關(guān)于水廠建設(shè)中提高土地使用效率的幾點(diǎn)對策

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　隨著社會主義市場經(jīng)濟(jì)體制的建立和國家對土地有償使用制度的確立，人們已逐漸意識到土地的使用價值。特別是近幾年城市人口的增長、生活質(zhì)量的提高和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展都擴(kuò)大了城市對土地的需求。因而，提高城市土地使用綜合效率，已成為社會越來越關(guān)注的問題。

　　水廠是城市建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施之一。由于城市用水量的迅速增長，近年來許多城市急需新建或改擴(kuò)建水廠。如何在新水廠或改擴(kuò)建水廠工程設(shè)計(jì)中提高土地使用率是供水工程師應(yīng)該認(rèn)真思考的問題之一。筆者通過近幾年的工作實(shí)踐，認(rèn)識到可以通過提高工藝設(shè)計(jì)的科技含量及采用先進(jìn)設(shè)備等來尋找解決問題的途徑。本文就這方面談點(diǎn)認(rèn)識并提出四個解決類似問題的對策。?

　　1、以調(diào)流閥代替配水井，減少配水占地面積

　　為了保證凈水構(gòu)筑物的進(jìn)水流量恒定、進(jìn)水壓力穩(wěn)定，原水無論是取自地下水還是取自地表水，無論是通過重力流輸送到凈水廠還是通過水泵加壓后輸送到凈水廠，都需要在進(jìn)入凈水構(gòu)筑物前進(jìn)行配水。多年來，常規(guī)的做法是在凈水構(gòu)筑物前設(shè)置配水溢流井。配水溢流井中因沒有特殊設(shè)備，便于維護(hù)管理，也曾深受用戶的歡迎。然而，其占地問題已成為水廠設(shè)計(jì)中的焦點(diǎn)。近年來調(diào)流閥的使用為配水方式的改進(jìn)提供了新的途徑，由于它具有投資少、占地面積小、對水頭和水量調(diào)節(jié)方便、沒有溢流水浪費(fèi)等優(yōu)點(diǎn)，愈來愈受到設(shè)計(jì)人員的重視。以筆者近年設(shè)計(jì)的廣東省東莞市第三水廠三期工程為例，一期工程規(guī)模為25萬m³/d；二期工程規(guī)模為35萬m³/d；三期工程規(guī)模為50萬m³/d.水源為東江水，采用取水泵提升后用輸水管道輸送到凈水廠。由于水廠是在不同時期分期建設(shè)而成，自取水泵房到凈水廠的輸水管道分別為ＤＮ=1600、ＤＮ=1800和ＤＮ=2200，長度約2km，并聯(lián)向一、二、三期工程輸送原水。由于取水泵房有8臺泵，7用1備，難以用7臺泵搭配成三組分別送水25萬m³/d，35萬m³/d，50萬m³/d至凈水廠各期所建凈水構(gòu)筑物，因此在凈水廠需按一、二、三期的規(guī)模重新分配流量。若按常規(guī)設(shè)配水溢流井，需投資200萬元，配水溢流井占地面積約3.7畝。但由于東莞市用地十分緊張，無法設(shè)置配水溢流井，因此設(shè)計(jì)中引用了調(diào)流閥代替配水溢流井，即在三根輸水管道末端分別加設(shè)調(diào)流閥，利用閥后流量計(jì)信號控制調(diào)流閥開度對一、二、三期凈水構(gòu)筑物進(jìn)行配水。經(jīng)計(jì)算一、二、三期調(diào)流閥前后最大壓差小于10m，選擇調(diào)流蝶閥完全滿足設(shè)計(jì)要求。調(diào)流蝶閥設(shè)備僅需投資80萬元，節(jié)約投資約100萬元，減少占地面積約3畝。

　　同樣在一些以水庫水為水源，重力流輸水到凈配水廠的工程也采用了調(diào)流閥解決類似問題。如北京市第九水廠二期工程和遵義市北郊水廠改擴(kuò)建工程，調(diào)流閥均成功地發(fā)揮了作用。?

　　2、疊合凈水構(gòu)筑物，減少凈水構(gòu)筑物占地面積

　　按照傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，各凈水構(gòu)筑物順流程布置有三種基本形式：①直線型；②折角型；③回轉(zhuǎn)型。這幾種形式的共同特點(diǎn)是所有構(gòu)筑物都在同一平面上，且首尾相接，顯然占地面積較大。雖然這種布置構(gòu)筑物的施工簡單，對今后擴(kuò)大再生產(chǎn)留有一定余地，在那些土地面積充足的地區(qū)仍不失為首選形式，但在一些寸土寸金的地方或?qū)纤畯S進(jìn)行改擴(kuò)建，沒有足夠的建筑面積可用的情況下，可采取將幾個凈水構(gòu)筑物疊合起來，壓縮平面面積而轉(zhuǎn)向空間發(fā)展。設(shè)計(jì)疊合池不僅可節(jié)約用地，還充分利用水往低處流的自然規(guī)律，減少構(gòu)筑物之間水頭損失，而且便于集中管理。?

　　以遵義市北郊水廠改擴(kuò)建工程為例。遵義市北郊水廠改擴(kuò)建工程規(guī)模為10萬m³/d，如果采用凈水構(gòu)筑物順流程首尾相接的布置形式，凈水廠占地面積約65畝。而把清水池建在平流沉淀池下面，將混合井、網(wǎng)格絮凝池、平流沉淀池和清水池設(shè)計(jì)成一個疊合池，疊合池與濾池、配水泵房之間采用管道順接，則減少占地面積約16畝。?

　　東莞市第三水廠三期工程同樣采用了凈水構(gòu)筑物疊合的方式，使規(guī)模為50萬m³/d的凈水構(gòu)筑物網(wǎng)格絮凝池、平流沉淀池、V型濾池和清水池合建成一個集團(tuán)式凈水構(gòu)筑物，占地面積僅43畝。具體方法是將濾池建在兩個系列絮凝、沉淀池之間，清水池建在平流沉淀池下面。集團(tuán)式凈水構(gòu)筑物平面尺寸為150m×135m.第三水廠疊合池設(shè)計(jì)參數(shù)如下：

　?。?）網(wǎng)格絮凝池、平流沉淀池疊合清水池。網(wǎng)格絮凝池、平流沉淀池分為2個系列，每系列又分為2組，每系列處理能力為25萬m³/d，每組處理能力為12.5萬m³/d，可獨(dú)立運(yùn)行。絮凝池和沉淀池前后布置，清水池和沉淀池上下布置，絮凝、沉淀和清水池組成一個疊合池。

　　每組絮凝池平面尺寸為20.4m×15m，分為4個單元，每單元分為三段共12格，單格平面尺寸為2.3m×2.3m.第一段過網(wǎng)流速0.27m/s；第二段過網(wǎng)流速0.20m/s；第三段不設(shè)網(wǎng)格板，空塔流速為0.073m/s.絮凝池總停留時間為12min.

　　每組平流沉淀池平面尺寸為20.4m×130.4m，有效水深3.2m，水平流速為24mm/s，停留時間1.5h.每組池池頂設(shè)一臺虹吸式吸泥機(jī)將池底沉泥吸入排泥溝。

　　每系列沉淀池下面設(shè)1座清水池，因?yàn)樵撍畯S配水泵房是均勻供水，所以清水池容量不需要太大，2座清水池總有效容積為2.09萬m³，停留時間為1h.單座清水池平面尺寸為131m ×44.8m.通氣孔設(shè)在池壁兩側(cè)。

　　（2）V型濾池。濾池和沉淀疊合池建在一起形成集團(tuán)式布置，濾池設(shè)在2系列沉淀疊合池之間，濾池與沉淀池共用上層走道板和下層排空渠。濾池端頭為設(shè)備間及控制室。濾池分為2個系列對稱布置，中間為管廊，進(jìn)、排水渠設(shè)在池體兩側(cè)?？偲矫娉叽鐬椋?17m×45m.每系列由12個單池組成，單池過濾面積為98m²，設(shè)計(jì)濾速：9.12m/h，空氣沖洗強(qiáng)度：18L/（m².s），水沖洗強(qiáng)度（氣水聯(lián)合沖時）：4L/（m².s），水漂洗時的水沖洗強(qiáng)度：7－8L/（m².s），表沖洗強(qiáng)度：1.8L/（m².s）。

　　每池設(shè)600mm×600mm平板閘（開度可調(diào)）、600mm×600mm平板閘（普通型）、ＤＮ=500出水調(diào)節(jié)閥、ＤＮ=350沖洗進(jìn)氣閥、ＤＮ=500沖洗進(jìn)水閥各1個。均為氣動閥門。

　　設(shè)備間內(nèi)設(shè)有3臺沖洗水泵（2用1備），設(shè)計(jì)水量?1415m³/h，設(shè)計(jì)揚(yáng)程13.4m；2臺鼓風(fēng)機(jī)（1用1備），設(shè)計(jì)風(fēng)量106m³/min，設(shè)計(jì)風(fēng)壓0.4bar（1bar＝105Pa）；2臺空壓機(jī)（1 用1備）。

　　濾池運(yùn)行由計(jì)算機(jī)控制。?

　　3、采用高效設(shè)備提高設(shè)備單位產(chǎn)量，減少占地面積

　　80年代以后，我國的供水行業(yè)隨著國外先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的引進(jìn)，水處理過程中的一些工藝起了質(zhì)的變化。目前以液氯作為氯源的負(fù)壓加氯消毒設(shè)備已在新建或改擴(kuò)建水廠中普及，但通常是采用液氯自然汽化的形式。例如東莞市第三水廠一、二期工程加氯間按60萬m³/d規(guī)模設(shè)計(jì)。一、二期各設(shè)預(yù)加氯點(diǎn)1處，主加氯點(diǎn)2處。預(yù)加氯設(shè)40kg/h流量控制加氯機(jī)4臺（2用2備 ）；主加氯設(shè)20kg/h余氯控制加氯機(jī)6臺（4用2備）。加氯間和氯庫平面尺寸為：30m×10m，由于是采用氯瓶自然汽化，共設(shè)在線氯瓶20個，10個為一組，兩組互為備用。自然汽化的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約電耗，但是氯庫占地面積較大。根據(jù)資料，一個1000kg氯瓶在常溫下產(chǎn)生的氣量為8kg/h，當(dāng)加氯量超過40kg/h時，采用自然汽化就不經(jīng)濟(jì)了，并因管道連接口多，也給安全帶來問題。東莞市第三水廠三期工程建成后其規(guī)模由60萬m³/d增加到110萬m³/d，加氯如仍采用自然汽化，共需設(shè)在線氯瓶36個，18個為一組，兩組互為備用。在這種情況下采用高效率的液氯蒸發(fā)器，是經(jīng)濟(jì)合理的。1臺液氯蒸發(fā)器的產(chǎn)氣量通常為120－200kg/h，相當(dāng)于15－25個氯瓶的產(chǎn)氣量，而它的占地面積不足1m².東莞市第三水廠三期工程選用了2臺200kg/h液氯蒸發(fā)器，并根據(jù)現(xiàn)有條件對加氯間進(jìn)行了改建，改建的內(nèi)容有兩部分：

　?。?）利用原有加氯機(jī)，適當(dāng)增加加氯機(jī)和改造加氯管路。三期于總進(jìn)水管上設(shè)預(yù)加氯點(diǎn)1處，加氯率為1mg/L，加氯量22.29kg/h，考慮一、二期共備用了2臺40kg/h流量控制加氯機(jī)，三期不再增加預(yù)加氯機(jī)，但需要對加氯管道進(jìn)行改造。三期設(shè)主加氯點(diǎn)2處，加氯率2mg/L，加氯量44.58kg/h，三期新增設(shè)40kg/h復(fù)合環(huán)路控制加氯機(jī)3臺（2用1備）。一、二、三期建成后共有20kg/h主加氯機(jī)3臺（2用1備），40kg/h主加氯機(jī)6臺（4用2備）。加氯間內(nèi)共設(shè)加氯機(jī)13臺。加氯機(jī)重新布置使其安排緊湊，在未擴(kuò)建加氯間的情況下，圓滿實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)目的。

　?。?）增加液氯蒸發(fā)器。三期按110萬m³/d規(guī)模對加氯系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)，設(shè)蒸發(fā)器2臺（1用1備）。由于增設(shè)了液氯蒸發(fā)器，氯庫中僅需設(shè)2組工作瓶（每組并聯(lián)2瓶），減少了工作瓶的占地面積。在有限的條件下，擴(kuò)建現(xiàn)有氯庫（將原氯庫向西擴(kuò)15.60m），擴(kuò)建后的氯庫儲備天數(shù)為14d.另外選擇調(diào)速水泵可以減少泵房中水泵臺數(shù)，也是采用高效設(shè)備提高設(shè)備的單位產(chǎn)量，減少占地面積的方法。?

　　4、將輔助生產(chǎn)社會化，減少輔助生產(chǎn)占地面積

　　在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下，傳統(tǒng)的水廠設(shè)計(jì)通常采用小而全的模式，即將輔助生產(chǎn)設(shè)施設(shè)計(jì)得周到全面。車、鉆、刨、銑、磨各類機(jī)械樣樣俱全，再加上電修、儀修等。因而輔助生產(chǎn)用房占了水廠面積的相當(dāng)比例。在市場經(jīng)濟(jì)體制下，水廠設(shè)備多采用招投標(biāo)方式確定，所選用的設(shè)備優(yōu)質(zhì)可靠，售后服務(wù)有保證，致使水廠維修設(shè)備處于閑置狀態(tài)。機(jī)器的折舊、輔助生產(chǎn)人員的工資已成為企業(yè)的負(fù)擔(dān)。隨著設(shè)備制造行業(yè)售后服務(wù)制度的完善和修理行業(yè)市場化、專業(yè)化的發(fā)展，水廠的大部分設(shè)備維修可交由設(shè)備供應(yīng)廠商和社會上的專業(yè)化公司進(jìn)行，另設(shè)機(jī)修車間等已無必要。將輔助生產(chǎn)社會化，既節(jié)省了廠區(qū)用地又減少了水廠的人員編制。?

　　5、結(jié)束語

　　??從我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展趨勢看，城市化正進(jìn)入較快發(fā)展期，對城市用地的需求必將繼續(xù)增長，而我國土地資源是有限的，且不可再生，尤其是可供城市發(fā)展和建設(shè)的土地更為短缺，供需矛盾十分尖銳。所以，在工程建設(shè)中貫徹城市可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)提高土地使用綜合效率是每個工程設(shè)計(jì)人員應(yīng)盡的責(zé)任。?