沙河市污水處理廠供水工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

□劉洪波

沙河市污水處理廠位于緯三路南側(cè)，為沙河電廠提供一級(jí)A中水，電廠位于沙河市西南方向的新城鎮(zhèn)新章村南，中水通過加壓泵站和管道工程輸送至電廠，供水工程起訖點(diǎn)管道長度約25km，電廠需水量為 2.5萬 m3/d，預(yù)留市政綠化用水0.5萬m3/d，故工程設(shè)計(jì)供水規(guī)模為3.0萬m3/d。工程設(shè)計(jì)內(nèi)容為新建 1座加壓泵站、2座1500m3水池、1座吸水井和25km雙管輸水管道。該工程使當(dāng)?shù)匚鬯Y源化，可大大減少當(dāng)?shù)厍鍧嵥Y源的使用量，對(duì)環(huán)境保護(hù)有重要意義。

1.工程設(shè)計(jì)

1.1 工程線路選擇

工程項(xiàng)目區(qū)位于沙河市西北部，引水距離較遠(yuǎn)，地形條件較為復(fù)雜，線路選擇兩個(gè)方案進(jìn)行了比較。方案一：供水管道自污水處理廠新建加壓泵站，沿緯三路南側(cè)向西，依次穿過107國道和京廣鐵路到西外環(huán)路，再沿西外環(huán)路向南經(jīng)沙河市公安局橋西區(qū)派出所到沙午鐵路，順沙午鐵路向西到沙河電廠，全長25km。方案二：供水管道自污水處理廠新建加壓泵站，沿翡翠路向南，經(jīng)北環(huán)路向南，經(jīng)北外環(huán)向西，經(jīng)建設(shè)街、107國道至京廣線向南，至西外環(huán)路向南到太行街，斜向西沿沙午鐵路西行至終點(diǎn)沙河電廠，全長23.5km。

方案二雖然較方案一距離縮短，但管道沿市內(nèi)道路鋪設(shè)，須穿越多條公路，且地下隱蔽性工程多，按此方案實(shí)施，協(xié)調(diào)難度大，賠償費(fèi)用高。方案一主要沿外環(huán)路鋪設(shè)，避免了方案二的不利因素。因此，確定方案一為實(shí)施方案。

污水處理廠地面高程60.7m，線路至樁號(hào)21+150處（線路起始樁號(hào)為0+000）最高高程為127.3m，電廠出水口高程116.31m，凈揚(yáng)程66.6m，設(shè)計(jì)采用前段加壓，后段自流方式。

1.2 管道設(shè)計(jì)

1.2.1管道管材確定

管材的選擇，從以下5個(gè)方面進(jìn)行考慮，一是管材性能可靠，能承受要求的內(nèi)壓和外荷載；二是管材來源有保證，管件配套方便，運(yùn)輸費(fèi)用低；三是施工機(jī)具及安裝容易；四是使用年限長，維修工作量少；五是適應(yīng)地形條件，運(yùn)行管理費(fèi)用低。目前，常用于管道工程的管材有：鋼管、球墨鑄鐵管、夾砂玻璃鋼管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管等。

玻璃鋼管雖然較輕，安裝方便，價(jià)格低，但其維修不方便，承受外壓能力差，維修成本高。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管和球墨鑄鐵管比較來看，價(jià)格相當(dāng)，但球墨鑄鐵管具有重量輕、安裝方便、維修便捷的優(yōu)勢，且球墨鑄鐵管承受內(nèi)外壓能力不遜于預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管。鋼管安全性最高，但價(jià)格貴，須做防腐處理，費(fèi)用更高。綜合考慮，采用球墨鑄鐵管材。

1.2.2管徑確定

工程為全年連續(xù)供水，采用年費(fèi)用最小法確定管徑。當(dāng)流量一定時(shí)，管徑減小，雖可降低管道造價(jià)，但管路的阻力損失增大，年耗電費(fèi)增加。相反，隨著管徑的增大，管路阻力損失減小，水泵揚(yáng)程可以降低，供水電費(fèi)可節(jié)約，但管道造價(jià)相應(yīng)會(huì)增加。建立如下公式計(jì)算合理的管徑。

U=U1（D）+U2（D）

式中：

U1—年耗電費(fèi)和年生產(chǎn)費(fèi)；

U2—管道折舊費(fèi)和維修保養(yǎng)費(fèi)等；

D—管徑。道管徑為DN600mm。

1.2.3管道水錘壓力分析

在有壓管流系統(tǒng)中，水力控制閥或水泵迅速調(diào)整流量時(shí)，管道內(nèi)流速相應(yīng)急速變化，致使管道內(nèi)水壓力相應(yīng)急劇升高或降低，導(dǎo)致管道局部產(chǎn)生很大的水擊壓力，相應(yīng)的管段產(chǎn)生負(fù)壓。管道水擊壓力作為管道強(qiáng)度等級(jí)的選擇依據(jù)，同時(shí)保證出現(xiàn)負(fù)壓時(shí)管道要保持管壁穩(wěn)定和不變形。管道各點(diǎn)處水壓力計(jì)算方法如下。

管道內(nèi)水壓力和水擊采用Bentley計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明，在事故停泵時(shí)產(chǎn)生的最大水錘壓力在水泵出口處，壓力水頭為120.2m，最大負(fù)壓出現(xiàn)在樁號(hào)16.6km處，壓力水頭為-5.8m。為降低水錘和負(fù)壓帶來的破壞程度，除在負(fù)壓和高點(diǎn)處設(shè)進(jìn)排氣閥外，間隔不超過1.0km處均設(shè)置進(jìn)排氣閥。

1.3 運(yùn)行管理設(shè)計(jì)

泵站水泵裝機(jī)臺(tái)數(shù)6臺(tái)，5用1備，其中4臺(tái)工頻，2臺(tái)變頻，備用1臺(tái)變頻。考慮電廠近期供水，供水規(guī)模1.5萬m3/d，可投入水泵工作臺(tái)數(shù)3臺(tái)，2臺(tái)工頻和1臺(tái)變頻運(yùn)行，管道一用一備，能夠滿足電廠一期2×600MW機(jī)組運(yùn)行用水量的要求；如近期3臺(tái)水泵按工頻設(shè)計(jì)流量供水，供水量可達(dá)1.8萬m3/d，此時(shí)需一根管道滿管運(yùn)行，另一根用第二個(gè)聯(lián)絡(luò)間內(nèi)閥門切換，保證該管道上半段或下半段不同時(shí)運(yùn)行。遠(yuǎn)期泵站設(shè)計(jì)供水量可達(dá)3.0萬m3/d，水泵工作臺(tái)數(shù)5臺(tái)，工頻運(yùn)行，兩根供水管道同時(shí)供水，能夠滿足遠(yuǎn)期裝機(jī)2×600MW 和 2×1000MW 供水量及綠化用水量的要求；在事故情況時(shí)，供水規(guī)模為2.25萬m3/d，4臺(tái)水泵工頻運(yùn)行，一根管道滿管運(yùn)行，另一根用聯(lián)絡(luò)間內(nèi)閥門切換，運(yùn)行條件為雙管同時(shí)運(yùn)行，事故段管道單管運(yùn)行。

2.工程效果

污水處理廠建成以來，因資金短缺，造成運(yùn)行效率低下，環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮不明顯。供水工程建成后，首先解決了電廠生產(chǎn)用水需求，為電廠正常運(yùn)行提供了有力保障；其次，很好地發(fā)揮了處理廠的建設(shè)意義，環(huán)境明顯提高，使污水資源得到有效充分的利用，促進(jìn)了城鎮(zhèn)污水收集，減少了環(huán)境污染，有利于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境改善；第三，經(jīng)濟(jì)效益明顯，污水處理廠向電廠提供水源從而獲得經(jīng)濟(jì)收入，處理廠的運(yùn)行費(fèi)用得到保證，職工收入增加。供水工程建設(shè)是一種環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益的良性循環(huán)，對(duì)促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義?！?/p>