興隆臺集中供水工程設(shè)計綜述

付愛平

(沈陽市沈北新區(qū)防洪工程維護費征收管理辦公室，沈陽110121)

1 供水規(guī)模設(shè)計

根據(jù)實地調(diào)查，采用最高日用水量標(biāo)準(zhǔn)法確定本供水工程的供水量，數(shù)值詳見表1。

表1 供水量現(xiàn)狀表(2006年)

居民生活用水量按下式計算:

式中:W 為居民生活用水量;P 為設(shè)計用水人口;P0為供水范圍內(nèi)的現(xiàn)狀常住人口數(shù)，其中包括無當(dāng)?shù)貞艏某Ｗ∪丝?，?R 為設(shè)計年限內(nèi)人口的自然增長率，可根據(jù)當(dāng)?shù)亟陙淼娜丝谧匀辉鲩L率確定(約為1.2‰);n 為工程設(shè)計年限;P1為設(shè)計年限內(nèi)人口的機械增長總數(shù)，可根據(jù)各村鎮(zhèn)的人口規(guī)劃以及近年來流動人口和戶籍遷移人口的變化計算，按平均增長法確定，人;q 為最高日居民生活用水定額，L/(人·d)［1］。計算得:P = 24298(1 +r)n=24739;W =1731.7。具體計算情況見表2。(其它計算均按照現(xiàn)有的增長率計算)。

表2 最高日用水量標(biāo)準(zhǔn)法

用表2 中2021年的合計供水量的15%作為未預(yù)見水量和管網(wǎng)漏失水量。因此本供水工程最高日設(shè)計用水量Qd為:

根據(jù)城市最高日用水量Qd和城市綜合用水時變化系數(shù)Kh，可按下式計算最高時設(shè)計用水量Qh:

上兩式中:Qd為最高日設(shè)計用水量;Qh為最高日最高時設(shè)計用水量;Kh為綜合用水時變化系數(shù)。

2 輸水工程設(shè)計

輸水工程設(shè)計內(nèi)容包括:管徑確定和水泵選擇。

2.1 管徑確定

管徑的確定采用經(jīng)濟流速法，計算公式為:

式中:D 為管道內(nèi)徑，m;Q 為計算管段設(shè)計流量，m3/s;Ve 為經(jīng)濟流速，取1.5m/s。

2.1.1 支管管徑確定

因為每眼井的設(shè)計取水流量均為60 m3/h，所以管徑均一致。以1#井為例計算管徑。

選擇管徑Φ 125 mm。

2.1.2 主管管徑確定

選擇管徑Φ250 mm。

2.2 水泵選擇

水泵選擇內(nèi)容包括:設(shè)計揚程和水泵選型。

2.2.1 設(shè)計揚程

以最不利工作點為典型設(shè)計，選擇滿足凈水車間要求壓力為設(shè)計依據(jù)，因此選擇供水最遠的1#井輸水進行計算［2］。

沿程水頭損失計算公式為:

局部水頭損失計算公式為:hj= 10%hf

式中:hf為沿程水頭損失，m;hj為局部水頭損失，m;f為管材摩阻系數(shù);L 為管道長度，m;Q 為管道流量，m3/h;m 為流量指數(shù);d 為管道內(nèi)徑，mm;b 為管徑指數(shù)。

1)干管沿程水頭損失。

2)支管沿程水頭損失。

3)管道總輸水損失。

4)設(shè)計揚程按下式計算

式中:H 為設(shè)計揚程，m;Zd為水源動水位與管網(wǎng)管道中心線之間的高差，m;H 為管道總輸水損失，m;Z 為管道中心線水平面與凈水池最高點水位的高差，m;△H 為過濾設(shè)備所需水頭，m，(取為25m);△h 為安全水頭，m，(取為3 m)。

其中Zd= 24 m，H總= 7.95 m，Z = －0.45 m，△H =25m，△h =3m。

所以H =59.5 m。

2.2.2 水泵選型

根據(jù)設(shè)計流量Q = 60 m3/h，設(shè)計揚程H =59.5m，因此潛水泵選擇型號為200QJ64—62/4，流量為64 m3/h，揚程為62 m，配套電動機功率為18.5 kW。啟動裝置JJ1B—380/18.5 自耦減壓啟動柜，配套電纜規(guī)格3 ×102，其性能指標(biāo)見表3。

表3 潛水泵性能指標(biāo)表

3 凈水廠設(shè)計

凈水廠設(shè)計內(nèi)容主要包括以下4個方面:

3.1 供水工藝設(shè)置

本工程源水為地下水。源水除鐵、錳含量超標(biāo)外，其它各項水質(zhì)符合國家標(biāo)準(zhǔn)，利用常規(guī)地下水處理工藝可以保證出水水質(zhì)達到國家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。所以確定工藝流程為:

3.2 凈化工藝流程(除鐵、錳設(shè)備)

興隆臺地區(qū)地下水豐富，無污染源，除鐵、錳超標(biāo)外，水質(zhì)其它指標(biāo)符合生活飲用水取水標(biāo)準(zhǔn)。在興隆臺地區(qū)選擇水源，除鐵、錳就是必須解決的事情。

本工程擬建一套除鐵、錳水處理系統(tǒng)，出水符合生活飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)GB5749 －2005。工程本著除鐵、錳水處理系統(tǒng)的配置在能夠滿足自來水水質(zhì)的要求的前提下，以“盡可能降低投資成本、節(jié)約能源、方便操作、安全可靠”的原則，于是確定如下的技術(shù)方案，其工藝流程見圖1。

圖1 工藝流程示意圖

說明:

1)水泵:將水泵入到除鐵、錳過濾器中。

2)曝氣溶氧裝置:除鐵、除錳要求充分曝氣，本方案采用壓縮空氣進行曝氣，空氣壓縮機型號為STORM—05L，產(chǎn) 氣 量 為 1.2 m3/min、 壓 力為0.7 MPa［3］。

3)壓力式溶氣反應(yīng)罐:為了達到一定的溶氣反應(yīng)時間。本方案采用壓力式溶氣反應(yīng)罐進行溶氣反應(yīng)。壓力式溶氣反應(yīng)罐的尺寸為Φ800 ×1700。

4)除鐵、錳過濾器:除鐵、錳過濾器共6 臺，為壓力式、鋼制玻璃鋼防密結(jié)構(gòu)，尺寸為Φ 2 800 mm ×4 500 mm，采用錳砂濾料、濾層厚度為1 200 mm。濾料粒徑0.6 ～1.2 mm［4］。承托層厚度600 mm，材質(zhì)為錳礦石和卵石。自動控制除鐵、錳過濾器的過濾、反洗和正洗工作狀態(tài)。

5)濾速:本除鐵、錳池的濾速為6.3 m/h，校核濾速為9.45 m/h。

6)過濾工作周期及反沖洗:工作周期為24 ～48h，反沖洗采用輔助沖洗方式，利用水源井水泵進行沖洗，以期終損失水頭2.0 為標(biāo)準(zhǔn)，沖洗強度20 L/(s·m2)，膨脹率25%，沖洗時間10 ～15 min。

3.3 清水池

凈水廠內(nèi)的清水池調(diào)節(jié)容積按設(shè)計日供水量的20%左右計算，設(shè)計日最高供水量為3 500 m3/d，因此，清水池設(shè)計容積取為800 m3。

清水池為地下式，采用矩形鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。清水池平面尺寸為17.2 m × 13.0 m，有效深度為3.8m。清水池內(nèi)設(shè)導(dǎo)流墻，以防短流。池頂覆土厚700 mm。水池通風(fēng)帽高出覆土900 mm和1 400 mm兩個高度。

3.4 二級泵房及消毒間

二級泵房設(shè)計最高日供水量為3 500 m3/d?？紤]互為備用供水安全的原則，供(配)水水泵選4 臺(三用一備)，直線型布置。

二級泵房設(shè)計最高日供水量為3 500 m3/d。考慮互為備用供水安全的原則，供(配)水水泵選4 臺(三用一備)，直線型布置。

二級泵房為半地下式，地面以下為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地面以上為磚混結(jié)構(gòu)，地下室面積71.2 m2，地上建筑面積73.71 m2。

地下部分平面尺寸(軸中)10.84 m ×6.0 m，深2.65 m。地上部分平面尺寸(軸中)10.84 m ×6.0 m，凈高4.5 m，共二間。其中泵室上部為凈化設(shè)備間，主要放置二氧化氯發(fā)生器。另一個為控制室，主要放置配電和控制設(shè)備。

［1］寇立娟，陳韜，楊世鵬，楊樹生. 天津市農(nóng)村集中供水工程探討［J］. 天津農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，15(03):14 －16.

［2］常永生，王強. 談沈北新區(qū)農(nóng)村集中供水工程建設(shè)［J］.現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2009(02):296.

［3］靳崇濤，李水娜，張白鶴. 對農(nóng)村集中供水工程的建議［J］. 科技資訊，2010(29):47.

［4］楊彥青. 集中供水工程促進小城鎮(zhèn)建設(shè)－ －子長縣玉家灣村建設(shè)集中供水工程小記［J］. 陜西水利，2003(05):41.