人工濾床輻射管滲透豎井取水方案

張文志

（盤錦市雙興水利管理中心，遼寧盤錦124010）

1 項(xiàng)目概述

某集團(tuán)公司是盤錦市境內(nèi)的一家以石油化工為主的重點(diǎn)民營高新企業(yè)，生產(chǎn)用水目前主要采用自來水，單價(jià)6.5 元/t。近期日用水量10000 t，年水費(fèi)約2400 萬元；遠(yuǎn)期日用水量約15000 萬t，年水費(fèi)約3500萬元。2019年該公司通過流轉(zhuǎn)用水指標(biāo)獲得在某水庫內(nèi)取水550萬t/a，該公司在水庫附近投資4600萬元建成取水閘、涵洞、泵站及輸水管道，但由于取水閘底板及泵站前池的高程過低，加之附近水庫及灘地土壤含砂較高，泵站試運(yùn)行時(shí)前池內(nèi)基本被泥砂淤滿，取水項(xiàng)目投資失敗。

鑒于該企業(yè)取水庫地表水失敗的教訓(xùn)，此次改造方案調(diào)整了取水思路，擬利用人工鋪設(shè)濾床對(duì)河水進(jìn)行初濾，輻射管滲透過濾器取水，滲透豎井集水，取水泵站提水加壓的方式。

2 總體設(shè)計(jì)方案

在水庫內(nèi)的灘地上選定一個(gè)取水區(qū)域鋪設(shè)人工濾床，邊岸設(shè)置滲透取水豎井一座，井內(nèi)設(shè)置滲濾取水孔12個(gè)，孔內(nèi)安裝特制輻射管式過濾器。取水豎井通過輸水管與進(jìn)水閘相連，由進(jìn)水閘內(nèi)的原輸水管道送到泵站前池，同時(shí)井內(nèi)預(yù)留遠(yuǎn)期工程連接管道。

3 人工濾床

人工濾床以取水豎井中心為圓心，半徑30 m的圓形輻射范圍鋪設(shè)，鋪設(shè)面積約2800 m2。為保證人工濾床過濾性能，需對(duì)原河床進(jìn)行清淤處理，清淤范圍與人工濾床的面積相同，根據(jù)河床現(xiàn)有高程，確定河床清液的底高程為0.80 m。在人工濾床的外緣設(shè)置濾床護(hù)壁，用于阻斷原河床的淤泥對(duì)人工濾床的影響。護(hù)壁頂寬0.30 m，底寬0.50 m，高1.00 m，長160.00 m，采用塊石砌筑。

人工濾床分為3 層鋪筑，底層為砂卵石基層，厚度為0.15 m，粒徑8～30 mm 中小卵石；中層為砂卵石混合濾料，厚度為1.20 m，粒徑為4～30 mm卵石和中粗砂的混合料；上層為大卵石防沖層，厚度為0.15 m，粒徑為100～200 mm 的大卵石，人工濾床的總鋪設(shè)厚度為1.50 m，底標(biāo)高為0.80 m，頂標(biāo)高為2.30 m。

4 滲透豎井

在河道灘地內(nèi)正對(duì)原進(jìn)水閘位置布設(shè)滲透豎井1座，井位布設(shè)于人工濾床的邊岸上，滲透豎井起到集水作用，同時(shí)也是布置和實(shí)施滲濾孔取水的操作空間。取水井為圓筒形，凈內(nèi)徑5.0 m，壁厚0.4 m，井壁為C30現(xiàn)澆鋼筋混凝土，井底為C30素混凝土，厚度1.50 m；取水井井口標(biāo)高7.80 m，井底標(biāo)高-0.40 m，混凝土封底底板底高程-1.90 m，總井深9.70 m，井底0.80 m 段為沉砂積淤段。滲透豎井設(shè)置進(jìn)水孔12個(gè)，進(jìn)水孔自井內(nèi)向?yàn)V床區(qū)輻射，孔徑φ150，取水孔安裝穿墻套管，孔口均設(shè)法蘭及自動(dòng)放水控制裝置。

滲濾豎井取水作為一種新型的取水方式，能夠達(dá)到取水凈水一體化，滲濾豎井為垂直和側(cè)向雙向補(bǔ)水，取水保證率較高。滲濾取水豎井的深度較深，井底封閉，避免了井底涌砂的影響。

5 水量計(jì)算

水量計(jì)算參照給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)，按輻射井出水量計(jì)算模型計(jì)算，取水量為15671 t/d，滿足企業(yè)近期用水量，通過適當(dāng)調(diào)整優(yōu)化后，也可滿足企業(yè)遠(yuǎn)期用水量。

6 輻射式滲濾管

輻射管過濾器是采用國外先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的新型過濾器，特點(diǎn)是長度可達(dá)到30～40 m，取水面積大；孔隙率大，有效孔隙率為35%～40%；改良材質(zhì)不易生銹，水力條件良好，不易發(fā)生過濾器堵塞現(xiàn)象。

滲透豎井進(jìn)水孔內(nèi)安置特制過濾管12 根，過濾管穿過取水孔向人工濾床方向輻射，過慮管長度25 m，過慮管總長400 m，每根管安裝過濾器長度18 m，過濾器總長為216 m。過濾器周圍人工鋪筑反濾層，確保初濾水質(zhì)和保障過濾器的抗淤塞能力，過濾器采用特制的喇叭口式過濾器，直徑150 mm，孔隙率26%左右，水力條件好，入管流速低，攔砂效果好，不易發(fā)生淤塞，過濾管安裝采用同步跟鉆進(jìn)。

7 其他輔助裝置

7.1 控制與反沖系統(tǒng)

為保證取水井后期生產(chǎn)中的日常維護(hù)，保證供水穩(wěn)定不間斷，在井內(nèi)的設(shè)置了2 套控制和反沖系統(tǒng)，根據(jù)供水的需要，分別進(jìn)行開關(guān)控制和分區(qū)反沖。取水孔均進(jìn)行單獨(dú)控制，控制管線布置到井口，設(shè)有接口，維護(hù)時(shí)接入。各滲濾孔口均安裝控制閥，采用水動(dòng)力控制方式，主要用于控制滲濾孔的開啟和關(guān)閉，便于工程竣工投產(chǎn)放水及運(yùn)行期間可能的例行下井檢查和維護(hù)。根據(jù)滲濾取水孔的布置和控制的靈活性，每個(gè)滲濾孔均設(shè)置控制閥，共設(shè)控制閥門12個(gè)。DN25 控制管線布置到井口，設(shè)有接口，維護(hù)時(shí)接入根據(jù)濾床條件設(shè)置安裝的滲濾孔反沖系統(tǒng)，每個(gè)取水井進(jìn)行單獨(dú)控制，可以定期對(duì)取水井滲濾孔進(jìn)行定向反沖，與控制系統(tǒng)屬于聯(lián)動(dòng)控制，主要用于工程運(yùn)行其間的防淤處理和水量保證。根據(jù)工程的水質(zhì)情況和取水量要求，每個(gè)取水孔均進(jìn)行反沖，共設(shè)反沖閥門12個(gè)，DN50 反沖管線布置到井口，設(shè)有接口，維護(hù)時(shí)接入空壓機(jī)。

7.2 輸水管道

由于取水濾床區(qū)域和原進(jìn)水閘有10 m 左右的距離，取水井設(shè)置在人工濾床邊上，采用DN1000的輸水管直接將取水井內(nèi)的水輸送到進(jìn)水閘內(nèi)。取水豎井與進(jìn)水閘間輸水管道長度23 m，集水豎井管底標(biāo)高0.40 m，進(jìn)水閘內(nèi)管底標(biāo)高0.38 m；輸水管采用DN1000 的鋼筋混凝土管，坡度為3‰。考慮到遠(yuǎn)期增加供水量的需要，在取水井內(nèi)預(yù)留遠(yuǎn)期供水工程連接管。

8 方案評(píng)價(jià)

8.1 環(huán)境評(píng)價(jià)

片區(qū)規(guī)劃成熟、建設(shè)速度快，市政、交通等基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)條件良好，有利于促進(jìn)該取水項(xiàng)目的實(shí)施；取水點(diǎn)位置選擇滿足規(guī)范要求，水源補(bǔ)給豐富，且遠(yuǎn)離了潛在地表污染源；對(duì)環(huán)境無污染，具有較強(qiáng)的抗環(huán)境突發(fā)性污染事件和持續(xù)污染事件的能力。

8.2 技術(shù)評(píng)價(jià)

采用的滲濾取水井工藝，其特點(diǎn)：一是源水經(jīng)人工濾床初濾，具有一定抗污染性，水質(zhì)較好；二是補(bǔ)給水源豐富且十分穩(wěn)定，無運(yùn)行淤塞危害，產(chǎn)水能力優(yōu)于其它臨河取水工藝，運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)捷；三是取水工程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且深埋于地下，與區(qū)域規(guī)劃無沖突，對(duì)河流生態(tài)環(huán)境也無影響，同時(shí)具備良好的防洪、防災(zāi)和抗震性能。主要工程區(qū)域位于地下，不受河水行洪影響。

8.3 經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)

該工程投資約500 萬元，每年取水及運(yùn)行成本約600 萬元，企業(yè)前期投入4600 萬元，投產(chǎn)后企業(yè)3年內(nèi)可收回投資成本。

滲濾取水井采用的是取水凈水一體化的方式，源水經(jīng)人工濾床的自然物理初濾，低于常規(guī)水廠的運(yùn)行成本，減少藥劑消耗費(fèi)用，運(yùn)行成本相對(duì)較低。