兴隆台集中供水工程设计综述

付爱平

(沈阳市沈北新区防洪工程维护费征收管理办公室，沈阳110121)

1 供水规模设计

根据实地调查，采用最高日用水量标准法确定本供水工程的供水量，数值详见表1。

表1 供水量现状表(2006年)

居民生活用水量按下式计算:

式中:W 为居民生活用水量;P 为设计用水人口;P0为供水范围内的现状常住人口数，其中包括无当地户籍的常住人口，人;R 为设计年限内人口的自然增长率，可根据当地近年来的人口自然增长率确定(约为1.2‰);n 为工程设计年限;P1为设计年限内人口的机械增长总数，可根据各村镇的人口规划以及近年来流动人口和户籍迁移人口的变化计算，按平均增长法确定，人;q 为最高日居民生活用水定额，L/(人·d)［1］。计算得:P = 24298(1 +r)n=24739;W =1731.7。具体计算情况见表2。(其它计算均按照现有的增长率计算)。

表2 最高日用水量标准法

用表2 中2021年的合计供水量的15%作为未预见水量和管网漏失水量。因此本供水工程最高日设计用水量Qd为:

根据城市最高日用水量Qd和城市综合用水时变化系数Kh，可按下式计算最高时设计用水量Qh:

上两式中:Qd为最高日设计用水量;Qh为最高日最高时设计用水量;Kh为综合用水时变化系数。

2 输水工程设计

输水工程设计内容包括:管径确定和水泵选择。

2.1 管径确定

管径的确定采用经济流速法，计算公式为:

式中:D 为管道内径，m;Q 为计算管段设计流量，m3/s;Ve 为经济流速，取1.5m/s。

2.1.1 支管管径确定

因为每眼井的设计取水流量均为60 m3/h，所以管径均一致。以1#井为例计算管径。

选择管径Φ 125 mm。

2.1.2 主管管径确定

选择管径Φ250 mm。

2.2 水泵选择

水泵选择内容包括:设计扬程和水泵选型。

2.2.1 设计扬程

以最不利工作点为典型设计，选择满足净水车间要求压力为设计依据，因此选择供水最远的1#井输水进行计算［2］。

沿程水头损失计算公式为:

局部水头损失计算公式为:hj= 10%hf

式中:hf为沿程水头损失，m;hj为局部水头损失，m;f为管材摩阻系数;L 为管道长度，m;Q 为管道流量，m3/h;m 为流量指数;d 为管道内径，mm;b 为管径指数。

1)干管沿程水头损失。

2)支管沿程水头损失。

3)管道总输水损失。

4)设计扬程按下式计算

式中:H 为设计扬程，m;Zd为水源动水位与管网管道中心线之间的高差，m;H 为管道总输水损失，m;Z 为管道中心线水平面与净水池最高点水位的高差，m;△H 为过滤设备所需水头，m，(取为25m);△h 为安全水头，m，(取为3 m)。

其中Zd= 24 m，H总= 7.95 m，Z = －0.45 m，△H =25m，△h =3m。

所以H =59.5 m。

2.2.2 水泵选型

根据设计流量Q = 60 m3/h，设计扬程H =59.5m，因此潜水泵选择型号为200QJ64—62/4，流量为64 m3/h，扬程为62 m，配套电动机功率为18.5 kW。启动装置JJ1B—380/18.5 自耦减压启动柜，配套电缆规格3 ×102，其性能指标见表3。

表3 潜水泵性能指标表

3 净水厂设计

净水厂设计内容主要包括以下4个方面:

3.1 供水工艺设置

本工程源水为地下水。源水除铁、锰含量超标外，其它各项水质符合国家标准，利用常规地下水处理工艺可以保证出水水质达到国家饮用水标准。所以确定工艺流程为:

3.2 净化工艺流程(除铁、锰设备)

兴隆台地区地下水丰富，无污染源，除铁、锰超标外，水质其它指标符合生活饮用水取水标准。在兴隆台地区选择水源，除铁、锰就是必须解决的事情。

本工程拟建一套除铁、锰水处理系统，出水符合生活饮用水水质标准GB5749 －2005。工程本着除铁、锰水处理系统的配置在能够满足自来水水质的要求的前提下，以“尽可能降低投资成本、节约能源、方便操作、安全可靠”的原则，于是确定如下的技术方案，其工艺流程见图1。

图1 工艺流程示意图

说明:

1)水泵:将水泵入到除铁、锰过滤器中。

2)曝气溶氧装置:除铁、除锰要求充分曝气，本方案采用压缩空气进行曝气，空气压缩机型号为STORM—05L，产 气 量 为 1.2 m3/min、 压 力为0.7 MPa［3］。

3)压力式溶气反应罐:为了达到一定的溶气反应时间。本方案采用压力式溶气反应罐进行溶气反应。压力式溶气反应罐的尺寸为Φ800 ×1700。

4)除铁、锰过滤器:除铁、锰过滤器共6 台，为压力式、钢制玻璃钢防密结构，尺寸为Φ 2 800 mm ×4 500 mm，采用锰砂滤料、滤层厚度为1 200 mm。滤料粒径0.6 ～1.2 mm［4］。承托层厚度600 mm，材质为锰矿石和卵石。自动控制除铁、锰过滤器的过滤、反洗和正洗工作状态。

5)滤速:本除铁、锰池的滤速为6.3 m/h，校核滤速为9.45 m/h。

6)过滤工作周期及反冲洗:工作周期为24 ～48h，反冲洗采用辅助冲洗方式，利用水源井水泵进行冲洗，以期终损失水头2.0 为标准，冲洗强度20 L/(s·m2)，膨胀率25%，冲洗时间10 ～15 min。

3.3 清水池

净水厂内的清水池调节容积按设计日供水量的20%左右计算，设计日最高供水量为3 500 m3/d，因此，清水池设计容积取为800 m3。

清水池为地下式，采用矩形钢筋混凝土结构。清水池平面尺寸为17.2 m × 13.0 m，有效深度为3.8m。清水池内设导流墙，以防短流。池顶覆土厚700 mm。水池通风帽高出覆土900 mm和1 400 mm两个高度。

3.4 二级泵房及消毒间

二级泵房设计最高日供水量为3 500 m3/d。考虑互为备用供水安全的原则，供(配)水水泵选4 台(三用一备)，直线型布置。

二级泵房设计最高日供水量为3 500 m3/d。考虑互为备用供水安全的原则，供(配)水水泵选4 台(三用一备)，直线型布置。

二级泵房为半地下式，地面以下为钢筋混凝土结构，地面以上为砖混结构，地下室面积71.2 m2，地上建筑面积73.71 m2。

地下部分平面尺寸(轴中)10.84 m ×6.0 m，深2.65 m。地上部分平面尺寸(轴中)10.84 m ×6.0 m，净高4.5 m，共二间。其中泵室上部为净化设备间，主要放置二氧化氯发生器。另一个为控制室，主要放置配电和控制设备。

［1］寇立娟，陈韬，杨世鹏，杨树生. 天津市农村集中供水工程探讨［J］. 天津农业科学，2009，15(03):14 －16.

［2］常永生，王强. 谈沈北新区农村集中供水工程建设［J］.现代农业科技，2009(02):296.

［3］靳崇涛，李水娜，张白鹤. 对农村集中供水工程的建议［J］. 科技资讯，2010(29):47.

［4］杨彦青. 集中供水工程促进小城镇建设－ －子长县玉家湾村建设集中供水工程小记［J］. 陕西水利，2003(05):41.