重慶市巫山新縣城5萬(wàn)噸/日陸上水廠優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)工程實(shí)踐

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重慶市巫山新縣城5萬(wàn)噸/日陸上水廠優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)工程實(shí)踐
重慶市巫山縣鼎誠(chéng)水務(wù)有限責(zé)任公司   辜顯華
二00四年八月

[摘   要]重慶市巫山縣新縣城陸上水廠工程，規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)模5萬(wàn)噸/日，總占地面積31.79畝，工程總投資3700萬(wàn)元。優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)竣工規(guī)模5萬(wàn)噸/日，工程竣工決算2705.23萬(wàn)元，工程用地面積僅13.15畝。節(jié)約土地資源18.64畝，節(jié)省建設(shè)資金994.77萬(wàn)元。就此介紹優(yōu)化工藝及設(shè)計(jì)參數(shù)。
[關(guān)鍵詞]  陸上水廠　斜管沉淀池　節(jié)約　土地　資金

前　  言
重慶市巫山縣城所在地巫峽鎮(zhèn)為歷代郡縣治地。長(zhǎng)江自西向東于城南流過(guò)，大寧河由北向南從城東注入長(zhǎng)江。自巫峽鎮(zhèn)順長(zhǎng)江東下，行57公里至湖北省巴東縣，行167公里至湖北省宜昌市。逆水西上，距奉節(jié)縣城35公里，距萬(wàn)州區(qū)154公里，距重慶市481公里。老巫山縣城座落于海拔125-140米的臺(tái)地上。
縣域內(nèi)既有長(zhǎng)江三峽，又有國(guó)家AAAAA級(jí)旅游景區(qū)大寧河“小三峽”，1982年國(guó)家批準(zhǔn)巫山縣為一類對(duì)外開(kāi)放地區(qū)。由于全國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展與三峽工程的興建，巫山縣的旅游業(yè)有了很大的發(fā)展。三峽工程正常蓄水位海拔175米，老縣城全部淹沒(méi)，新縣城后靠遷建（老縣城面積約1.7平方公里）。
一、巫山縣供水現(xiàn)狀
1、老巫山縣城原有1萬(wàn)噸/日水上水廠一座，供水需求量約2萬(wàn)噸/日，供水矛盾較大。
2、巫山縣城屬三峽庫(kù)區(qū)首期全淹沒(méi)移民搬遷縣城，2003年6月三峽水庫(kù)蓄水前必須完成搬遷。新縣城陸上水廠建設(shè)如何保證新縣城城市建設(shè)和搬遷后的生產(chǎn)、生活用水，是關(guān)系到新縣城是否能順利搬遷、三峽百萬(wàn)大移民和三峽工程能否如期建成的重大問(wèn)題。
二、新縣城陸上水廠優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)的必要性
巫山縣新縣城為現(xiàn)代化風(fēng)景旅游城市，全縣政治、經(jīng)濟(jì)、科技和文化服務(wù)中心。規(guī)劃城區(qū)人口規(guī)模近期為11萬(wàn)人，遠(yuǎn)期為20萬(wàn)人。近期規(guī)劃面積為8.66平方公里，遠(yuǎn)期規(guī)劃面積為15平方公里。
巫山縣新縣城陸上水廠位于長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)巫山新縣城西區(qū)，海拔高程254米，長(zhǎng)江以北，離長(zhǎng)江岸500米處。規(guī)劃設(shè)計(jì)總規(guī)模5萬(wàn)噸/ 日，占地總面積31.79畝，工程總投資3700萬(wàn)元。分兩期建設(shè)，一期2003年建設(shè)規(guī)模2.5萬(wàn)噸/日，用地面積13.15畝。二期2008年建設(shè)規(guī)模2.5萬(wàn)噸/日，用地面積18.64畝。
1、三峽工程移民搬遷嚴(yán)格按照“三原”標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，即原規(guī)模、原標(biāo)準(zhǔn)、原功能補(bǔ)償原則，新縣城陸上水廠補(bǔ)償1萬(wàn)噸/日建設(shè)規(guī)模。隨著巫山縣新縣城移民搬遷人口和城市規(guī)模的擴(kuò)大，巫山縣在大、小三峽特殊的旅游地理位置，旅游業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，按規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)模第一期實(shí)施2.5萬(wàn)噸/日的供水規(guī)模將無(wú)法滿足新縣城的供水需求。
2、由于巫山新縣城陸上水廠建設(shè)，移民補(bǔ)償資金為1萬(wàn)噸/日規(guī)模，新縣城一期2.5萬(wàn)噸/日陸上水廠建設(shè)資金缺口大。
3、巫山新縣城移民搬遷建設(shè)用地緊張，規(guī)劃設(shè)計(jì)5萬(wàn)噸/日陸上水廠的規(guī)劃用地31.79畝壓縮至13.15畝，故規(guī)劃設(shè)計(jì)5萬(wàn)噸/日陸上水廠的供水規(guī)模將無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
基于以上三點(diǎn)，根據(jù)國(guó)家《城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進(jìn)步發(fā)展規(guī)劃》采用先進(jìn)的水處理工藝技術(shù)，優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)以增加產(chǎn)水量，節(jié)約土地，降低工程建設(shè)資金的原則。即利用一期建設(shè)規(guī)模2.5萬(wàn)噸/日陸上水廠工程的現(xiàn)有土地，優(yōu)化原水處理工藝設(shè)計(jì)的沉砂池和柵條絮凝反應(yīng)平流式沉淀池改為斜管沉砂池和柵條絮凝反應(yīng)斜管沉淀池，其它水處理構(gòu)筑物和管道設(shè)施做相應(yīng)調(diào)整。使現(xiàn)已竣工的新縣城陸上水廠，水處理構(gòu)筑物供水生產(chǎn)能力達(dá)到了5萬(wàn)噸/ 日規(guī)模。這樣既節(jié)約土地，滿足新縣城對(duì)供水的實(shí)際需求，同時(shí)也節(jié)省了大量的建設(shè)資金。
4、通過(guò)優(yōu)化的工藝設(shè)計(jì)與原工藝設(shè)計(jì)對(duì)比不難看出，優(yōu)化后的工藝流程合理，更符合國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)范要求。完全可以滿足新縣城城市用水需要，保證成品水達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》的要求。
原設(shè)計(jì)水處理工藝流程為：長(zhǎng)江水→沉砂池→隔板混合槽→柵條絮凝反應(yīng)平流式沉淀池→重力式無(wú)閥濾池→清水池→送水泵房→高位水池。
優(yōu)化設(shè)計(jì)水處理工藝流程為：長(zhǎng)江水→斜管沉砂池→隔板混合槽→柵條絮凝反應(yīng)斜管沉淀池→重力式無(wú)閥濾池→清水池→送水泵房→高位水池。
其中柵條絮凝反應(yīng)斜管沉淀池采用2*2.5萬(wàn)噸/日合建形式，較平流式沉淀池大大減少了占地面積。
三、新縣城陸上水廠優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)的可行性
1、優(yōu)化設(shè)計(jì)理論
斜管（板）沉淀池是在不斷總結(jié)平流式沉淀池的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，在沉淀池有效容積一定的條件下，增加沉淀面積，可使去除率提高這一多層多格沉淀理論和淺池沉淀理論的指導(dǎo)和應(yīng)用中發(fā)展起來(lái)的。斜管（板）沉淀池大大增加了沉淀面積，大大提高改善了水力條件，因此大幅度地提高制水生產(chǎn)能力。
2、優(yōu)化設(shè)計(jì)原理
斜板沉淀池原理實(shí)際上是把多層沉淀的底板做成一定傾斜度，以利排泥。斜板與水平面成60ο角，放置于沉淀池中，水從下向上流動(dòng)（也有從上向下、或水平方向流動(dòng)），顆粒則沉于斜板底部，當(dāng)顆粒累積到一定程度時(shí)，便自動(dòng)滑下。從改善水力條件的角度來(lái)分析，由于斜板沉淀池水力半徑大大減少，從而使雷諾數(shù)Re大為降低，而弗勞德數(shù)Fr則大為提高。
而斜管沉淀池實(shí)際上是把斜板沉淀池再進(jìn)行橫向分隔，形成管狀（也可成矩形或六角形），使水力半徑更小。一般講，斜板沉淀池中的水流基本上屬層流狀態(tài)，而斜管沉淀池的雷諾數(shù)Re多在200以下，甚至低于100。斜板沉淀池的弗勞德數(shù)Fr一般為10-3-10-4，斜管沉淀池的弗勞德數(shù)Fr將更大。斜板、斜管沉淀池滿足了水流的穩(wěn)定性和層流的要求。因此斜管（板）沉淀池是多層多格沉淀理論和淺池沉淀理論的綜合產(chǎn)物，但其沉淀原理與平流式沉淀池則是相同的。
3、優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝
優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)工程，主要是將原水處理工藝設(shè)計(jì)的沉砂池和柵條絮凝反應(yīng)平流式沉淀池改為斜管沉砂池和柵條絮凝反應(yīng)斜管沉淀池。在2.5萬(wàn)噸/日平流式沉淀池平面尺寸的面積內(nèi)完成反應(yīng)和沉淀的布置，然后配套相應(yīng)的配水、沉砂、混合等構(gòu)筑物。為保持原工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的完整性，所有高程均以原工藝設(shè)計(jì)標(biāo)高為準(zhǔn)。使原工藝設(shè)計(jì)2.5萬(wàn)噸/日的平流式沉淀池改為斜管沉淀池后，產(chǎn)水量達(dá)到5萬(wàn)噸/日，大幅度提高了單位面積的產(chǎn)水量。優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)合理可行。
四、新縣城陸上水廠優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)工程方案
1、配水井
原配水井尺寸不變，只改變進(jìn)、出水管徑即可滿足要求。
2、斜管沉砂池
斜管沉砂池用于高渾濁度水季節(jié)，去除粗顆粒泥砂，按5萬(wàn)噸/日規(guī)模設(shè)計(jì)，采用斜管沉淀形式。其平面尺寸為：7*9（米）、池深4.8米、斜管采用60ο傾角、斜管管孔徑d＝35 mm、壁厚0.6mm無(wú)毒塑料成品。
3、隔板混合池
隔板混合池平面尺寸為11.42*2（米）、池深1.6米、共設(shè)三塊隔板、過(guò)水孔的流速為1米/秒、每孔水頭損失為0.13米。
4、柵條絮凝反應(yīng)池
柵條絮凝反應(yīng)池按5萬(wàn)噸/日規(guī)模設(shè)計(jì)，其平面尺寸為12*12.4（米）、池深5.1米、進(jìn)口流速為0.6米/秒、出口流速為0.15米/秒、總停留時(shí)間15min，柵條采用PVC無(wú)毒塑料成品。
5、斜管沉淀池
斜管沉淀池位于柵條絮凝反應(yīng)池的兩側(cè)，分四組對(duì)稱布置。斜管采用60ο傾角、斜管管孔徑d＝30mm、壁厚0.6mm無(wú)毒塑料成品。其中兩組尺寸為：15*7.8（米）=117 m2，另兩組尺寸為：15*7.8（米）=117 m2，斜管沉淀池總面積234 m2。液面負(fù)荷為9m3/m2.h，產(chǎn)水量為：9m3*234 m2*24h=5萬(wàn)噸/日。池深均為4.8米，集泥區(qū)高0.8米，泥水分離區(qū)1.6米，清水區(qū)1.23米。采用淹沒(méi)孔口集水槽集水，排泥采用多斗池底閥排泥。
6、重力式無(wú)閥濾池
重力式無(wú)閥濾池原設(shè)計(jì)為1.25萬(wàn)噸/日規(guī)模兩座，現(xiàn)增建兩座即可與5萬(wàn)噸/日規(guī)模相配套。
7、清水池
清水池原設(shè)計(jì)1500 m3矩形清水池兩座，經(jīng)校核可滿足現(xiàn)5萬(wàn)噸/日規(guī)模調(diào)節(jié)水量要求。
8、送水泵房
送水泵房在原設(shè)計(jì)2.5萬(wàn)噸/日規(guī)?；A(chǔ)上，以大流量水泵換小流量水泵即達(dá)到5萬(wàn)噸/日供水規(guī)模。
五、新縣城陸上水廠優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)后的特點(diǎn)
該優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)工程，經(jīng)國(guó)務(wù)院三峽工程建設(shè)委員會(huì)、國(guó)家移民開(kāi)發(fā)局、移民工程咨詢中心專家組評(píng)估，對(duì)該優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)工程特點(diǎn)評(píng)價(jià)如下：
1、巫山新縣城5萬(wàn)噸/日陸上水廠優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)工程，通過(guò)實(shí)際運(yùn)行，設(shè)計(jì)是成功的、技術(shù)上是完全可行、可靠的。水廠布置合理、管理方便、工藝設(shè)計(jì)可靠、節(jié)約土地、節(jié)約能源。利用地形高差采用斜管沉砂池、柵條絮凝反應(yīng)斜管沉淀池和重力式無(wú)閥濾池，均取得較好的效果和經(jīng)濟(jì)效益，大大降低了工程投資。
2、優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)工程竣工規(guī)模為5萬(wàn)噸/日，占地面積僅13.15畝，節(jié)約土地18.64畝，工程竣工決算2705.23萬(wàn)元，節(jié)省建設(shè)資金994.77萬(wàn)元。
3、在5萬(wàn)噸/日凈水系統(tǒng)中，斜管沉砂池和斜管沉淀池的約300平方米斜管材料，考慮到新的陸上水廠近期供水需求量達(dá)不到總設(shè)計(jì)能力，這兩個(gè)凈水池暫作豎流式沉淀池使用，斜管可暫不采購(gòu)安裝，可節(jié)約一次投資約30萬(wàn)元人民幣。
4、斜管沉淀池與平流式沉淀池比較，前者沉淀效率高、產(chǎn)水量大、水質(zhì)好、池子容積小和占地面積少，土地利用率高。
5、相同規(guī)模水廠建設(shè)，使用斜管沉淀池占地少、水處理構(gòu)筑物體積相對(duì)減少，其工程投資將大大降低，社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見(jiàn)的。
六、結(jié)語(yǔ)
當(dāng)今我國(guó)人均耕地急劇減少，特別是在地處三峽水庫(kù)淹沒(méi)城市移民搬遷建設(shè)用地緊張的情況下，水廠建設(shè)采用先進(jìn)的生產(chǎn)工藝技術(shù)，符合科學(xué)技術(shù)進(jìn)步原則。節(jié)約土地資源，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，節(jié)省工程建設(shè)投資，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。
在巫山新縣城5萬(wàn)噸/日陸上水廠工程建設(shè)中，采用優(yōu)化工藝設(shè)計(jì)工程，是從我縣的實(shí)際出發(fā)，結(jié)合移民搬遷，“走在移民中發(fā)展，在發(fā)展中移民”和“移民工程建設(shè)管理結(jié)合”的成功建設(shè)工程實(shí)例。是利國(guó)利民的大好事，將對(duì)我縣新縣城城市建設(shè)、人民生產(chǎn)、生活用水和社會(huì)穩(wěn)定以及我縣的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供有力的保障，有著巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

七、參考文獻(xiàn)
[1]《巫山縣新縣城遷建修建性詳細(xì)規(guī)劃報(bào)告》巫山縣人民政府、重慶建筑大學(xué) 1996年10月
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[4]《給水工程》（第三版）嚴(yán)熙世、范瑾初主編　中國(guó)建筑工業(yè)出版社　1995年
[5]《給水排水工程快速設(shè)計(jì)手冊(cè)》嚴(yán)熙世主編　　中國(guó)建筑工業(yè)出版社　1995年
[6]《給水排水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范實(shí)施手冊(cè)》黃明明、張?zhí)N華主編　中國(guó)建筑工業(yè)出版社　1993年
[7]《巫山新縣城5萬(wàn)噸/日陸上水廠工程驗(yàn)收前專家評(píng)估意見(jiàn)書》國(guó)務(wù)院三峽工程建設(shè)委員會(huì) 國(guó)家移民開(kāi)發(fā)局移民工程咨詢中心      2004年3月