興隆臺集中供水工程設計綜述

付愛平

(沈陽市沈北新區防洪工程維護費征收管理辦公室，沈陽110121)

1 供水規模設計

根據實地調查，采用最高日用水量標準法確定本供水工程的供水量，數值詳見表1。

表1 供水量現狀表(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 為設計用水人口;P0為供水范圍內的現狀常住人口數，其中包括無當地戶籍的常住人口，人;R 為設計年限內人口的自然增長率，可根據當地近年來的人口自然增長率確定(約為1.2‰);n 為工程設計年限;P1為設計年限內人口的機械增長總數，可根據各村鎮的人口規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。(其它計算均按照現有的增長率計算)。

表2 最高日用水量標準法

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

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

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

2 輸水工程設計

輸水工程設計內容包括:管徑確定和水泵選擇。

2.1 管徑確定

管徑的確定采用經濟流速法，計算公式為:

式中:D 為管道內徑，m;Q 為計算管段設計流量，m3/s;Ve 為經濟流速，取1.5m/s。

2.1.1 支管管徑確定

因為每眼井的設計取水流量均為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

水泵選擇內容包括:設計揚程和水泵選型。

2.2.1 設計揚程

以最不利工作點為典型設計，選擇滿足凈水車間要求壓力為設計依據，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;L 為管道長度，m;Q 為管道流量，m3/h;m 為流量指數;d 為管道內徑，mm;b 為管徑指數。

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)設計揚程按下式計算

式中:H 為設計揚程，m;Zd為水源動水位與管網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

根據設計流量Q = 60 m3/h，設計揚程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，配套電纜規格3 ×102，其性能指標見表3。

表3 潛水泵性能指標表

3 凈水廠設計

凈水廠設計內容主要包括以下4個方面:

3.1 供水工藝設置

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

3.2 凈化工藝流程(除鐵、錳設備)

興隆臺地區地下水豐富，無污染源，除鐵、錳超標外，水質其它指標符合生活飲用水取水標準。在興隆臺地區選擇水源，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，出水符合生活飲用水水質標準GB5749 －2005。工程本著除鐵、錳水處理系統的配置在能夠滿足自來水水質的要求的前提下，以“盡可能降低投資成本、節約能源、方便操作、安全可靠”的原則，于是確定如下的技術方案，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 氣 量 為 1.2 m3/min、 壓 力為0.7 MPa［3］。

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

4)除鐵、錳過濾器:除鐵、錳過濾器共6 臺，為壓力式、鋼制玻璃鋼防密結構，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。

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 為標準，沖洗強度20 L/(s·m2)，膨脹率25%，沖洗時間10 ～15 min。

3.3 清水池

凈水廠內的清水池調節容積按設計日供水量的20%左右計算，設計日最高供水量為3 500 m3/d，因此，清水池設計容積取為800 m3。

清水池為地下式，采用矩形鋼筋混凝土結構。清水池平面尺寸為17.2 m × 13.0 m，有效深度為3.8m。清水池內設導流墻，以防短流。池頂覆土厚700 mm。水池通風帽高出覆土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。

二級泵房為半地下式，地面以下為鋼筋混凝土結構，地面以上為磚混結構，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備間，主要放置二氧化氯發生器。另一個為控制室，主要放置配電和控制設備。

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

［2］常永生，王強. 談沈北新區農村集中供水工程建設［J］.現代農業科技，2009(02):296.

［3］靳崇濤，李水娜，張白鶴. 對農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建設－ －子長縣玉家灣村建設集中供水工程小記［J］. 陜西水利，2003(05):41.