1、竹山县潘口新区水厂设计与优化摘要：竹山县潘口新区水厂新建工程，取水规模 4 万 m3/d，制水规模 1 万 m3/d。本文对水厂的取水和净水主要构（建）筑物设计进行优化和描述。 关键词：山区水厂；取水泵房；原水输水管；净水工艺 中图分类号：TB21 文献标识码：A 1、项目概况 竹山县位于十堰市西北部，地处秦巴山区腹地，是南水北调中线工程的水源地，江汉平原的重要生态屏障。目前县城区生活、生产用水通过城西水厂供给，该水厂现状供水能力 2 万 m3/d，远期规模 3 万 m3/d。 本项目拟新建潘口新区水厂 1 座，制水能力 1 万 m3/d，以满足潘口电站新区的用水需求。新建取水泵房 1 座，取
2、水规模近期 3 万 m3/d，远期 4 万 m3/d，以满足城西水厂和潘口新区水厂远期的原水需求。 2、取水工程设计 2.1 取水泵房设计 包括取水头部、重力自流管、取水泵房和配电间等。 （1）取水头部和重力自流管 采用堵河作为取水水源，取水点河道段常水位 264.00m，洪水位265.17m，枯水位 262.00m。 采用喇叭管取水头部，垂直向下式布置，喇叭口尺寸 DN1050700，顶部标高 259.61m，底部标高 258.87m，前端设置格栅拦截粗大漂浮物，栅条净距 50mm，采用 5610 圆钢。取水头部引出 2 根重力自流管，管中标高 260.20m。 重力自流管按远期 4 万 m
3、3/d 设计，采用 2 根 D7209 的钢管，近期单根管内设计流速 0.99m/s，远期单根管内设计流速 0.67m/s，远期事故时单根管流速 0.93 m/s。 重力自流管采用冲孔灌注桩支撑，桩直径 600mm，钢管通过=8mm 的钢抱箍与桩帽固定。 （2）取水泵房 根据现场踏勘情况和堵河的有关资料，对取水泵房提出两个方案进行技术经济比较。 方案一：采用岸边固定式取水泵房。 方案二：采用移动式取水泵船。 表 1 取水方案比较表 项目 方案一 方案二 优点 （1）取水井和泵房采用合建方式，布置合理，管理较方便； （2）受水流、航运影响小，供水安全性较高； （3）运行维护简单。 （1）土建工程
4、量少，施工周期短； （2）由于取表层水，原水泥沙含量较小，可降低后续净化构筑物的运行负荷，减少泥沙对絮凝沉淀池的冲击负荷； （3）船岸连接采用摇臂滚轮支座联络管，能适应水位而无需更换接头，减小频繁操作工作量及更换接头而引起的停水；双摇臂接头，水头损失小，可降低能耗； 缺点 （1）泵房较深，壁厚较厚，土建工程量大，一次性投资较大；（2）施工难度要求高； （3）取的是深层水，泥沙含量较大。 （1）取水船受水流、风浪、航运等影响较大;怕冲撞，安全性较差； （2）船体维护工作量较大； （3）船体锚链随水位变化收放频繁，劳动强度大。 两个方案各有优缺点，但考虑到山区运输费用较高，而且安全性较差，泵船维护
5、管理较麻烦，为保证供水安全性和保证率，推荐采用方案一，即岸边固定式取水泵房。 取水泵房土建按远期 4 万 m3/d 规模设计，设备分期安装，近期按 3万 m3/d 规模配置设备。 取水泵房平面尺寸 24.908.50m，泵房室内地面标高 266.80m，底板标高 259.60m。泵房内按远期布置 6 台水泵泵位，近期安装 5 台水泵，其中 3 台水泵往城西水厂供水，单泵流量 460m3/h，扬程 21m，配套电机功率 45kw；另外 2 台水泵往潘口新区水厂供水，单泵流量 460m3 /h，扬程 12m，配套电机功率 30kw。 （3）变配电间 变配电间平面尺寸 9.208.50m，建筑面积
6、79.90m2。 图 2 取水泵房平面布置图 图 3 取水泵房立面图 2.2 原水输水管设计 （1）城西水厂输水管 城西水厂现状规模 2 万 m3/d，远期规模 3 万 m3/d。输水干管按远期一次建成，设计管径 DN700，管长 2.6km。管材采用 K9 级球墨铸铁管，承插式 O 型橡胶圈柔性接头，150mm 厚的砂砾垫层基础层。 跨越堵河支流处采用 DN700 钢管，采用冲孔灌注桩支撑，桩直径800mm，钢管采用滑移支座与桩帽固定。 图 4 过河管道布置图 （2）潘口新区水厂输水管 潘口新区水厂规模 1 万 m3/d。输水管设计管径 DN400，流速1.01m/s，采用钢管，管长 30m
7、。 3、潘口新区水厂设计 潘口新区水厂主要新建构（建）筑物有取水泵房、絮凝沉淀池、滤池、清水池、综合泵房和加药间等。 3.1 净水流程 图 5 净水厂工艺流程图 3.2 单体设计 （1）反应、斜管沉淀池 新建絮凝沉淀池一座，设计流量 1.05 万 m3/d，分两组。 单组网格絮凝池共有 8 格，单格平面尺寸 1.851.85m，池高4.20m，设置有 ABS 材质网格，池内平均有效水深 2.73m，絮凝时间20min。竖井间过水孔洞流速为前段 0.51m/s，中段 0.33m/s，末段0.21m/s，则各段孔洞的尺寸为 300400mm（前 3 格） 、370500mm（中3 格） 、4007
8、40mm（后 2 格） 。池底采用 DN200 穿孔排泥管，使用液动排泥角阀控制。絮凝池出水通过渠道配水至斜管沉淀池，配水渠宽 0.8m，内设配水整流板。 单组斜管沉淀池有效沉淀区面积 51m2，平面尺寸为 7.606.80m，池高 4.20m。清水区上升流速 v=1.40mm/s，斜管内流速 v=1.73mm/s，沉淀后的水采用不锈钢积水槽收集。斜管沉淀池斜管上清水区水深为1.18m，斜管选用 PVC 正六边形蜂窝斜管 36，斜长为 1000mm，安装角=60o。其投影高度为 0.87m，配水区高度为 1.2m，底部泥斗高为0.7m，超高为 0.3m，则斜管沉淀池总高度为 4.20m。池底采
9、用 DN200mm穿孔管排泥。 絮凝池与沉淀池合建，平面尺寸 21.1014.90m。 （2）双阀滤池 新建一座双阀滤池，共分 4 格，单格有效过滤面积 17.76m2，双排布置。 设计滤速采用 6.3m/hr，强制滤速 8.4m/hr，水冲洗强度 12L/s.m2；冲洗历时 6min。正常过滤时滤池过滤周期 23.5hr。原水浊度高时，应缩短滤池过滤周期，以保证水质。 滤床由滤料层和支承层组成，选用石英砂作滤料层，砂粒径do=0.61.25mm，砂层厚度 1m；承托层采用砾石，粒径 do=2-4mm 厚100mm。 进水总渠采用 0.6m 宽，渠内水深为 0.6m，渠道流速为 0.34m/s
10、。每条配水渠道供 3 个池子用，配水渠 0.55m 宽，渠内水深为 0.5m，渠道内流速为 0.33m/s。 每格滤池进水采用虹吸管，断面尺寸采用 0.280.30m，长约为1.5m，虹吸管内流速为 0.6m/s，总水头损失为 0.1m。 反冲洗排水也采用虹吸管，断面尺寸采用 0.320.5m，长约为8.5m，虹吸管内流速为 1.4m/s，总水头损失为 0.4m。 滤池配水系统采用小阻力配水系统（短柄滤头） ，在滤板上均匀布置，短柄滤头下清水集水区高度为 0.8m，滤层砂面以上水深采用 1.8m，超高取 0.3m，滤池总高度为 4m。 单格滤池清水出水管管径为 DN200，管中流速为 0.97
11、m/s，清水出水总管管径采用 DN400，管中流速为 0.97m/s。 滤池的反冲洗采用 PLC 自动控制。滤池总平面尺寸 21.1010.50m。 图 6 反应沉淀滤池平面图 图 7 反应沉淀滤池立面图 （3）清水池 新建清水池一座，调节库容设计规模为 1083m3，地下式全封闭钢筋砼结构方形水池。清水池平面尺寸为 19.615.6m（有效尺寸为1915m） ，池高 4.15m，有效水深 3.8m。池中内布置了导流墙，墙底的平衡孔使水流产生短流，防水滞流，池顶通气孔保持池内空气交换，保证水质新鲜，池内布置了进、出、溢流及放空等管道，并有检修人孔，便于管理，为了保证水质，浸泡在池中的人梯材质采
12、用无毒塑料复合钢梯，以方便上、下清洗维修的交通。 （4）综合泵房 新建一座综合泵房，送水兼做反冲洗泵房，设计规模 1 万 m3/d。 送水时变化系数取 1.4，最高日最大时送水量为 580 m3/h。设计选用送水泵 3 台，2 用 1 备，水泵 Q=290m3/h，H=72m，配用电机 P=110kw。 反冲洗水泵按单格滤池冲洗强度设计，设计选用反冲洗水泵 2 台，1用 1 备，水泵 Q=770m3/h，H=12m，配用电机 P=37kw。 泵房起吊设备用一台电动单梁悬挂起重机，G=2t，H=6m，P=3.8kw。 （5）加药间 新建一座加药间，内设加矾、加氯两个系统。 加矾系统采用液体碱式氯
13、化铝做混凝剂，设计投加量为1020mg/L。原水浊度较低时，投加 10mg/L；原水浊度较高时，投加20mg/L。设计采用隔膜计量泵投加，2 套（1 用 1 备） ，单台Q=80L/h，H=0.3Mpa。 加氯点主要考虑清水池的消毒。设计采用二氧化氯发生器 2 套，单台加氯量 300g/hr，1 用 1 备。 3.3 总图设计 潘口新区水厂位于堵河小漩段西侧岸边坡地，厂址现状地面高程251.26270.30m，新建水厂总占地 4795m2。 水厂总平面布置时，根据城市主导风向、工艺特点及厂址地形、地质条件等因素，即要考虑流程合理、管理方便、经济实用，还要考虑建筑造型，厂区绿化及与周围环境相协调。设计按照不同的功能分区将整个厂区分为厂前区和生产区。将取水、净水构筑物集中布置在厂区北部，办公楼和厂前区布置在厂区南部。 图 8 潘口新区水厂总平面效果图 4、设计体会 潘口新区水厂位于贫困山区竹山县，整个县域地形高差起伏大、地质条件复杂，无合适面积的平地用于水厂建设，而且建设资金少、困难多，水厂设计时充分结合地形现状、合理利用空间、优化处理流程和总图布置，节约了用地，并大大减少厂区平整和土建基础处理费用。
