某縣城地下水水源給水廠設(shè)計(jì)要點(diǎn)

郭 竹 玲

(太原市市政工程設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030002)

0 引言

供水設(shè)施是城市賴以生存的重要的基礎(chǔ)設(shè)施，基礎(chǔ)設(shè)施是否完善是一個(gè)城市文明程度的重要體現(xiàn)。城市建設(shè)的同時(shí)必須同步配套相應(yīng)的供水設(shè)施，這對(duì)于改善居民生活條件，促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和城市建設(shè)的全面發(fā)展具有重要意義。該縣城是一座擁有豐富自然資源，而且地理位置優(yōu)勢(shì)突出的縣城，但由于缺水，嚴(yán)重制約城市的發(fā)展，招商引資也受到了明顯的限制。

1 工程概況

本次設(shè)計(jì)的地下水水源給水廠位于山西某縣城，該縣城現(xiàn)狀用水基本以淺層地下水源為主，且水源井分散、出水量較小；縣城現(xiàn)狀管網(wǎng)覆蓋范圍有限，管材材質(zhì)種類雜亂，管道新舊不一，老化嚴(yán)重，跑冒滴漏現(xiàn)狀突出，且以支狀布置較多，供水保障率極低。縣城自備水源井?dāng)?shù)量較多，考慮保護(hù)與節(jié)約地下水資源，實(shí)行城市水資源地統(tǒng)一調(diào)配與管理。

為解決居民生活需水與現(xiàn)狀自來(lái)水供水不足的矛盾、解決水質(zhì)性缺水問題、保障縣城快速發(fā)展、提高縣城供水安全，縣城建設(shè)新的供水工程勢(shì)在必行，同時(shí)對(duì)現(xiàn)狀設(shè)施進(jìn)行改造完善以保證供水安全也是非常必要的。

2 需水量預(yù)測(cè)

根據(jù)GB 50013—2018室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[1]，城市設(shè)計(jì)供水量一般包括綜合生活用水(包括居民生活用水和公共建筑用水)、工業(yè)企業(yè)用水[2]、澆灑道路和綠地用水、管網(wǎng)漏損水量、未預(yù)見用水量和消防用水量。凈水廠設(shè)計(jì)規(guī)模由上述前五項(xiàng)組成。采用分類指標(biāo)法預(yù)測(cè)需水量。經(jīng)預(yù)測(cè)計(jì)算在規(guī)劃期限內(nèi)縣城需水量為6.0萬(wàn)m3/d。

3 工程設(shè)計(jì)目標(biāo)

1)水量目標(biāo)：按該縣城供水規(guī)劃，縣城實(shí)現(xiàn)地表水水源和地下水水源聯(lián)合供水的方式，以地表水為主，目前該縣城集中式地下水飲用水水源地建設(shè)工程已完成，水源地供水規(guī)模1萬(wàn)m3/d，本次建設(shè)以地下水源地為水源的給水處理廠，供水規(guī)模1萬(wàn)m3/d。

2)水質(zhì)目標(biāo)：凈水廠出水符合國(guó)家GB 5749—2006生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)指標(biāo)。

3)水壓目標(biāo)：縣城現(xiàn)狀及規(guī)劃的居民住宅多為6層及6層以上建筑，城市供水管網(wǎng)水壓至少應(yīng)滿足6層住宅的水壓要求。按照該縣城供水工程專項(xiàng)規(guī)劃，縣城供水管網(wǎng)水壓應(yīng)不低于0.28 MPa。一般供水管網(wǎng)壓力不宜超過0.60 MPa，但由于該縣城地形高差較大，縣城整體最大高差達(dá)到58 m，為保證最不利點(diǎn)供水壓力不低于0.28 MPa。經(jīng)過對(duì)縣城配水管網(wǎng)進(jìn)行平差后確定縣城供水壓力控制范圍為0.28 MPa～0.80 MPa。最不利點(diǎn)室外消火栓栓口處的水壓從室外設(shè)計(jì)地面算起不應(yīng)小于0.1 MPa。

4 水廠工程設(shè)計(jì)

4.1 水源地設(shè)計(jì)

現(xiàn)狀水源地總補(bǔ)給量為570.82萬(wàn)m3/年，由于水源地含水層厚度大，開采系數(shù)取0.8，則開采資源量456萬(wàn)m3/年，周邊農(nóng)村生活開采井開采量約41萬(wàn)m3/年，剩余415萬(wàn)m3/年，水源地計(jì)劃開采量為1萬(wàn)m3/d(合365萬(wàn)m3/年)，開采量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于補(bǔ)采量。在200 m～300 m內(nèi)有較好的含水層。本區(qū)水化學(xué)類型為HCO3-Ca·Mg型、HCO3·SO4-Ca·Mg型，礦化度0.4 g/L左右，總硬度270 mg/L，pH值7.6，水質(zhì)優(yōu)良。

目前水源地現(xiàn)狀機(jī)井4座，供縣城水量約3 840 m3/d～5 000 m3/d，其他不足部分采用購(gòu)買2眼機(jī)井及新打8眼機(jī)井解決，單井出水量為50 m3/h，水泵運(yùn)行時(shí)間12 h/d，水源地水質(zhì)良好，經(jīng)消毒處理后可滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的相關(guān)要求。水源地水井分布圖見圖1。

4.2 原水輸水管(井間聯(lián)絡(luò)管線)設(shè)計(jì)

井間聯(lián)絡(luò)管線設(shè)計(jì)流量按照單井產(chǎn)水50 m3/h計(jì)，井間聯(lián)絡(luò)管道采用壓力流輸水管道。由于水源地周邊為農(nóng)田，井間聯(lián)絡(luò)管布置于水源地簡(jiǎn)易道路下。考慮安全供水，主管布置采用雙管。

4.3 凈水處理工藝選擇

優(yōu)化選擇凈水處理工藝方案，是水處理效果好壞的選擇條件。凈水工藝的選擇應(yīng)根據(jù)水源水質(zhì)和用水對(duì)象對(duì)水質(zhì)的要求、水廠處理規(guī)模及當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)等確定。本次水源為深層地下水，水質(zhì)良好，因此工程推薦采用消毒處理工藝，確保出廠水和管網(wǎng)末梢水達(dá)標(biāo)。水廠凈水工藝為：原水—消毒—出水。消毒采用次氯酸鈉消毒。

4.4 生產(chǎn)性構(gòu)(建)筑物

生產(chǎn)性構(gòu)(建)筑物主要包括：進(jìn)水調(diào)流閥井、進(jìn)水流量井、清水池、吸水井、二級(jí)泵站、加氯間、出水流量計(jì)井。

1)進(jìn)水調(diào)流閥井、流量計(jì)井：在水源深井泵出水管聯(lián)絡(luò)管(2根)進(jìn)水廠處設(shè)調(diào)流閥井，內(nèi)設(shè)調(diào)流閥2套。水廠原水輸送管壓力小，設(shè)計(jì)采用調(diào)壓閥穩(wěn)壓便于后續(xù)計(jì)量。在進(jìn)水調(diào)流閥井后設(shè)進(jìn)水流量計(jì)井1座，內(nèi)設(shè)電磁流量計(jì)1套。

2)清水池：清水池主要用來(lái)調(diào)節(jié)城市用水的不均勻以及消防儲(chǔ)備水量和水廠自用水量。清水池容積為消防容積、供水調(diào)節(jié)容積和自用水調(diào)節(jié)容積之和。即：W=W1+W2+W3=1 485+9.9+864=2 358.9 m3。考慮到清水池使用一段時(shí)間后，池底一般會(huì)有些沉積物，因此需要控制池內(nèi)最小水深，此外留有一定的余地。總設(shè)計(jì)清水池容積2 500 m3。

新建鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地下式清水池2座，總有效容積2 500 m3，每座清水池外形尺寸L×B×H=25.68 m×18.8 m×3.2 m，有效水深3.0 m。池內(nèi)設(shè)水位儀及水位報(bào)警裝置。為避免池內(nèi)水產(chǎn)生短流，池內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流墻。為清洗水池時(shí)排水方便，導(dǎo)流墻底部隔一定間距設(shè)有流水孔。進(jìn)水管直徑DN500 mm，出水管直徑DN450 mm，溢水管直徑DN500 mm，設(shè)計(jì)1根直徑DN300排泥放空管，池頂覆土厚0.5 m，為使池內(nèi)空氣流通，每座池頂設(shè)有9個(gè)通氣孔。池頂設(shè)有2個(gè)檢修人孔，直徑φ1 600 mm。

3)吸水井及二級(jí)泵站：二級(jí)泵站主要將清水池內(nèi)的水加壓送至城區(qū)配水管網(wǎng)。吸水井2座，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸3.5 m×2.5 m×5.4 m；廠區(qū)二級(jí)泵站平面尺寸15.06 m×9.58 m，為半地下式，泵房地下深度3 m，地上高度為5 m。泵房水泵啟動(dòng)方式為自灌啟動(dòng)。泵站設(shè)計(jì)流量1.485萬(wàn)m3/d，泵房?jī)?nèi)設(shè)加壓泵及水廠自用水泵。廠區(qū)自用水泵(變頻供水泵)，用于加藥、沖洗、澆灑、消防、廠區(qū)飲用等；泵房?jī)?nèi)還設(shè)有電動(dòng)單梁橋式起重機(jī)一臺(tái)，起重量T=3 t，跨度LK=10 m，功率N=4.9 kW；并設(shè)潛水排污泵2臺(tái)，Q=20 m3/h，H=20 m，N=4 kW。

4)出水流量計(jì)井：在出廠輸水管上設(shè)出水流量計(jì)井1座，內(nèi)設(shè)電磁流量計(jì)。

5)加氯間：水廠設(shè)2個(gè)加氯點(diǎn)，清水池進(jìn)水端預(yù)留加氯孔。加氯間平面尺寸：10.8 m×6.4 m，高度為4.5 m。內(nèi)設(shè)次氯酸鈉投加系統(tǒng)，主要由次氯酸鈉卸料泵、次氯酸鈉溶液貯罐、次氯酸鈉隔膜計(jì)量泵組成。

4.5 輔助生產(chǎn)建(構(gòu))筑物

1)綜合樓：綜合樓為原三層砌體結(jié)構(gòu)改造而成，作為配水廠附屬用房，內(nèi)部設(shè)有化驗(yàn)室、控制室、辦公室、會(huì)議室等。2)傳達(dá)室：利用現(xiàn)狀傳達(dá)室作為水廠傳達(dá)室，建筑面積26.38 m2。3)箱變：新建一座箱變，平面尺寸12 m×5.3 m。

4.6 水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工程

根據(jù)工藝流程和凈水廠生產(chǎn)管理及自動(dòng)化的要求配置必要的流量、壓力、液位、溫度、水質(zhì)等在線檢測(cè)儀表。主要檢測(cè)參數(shù)如下：對(duì)原水的pH/溫度、濁度、電導(dǎo)率、溶解氧進(jìn)行監(jiān)測(cè)，用于原水水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和指導(dǎo)藥劑投加控制。對(duì)各構(gòu)筑物的液位進(jìn)行控制。此外，需對(duì)出水進(jìn)行常規(guī)水質(zhì)化驗(yàn)。

5 成本預(yù)測(cè)

成本預(yù)測(cè)[3]基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：

1)水資源費(fèi)：水資源費(fèi)根據(jù)相關(guān)協(xié)議取費(fèi)，暫不計(jì)入水價(jià)。

2)藥劑費(fèi)：根據(jù)工藝設(shè)計(jì)的藥劑投加量計(jì)算。水廠加藥量為次氯酸鈉溶液(10%)(消毒)：310 kg/d，單價(jià)為1 000元/t。年總藥劑費(fèi)為11.315萬(wàn)元，折算藥劑噸水單價(jià)為：0.001 3元/t。

3)動(dòng)力費(fèi)：根據(jù)設(shè)計(jì)提供的動(dòng)力參數(shù)計(jì)算，經(jīng)計(jì)算年耗電量186.66萬(wàn)kW·h，電費(fèi)單價(jià)為0.65元/度，年電費(fèi)186.66×0.65=121.33萬(wàn)元，折算水價(jià)0.332元/t。

4)工資福利費(fèi)：南徐水廠人員配置為30人，按照40 000元/(年·人)，折算噸水單價(jià)為40 000÷365×30÷9 900=0.33元/t。

5)折舊費(fèi)：水廠及輸水管道部分折舊年限取30年，凈殘值率為4%。設(shè)備折舊年限取10年，凈殘值率為4%。年折舊費(fèi)為：196.42萬(wàn)元，折算噸水單價(jià)為196.42÷365÷0.99=0.544元/t。

6)日常檢修維護(hù)及修理費(fèi)用。

每年按照設(shè)備固定資產(chǎn)的2.5%計(jì)提，即：

5 263.82÷0.99÷365×2.5%=0.36元/t。

7)其他費(fèi)用(管理費(fèi)、自來(lái)水費(fèi)、化驗(yàn)費(fèi))。

按照前6項(xiàng)的10%計(jì)算,(0.001 3+0.332+0.33+0.544+0.36)×0.1=0.156元/t。

總處理成本為1.717元/t，經(jīng)營(yíng)成本為1.179元/t，不含原水水資源費(fèi)。

6 結(jié)語(yǔ)

通過該縣城供水工程的建設(shè)，提高自來(lái)水供水的保證率，城市居民及企事業(yè)單位用水有了保障，可以有效遏制對(duì)地下水無(wú)限制地開采，從而防止城市地下水下降漏斗的再發(fā)展，地下水逐步回升，保護(hù)地下水資源。建設(shè)縣城供水工程是提高城市供水保證率保護(hù)水體、促進(jìn)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展步入良性循環(huán)的重要措施，工程的建設(shè)將會(huì)產(chǎn)生良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。