斜管式反應沉淀池在土橋塬區(qū)農村供水工程中的應用

【摘要】傳統(tǒng)的農村供水工程在使用中有很多弊端，導致傳統(tǒng)的供水系統(tǒng)在農村供水過程中不能長久良好的運行。筆者在通過對土橋塬區(qū)農村供水工程的深入分析，得出改區(qū)域的供水情況，并根據(jù)供水實際將斜管式反應沉淀池引用其中。以此為基礎，解決了很多傳統(tǒng)供水中存在的問題。

【關鍵詞】斜管式反應沉淀池；農村供水工程；應用

一、供水工程概況

旬邑縣土橋塬區(qū)農村供水工程是咸陽市內較大型農村供水工程之一，是旬邑縣農村供水的一大板塊。工程始建于1991年，1995年建成投入運行，工程依托姜家河流域七里川石溝、潭溝、橋溝三座水庫為水源，輸水渠道由七水灌區(qū)灌溉渠道改造而成，整個工程由水源、輸水渠道、水處理廠、北部加壓站、排廈機電抽水站、供水管網(wǎng)6部分組成，經(jīng)加氯凈化處理，解決旬邑縣土橋鎮(zhèn)、排廈鄉(xiāng)、丈八寺鎮(zhèn)、淳化縣胡家廟鄉(xiāng)、官莊鎮(zhèn)、黃埔鄉(xiāng)和彬縣龍高鄉(xiāng)3縣7鄉(xiāng)人畜飲水問題。工程修建1000T及500T清水池各1座，生產(chǎn)能力80m3/h的無閥濾池2座，50T倒錐型水塔1座，安裝機泵6臺（套），敷設主管道52公里，村級管網(wǎng)124公里，沿線修建調壓蓄水池10座，設計供水人口9.8萬人，供水面積371.8Km2，年供水量89萬T。該工程建成以來，為土橋塬區(qū)新農村建設、群眾生產(chǎn)生活環(huán)境改善、區(qū)域經(jīng)濟建設和精神文化建設做出了應有貢獻。

二、供水中存在的主要問題

石溝水庫為塬區(qū)供水工程的主水源，潭溝、橋溝2座水庫為備用水源，3座水庫以“長藤結瓜”式修建。3座水庫均修建于上世紀70年代，屬“三邊”工程，水庫病險問題較為突出，長期帶病運行，2008-2010年，利用中央國債資金對3座水庫進行了除險加固，水庫病險問題得到了徹底解決，水庫調蓄能力大為提升，加固后總庫容608.1萬m3，興利庫容203萬m3，水源可完全滿足塬區(qū)供水工程用水需求。

隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展和塬區(qū)建設的不斷擴大，區(qū)域內人們生活水平的逐漸提高，其擔負的責任日趨重大。工程修建時由于受資金制約，沒有修建混凝反應池和平流沉淀池，每逢天雨，來水渾濁，水質渾濁現(xiàn)象時有發(fā)生，水質檢測只能依靠縣衛(wèi)生防疫部門定期進行檢測，與現(xiàn)行安全飲水標準要求不相符。水處理設施的不完整和水源的不安定性，造成水質不符合國家飲用水標準，已成為三縣七鄉(xiāng)居民健康的隱患，并制約著區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展。因此改造土橋水廠水處理工藝是提高居民生活水平，促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的一個迫在眉睫的關鍵措施。

三、工程總體布置

為了徹底解決水處理工藝問題，為項目區(qū)提供足量、優(yōu)質的生產(chǎn)生活用水，更好地為區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展保駕護航，按照充分利用已有水利工程，宜改造則改造，有效降低工程建設投資和運行費用的原則，工程現(xiàn)有2座80m3/h重力式無閥濾池，本次只選擇混凝沉淀和澄清的工藝，增加混凝、沉淀工序，修建2座80m3穿孔旋流反應斜管沉淀池。水處理工藝方案為：“原水—混凝沉淀—過濾—消毒”，其相應的處理構筑物為“原水--穿孔旋流反應斜管沉淀池--重力式無閥濾池—消毒”。

穿孔旋流反應斜管沉淀池由穿孔旋流絮凝反應池和斜管沉淀池兩部分組成，具有結構簡單，容積小和便于布置等優(yōu)點，適應于中小型水廠。在平面上由一系列方格組成，每一格為一級，一般為6-12級，視水量大小而定。進水孔沿圓周切線方向，上下交錯布置。原水以較高流速流入各格，分別在各格形成旋轉運動以攪動水流，使顆粒相互碰撞以達到絮凝的目的。

（一）穿孔旋流絮凝反應池

1、設計參數(shù)

⑴設計進水水量：80m3/h，2組；自用水量：10%計；

⑵設計進水含砂量C1≤1000mg/L，瞬時含砂量C2≤3000mg/L；

⑶設計絮凝時間：20min；絮凝池分格大小按豎向流速確定；

⑷進口設計流速：1m/s；出口設計流速：0.8m/s。

2、布置形式及結構尺寸

設計進水流量為160m3/h，絮凝池分兩組，可以單獨工作。則每池流量為0.044 m3/s

設計絮凝時間為20min，得絮凝池有效容積為：V=0.044×20×60=52.8 m3

設計平均水深2.8m，得池的面積為：A=52.8÷2.8=18.86 m3

豎向流速采用12mm/s，得單格面積為：f=0.044÷0.012=3.67㎡

設每格為方形，邊長采用1.64m，得分格數(shù)n=18.86÷3.67=5.14個，為配合沉淀池尺寸，采用6格，為鋼筋砼結構，尺寸為1.36m×1.36m×5.2m（高）。

3、排泥設施

穿孔旋流絮凝反應池水量較小，采用單斗底排泥，每級格底部設置斗式排泥，排泥管為DN125鋼管，排泥管上安裝排泥閥門，共設置6組，最終匯入排泥池，由排泥池排入室外排水系統(tǒng)。

（二）斜管沉淀池

1、設計參數(shù)

⑴沉淀池采用逆向流斜管沉淀，斜管材料采用pvc管，斜長1m，水平夾角600；上升流速2.5mm/s；

⑵配水區(qū)高度：0.7-1.4m，斜管區(qū)高度0.87m，集水區(qū)高度0.6-1.1m；

⑶斜管中水流Re數(shù)小于500，F(xiàn)r數(shù)為10-3-10-4；

⑷設計表面負荷：q=2.16 m3/（㎡×h），出水含砂量小于10mg/L；

2、布置形式及結構尺寸

為了與絮凝池合建，池體尺寸為3.15寬×4.78長×5.2高，鋼筋砼結構。

3、排泥設施

斜管沉淀池底部設置底排泥，排泥管為DN150鋼管，排泥管上安裝排泥閥門，共設置1組，最終匯入排泥池，由排泥池排入室外排水系統(tǒng)。

四、效益分析

斜管式沉淀池本身具有較高的水處理效率，與傳統(tǒng)的方法相比，其占地面積較小，投資較小，運行較為穩(wěn)定，而且安全性較高，便于施工，安裝起來比較簡單，能夠大大縮短施工的工期，在建成后的自動化程度較高，后期的運行管理比較容易，養(yǎng)護較為簡單。通過使用斜管式反應沉淀池的情況分析得知，其處理后的水能夠滿足農村供水對水質的要求，是近十年來在給供水工程中采用最廣泛而且成為一項水處理裝置。它適用范圍廣，處理效果高，占地面積小等優(yōu)點，處理能力是平流式沉淀池的3-5倍，既適用于新建工程，又適用于現(xiàn)有舊池的改造，具有良好的經(jīng)濟社會效益。

結語

農村供水是一項復雜的社會系統(tǒng)工程，工程管理工作量大，難度高，而效益往往不顯著。斜管式反應沉淀池本身具有高效率的水處理能力，與傳統(tǒng)的處理方式相比，占地面積較小，投資較少，運行比較穩(wěn)定，安全性較高。因此，農村供水工程要以保障農民群眾的飲水安全為目標，以提供優(yōu)質服務為宗旨，堅持按經(jīng)濟規(guī)律辦事，建立適應社會主義市場經(jīng)濟體制要求，符合農村飲水工程特點，有利于工程可持續(xù)利用的管理體系，確保工程長期發(fā)揮效益，為塬區(qū)經(jīng)濟建設做出積極貢獻。