井。濕井的形狀及平 面尺寸，因會直接影響泵浦的性能及操作狀況，故在設計時應仔細考量。濕井不當 設計導致的問題絕大部分是會在水面上產生漏斗狀的渦流，這種渦流會將吸入的空 氣經由泵浦吸水口而帶到葉輪上，使葉輪產生徑向的不平衡，並使水流產生水力脈 動，導致軸承及葉輪的機械過載。良好與不良濕井與泵浦吸水口配置見圖 1 。 圖 1 傳統式濕井與吸水口配置圖[1] 濕井的設計除須考量形狀及平面尺寸等因素外，尚須考量其容量，若濕井容量 過大，則工程較不經濟，且因污水停留時間過長，容易因腐敗而產生硫化氫 ，對混 凝土結構物會造成腐蝕 ；反之，如果濕井容量不足，則因污水停留時間過短，將使 泵浦之起動及停機頻率過高 ，因而加速泵浦及馬達之損壞。換言之，濕井容量過大 工業污染防治 第 129 期(Oct. 2014) 117 與不足均不符合設計原則。至於計算濕井所需之最小控制容量，常用公式為 V = T × qp / 4 ，但其中之 qp 究竟係指單台泵浦揚水量或是污水尖峰進流量，係本文首須澄 清之問題 。 傳統污水抽水站皆採用單一濕井，頂多係在濕井中間以隔牆分開成為兩個濕井， 但兩個濕井的底部高程仍在相同平面上，操作時，由於所有泵浦皆依照各自預訂的 操作水位而分別起動與停機；惟因小中台泵浦之操作水位通常位於大台泵浦操作水 位之下方，導致流入濕井的污水會有很大的跌落高度，除激濺池水散發臭氣外，小 中台泵浦之總動水頭會增加 ，徒然浪費能源。 有鑒於此，本文