番禺取水口優(yōu)化整合中某大型取水泵站的設(shè)計

劉 潔

(安徽省城建設(shè)計研究總院股份有限公司華南分公司，廣東 廣州 510000)

1 概述

隨著我國城市化發(fā)展，原分散布置取水口四周城市開發(fā)活動增加，水污染風(fēng)險開始增多；另外由于區(qū)域大型供水企業(yè)的出現(xiàn)，開始對區(qū)域內(nèi)分散取水口進行優(yōu)化組合，以進一步優(yōu)化區(qū)內(nèi)的供水布局，提高供水安全程度，取水口優(yōu)化整合現(xiàn)象逐步增多。本文以廣州市番禺區(qū)取水口優(yōu)化整合工程的紫坭取水泵站工程為例，介紹了該項目的工藝流程及主要構(gòu)筑物設(shè)計的參數(shù)和特點，以期為類似大型取水泵站工程設(shè)計提供參考。

紫坭取水泵站位于廣州市番禺區(qū)紫坭島，分兩期建設(shè)，一期工程為紫坭取水泵站工程，二期工程(遠期預(yù)留)為原水預(yù)處理工程。紫坭取水泵站為集取水、原水預(yù)處理、原水調(diào)度和供水科普宣教等功能為一體的大型取水泵站，其功能設(shè)置既應(yīng)滿足從順德水道(紫坭河段)常規(guī)取水的需要，也要滿足具備應(yīng)急投加水處理劑和進行原水預(yù)處理的功能需要，還要滿足將原水合理分配至番禺區(qū)第一、第二、石碁和鐘村水廠的調(diào)度需求。取水泵站設(shè)計流量110萬m3/d，是一座節(jié)能、環(huán)保、運行安全穩(wěn)定、簡約實用的大型原水取水泵站。

2 紫坭取水泵站設(shè)計

2.1 總平面方案及工藝流程

2.1.1總平面方案

按照現(xiàn)狀取水頭部及引水管位置，一期取水泵房設(shè)計坐落于取水頭部對應(yīng)廠區(qū)內(nèi)位置，盡量縮短引水距離，保持引水管盡量順直，減少引水管段水頭損失。為考慮日常加藥及應(yīng)急加藥的便利，并考慮主要加藥區(qū)在取水泵房處，因此加藥間設(shè)計緊鄰取水泵房。在一期建設(shè)范圍內(nèi)，綜合樓設(shè)計坐落于東南部，靠近河道及現(xiàn)狀路。即一期工程站區(qū)布局為北側(cè)取水泵房及變配電間，中部為加藥間，南側(cè)布置綜合樓，見圖1。

2.1.2工藝流程

工藝流程設(shè)計原則為力求滿足工程設(shè)計目標，流程順暢，因地制宜。工藝流程為：利用現(xiàn)狀取水頭部及虹吸管道引水至紫坭取水泵房，一期工程建設(shè)完成后，直接加壓輸水至各大供水廠。待二期工程建設(shè)完成后，經(jīng)過紫坭泵站增壓的水轉(zhuǎn)送至預(yù)處理構(gòu)筑物，經(jīng)過預(yù)處理反應(yīng)池的出水二次提升，經(jīng)輸水管路送至水廠，見圖2。

2.2 主要構(gòu)筑物的設(shè)計特點

2.2.1取水頭部

在地表水源取水工程中，江河固定式取水是最常見的取水方式[1]，根據(jù)進水管形式不同，取水構(gòu)筑物分為自流管取水、虹吸管取水、水泵直接取水、橋墩式取水等四種類型[2]。

紫坭泵站取水頭部為兩個喇叭口，由搭建22根預(yù)應(yīng)力管樁固定，四周用格柵圍護，兩側(cè)進水，上下游分別設(shè)導(dǎo)流板除去雜草等漂、懸浮物；在常水位以上設(shè)檢修平臺以利巡視、清渣，在洪水位以上設(shè)有航標燈安全措施；格柵按順水流方向或45°角布置。格柵柵條采用50×10 mm扁鋼，格柵間隙60 mm。敷設(shè)有兩根D2 420×18虹吸引水管道與取水泵房進水井連接。

2.2.2取水泵房

1)進水井、格柵井及吸水井。設(shè)置一座進水井，按進水管位置分為兩格，每格均勻設(shè)置三個格柵，進水尺寸7.0 m×35.90 m，井深度12.40 m，有效水深5.0 m，進水井設(shè)置反沖洗管道。設(shè)置一座格柵井，按進水管位置分為兩格，每格均勻設(shè)置三個格柵保證配水。格柵渠寬2.2 m，格柵間隙8 mm，采用LXG鏈條旋轉(zhuǎn)耙式格柵。吸水井尺寸為2×6.0 m×35.9 m，深度12.4 m；吸水井分2格，采用閘門連通，同時吸水井尺寸設(shè)計考慮預(yù)留設(shè)置集泥坑及吸泥泵，以便于清除沉積的污泥。

2)泵房廠房。泵站廠房布置為南、北向形式，廠房長80.0 m，寬19.6 m，高11.2 m，為現(xiàn)澆混凝土框架結(jié)構(gòu)。泵站采用6臺變頻泵組，5臺工頻泵組，水泵為高效單級雙吸離心泵，水泵機組采用交替布置。在水泵選型擬合各工況點難度較大時，可考慮采用變頻調(diào)速的方式[3]。本項目水泵參數(shù)選擇的原則是以遠期輸水工況為控制點，采用變頻和變化臺數(shù)相結(jié)合的方法來滿足其他工況流量和揚程的要求。泵組采用臥式布置，與電動機直聯(lián)，水泵安裝在進水池停機水位以下，水泵處在充水狀態(tài)，即經(jīng)常處于準備啟動狀態(tài)。水泵采用彎管進水流道，11根出水管匯至出水管廊中的3根出水總管，每臺水泵進水流道設(shè)一檢修蝶閥，出口裝設(shè)靜音止回蝶閥和檢修蝶閥，泵組、靜音止回蝶閥及檢修蝶閥均布置在水泵間。

2.2.3加藥間

通過分析紫坭取水口原水水質(zhì)歷史數(shù)據(jù)，曾出現(xiàn)藻類等季節(jié)性繁殖、貝殼類附加于引水管道內(nèi)壁、重金屬污染、氨氮超標及揮發(fā)性酚超標等情況，因此本工程設(shè)計有次氯酸鈉投加設(shè)施、粉末活性炭和高錳酸鉀藥量儲備及應(yīng)急設(shè)施，置于加藥間內(nèi)，加藥間尺寸為42.0 m×15.0 m。

次氯酸鈉消毒效果和氯氣相當(dāng)，投加定量較準確，操作安全，使用方便，易于存儲，對環(huán)境無毒害。本工程采用次氯酸鈉作為消毒除藻藥劑。次氯酸鈉投加量按2 mg/L進行投加，設(shè)計投加濃度：10%溶液。

為應(yīng)對原水中色度、有機物、致突變前體物等含量較高、臭味明顯等突發(fā)情況，本工程中增加高錳酸鉀預(yù)氧化法和粉末活性炭作為應(yīng)急處理工藝。高錳酸鉀投加量按2 mg/L進行投加，設(shè)計投加濃度2%溶液；粉末活性炭投加量按20 mg/L進行投加，設(shè)計投加濃度5%～10%溶液。

3 結(jié)語

1)取水頭部引水管設(shè)計時，可通過虹吸引水減少埋深，以減小對堤岸的影響。在運行過程中應(yīng)保證虹吸管有高度的密閉性，同時對站區(qū)配套的真空系統(tǒng)設(shè)備設(shè)施定期檢查，保障真空值有所變化時，真空系統(tǒng)隨時啟動運行良好，以保障虹吸管運行安全。

2)由于江河水中含有泥沙雜質(zhì)，吸水井應(yīng)考慮方便沉泥和格柵柵渣清理的措施?？煽紤]設(shè)置反沖洗管道、吸泥泵和機械格柵等設(shè)施。

3)水泵的選擇和配置應(yīng)滿足不同工況和流量的要求，必要時設(shè)置變頻泵組。

4)通過設(shè)置加藥間，采取應(yīng)急加藥措施，可預(yù)防大部分原水水質(zhì)風(fēng)險，保證取水水質(zhì)安全。