村鎮(zhèn)供水工程特征及設計初探

文圖/武漢悉水科技

隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟的不斷發(fā)展和進步，農(nóng)民生活水平日漸提高，改善飲水條件、用上干凈方便的自來水，成為農(nóng)民提高生活質(zhì)量的迫切需要。武漢恒沛給排水工程設計院有限公司先后承接了幾十個村鎮(zhèn)水廠改造及新建的設計任務，結合工作實際，總結設計經(jīng)驗與教訓，就村鎮(zhèn)水廠設計中發(fā)現(xiàn)的一些問題進行探討。

一、村鎮(zhèn)供水工程集中存在的問題

①原水水質(zhì)隨季節(jié)變化惡化嚴重。部分水廠水源為水庫，取水口在水庫底部，夏季枯水期時水溫顯著升高，浮游生物、細菌等生物的代謝繁殖加快，從而引起水中有機物的腐敗變質(zhì)，并且增加了有機物、氨氮等溶解性污染物含量，導致季節(jié)性鐵、錳超標，氨氮含量較高。

②輸配水管網(wǎng)老化，管網(wǎng)配套設施設置不全。部分輸配水管網(wǎng)使用多年，老化、“跑、冒、滴、漏” 現(xiàn)象嚴重，且管道配套設施設置不全，檢修閥門設置少，無排泥閥及排氣閥，管道淤積及氣阻現(xiàn)象嚴重，停水現(xiàn)象時有發(fā)生。

③建設標準低，供水水質(zhì)無法保證。部分飲水工程受自然條件及當時建設資金等原因的限制，設計及施工存在一定缺陷，主要表現(xiàn)在主要構筑物尺寸及高程設計不合理，施工簡陋，經(jīng)過多年運行，供水設備及管道老化失修，甚至造成部分工程報廢，將輸水管道直接接至清水池，飲用水未經(jīng)任何處理，水質(zhì)安全無法保障；尤其在雨季，出廠水濁度、大腸桿菌等遠超過國家生活飲用水規(guī)定的水質(zhì)標準。

④自動化信息化系統(tǒng)缺失。水廠未建立有效的預警預測機制和及時的反饋機制，面對原水水質(zhì)突變的情況響應滯后，在加藥等核心控制環(huán)節(jié)過分依賴人工經(jīng)驗，按流量比例投加藥量，使得加藥量偏高，增加了藥耗和出水水質(zhì)風險。同時，運維人員專業(yè)素質(zhì)水平較低、水廠信息化程度低，難以實現(xiàn)少人值守甚至無人值守。

⑤水量計量設備缺失，體制機制不完善，工程長效運行難度大。居民水量計量設備嚴重缺失，大部分用戶無計量用水量儀表，采用定額繳費制，造成水資源浪費；已安裝計量水量儀表的用戶，計量儀表及附屬設施老舊、不夠智能，加大了維護管理難度；水費收取標準低，導致絕大多數(shù)工程只能維持日常運行，水費收入只能彌補運行成本，無法足額提取工程折舊和大修費，不具備大修和更新改造的能力，工程運行管理體制機制有待進一步完善。

二、設計方案

針對村鎮(zhèn)供水工程現(xiàn)狀存在的問題，從技術、投資、管理等多角度提出以下設計方案。

1.取水工程

針對水庫取水情況，設計采用浮箱取水平臺，在取水浮船的基礎上優(yōu)化，不僅可解決高水位差和取水點距岸較遠等問題，還可以始終取用水質(zhì)良好的表層水，且大幅度減少工程投資。

2.輸配水工程

沿途設置排氣閥、排泥閥及配套井室，對老化管道進行更換，并根據(jù)配水管網(wǎng)地勢差距、高程區(qū)域不同等特點，將供水區(qū)域根據(jù)地勢分為高區(qū)、中區(qū)和低區(qū)等3個用戶區(qū)：高區(qū)由輸水管道直接供水，中區(qū)由高區(qū)輸水管道通過首次減壓進行供水，低區(qū)由中區(qū)輸水管道通過再次減壓供水，保證鎮(zhèn)區(qū)配水主干管水壓≤0.6MPa，確保用戶正常供水水壓要求。

3.凈水工程

根據(jù)村鎮(zhèn)供水工程水源多、水量小、用水人數(shù)少、原水水質(zhì)好、洪水期水質(zhì)濁度高等特征，凈水工藝選擇常規(guī)凈水工藝即可。村鎮(zhèn)凈水設施一般具有設計流程較簡短、管理方便等特點，常將絮凝反應池和沉淀池合并建造?？紤]村鎮(zhèn)水廠管理能力較差，小規(guī)模水廠建議采用無機電設備的重力無閥濾池，同時考慮村鎮(zhèn)基建力量較弱，重力無閥濾池存在虹吸管在實際運行中難以維護，反沖洗難以控制的問題，對重力無閥濾池進行簡化，在反沖洗管及進水管道上增設電動調(diào)節(jié)閥，池型保持不變，簡化配水與反沖洗系統(tǒng)改造后的系統(tǒng)具有管理靈活、維護方便的特點，特別適合在村鎮(zhèn)地區(qū)使用。

水廠自動化建設能夠實現(xiàn)取水、制水、送水、加藥等制水工藝全過程自動化，無需人工干預，可有效解決村鎮(zhèn)水廠管理水平、能力較低的問題。

村鎮(zhèn)供水信息化平臺的設計，涵蓋數(shù)據(jù)采集、傳輸、存儲、處理、管理、服務、應用等環(huán)節(jié)，覆蓋取水、制水、供水、用水等全過程，并在統(tǒng)一的空間基礎上，對村鎮(zhèn)供水業(yè)務實時或歷史數(shù)據(jù)進行多源、多尺度的無縫融合，使空間信息與業(yè)務信息一體化應用。一方面能遠程監(jiān)控，實時監(jiān)測，確保供水安全；另一方面采取對相關壓力和流量數(shù)據(jù)的采集上傳，然后通過軟件對綜合數(shù)據(jù)的分析和趨勢的判斷，幫助用戶快速找到漏點，降低漏損率，最后還可遠程監(jiān)控水泵的工作狀態(tài)，并及時發(fā)現(xiàn)停水、壓力不足等異常，管理人員可以在系統(tǒng)中對泵站的水池水位、進水壓力、設備用電量等進行查詢及分析，具有故障實時報警等功能，提高了供水可靠性。

村鎮(zhèn)供水信息化平臺運行流程

三、實施效果

目前，公司設計的多數(shù)水廠已基本竣工并進行了并網(wǎng)運行調(diào)試，水廠取水能力、凈水規(guī)模和出廠水質(zhì)均符合設計要求，管道調(diào)試運行均滿足供水條件，整個項目在克服各種技術難題和客觀困難后順利完成，達到了預期目的。