利用“天生优势”设计南雁水厂

摘　要：南雁水厂改建工程，合理的利用了其天然优势，使得原水——水厂——用水户之间利用势能差设置无动力水厂，大大的节约了南雁水厂的运行费用及机器维护费用。同时也利用了里面的已有建筑物，减少新的构筑物建设，也节约了本次工程的投资。

关键词：节能；水源；原水；水厂；用水户；山区优势；坡度
平阳县南雁镇原水厂始建于1998年，占地约为1385平米，建设年代较久，设施较简单，主要构建筑物有：1座减压井，1座处理间，2座清水池。现供水量约为1000 m3/d。日常处理工艺仅为通过简易滤池过滤的初步处理。现状水源为三处泉眼，供水的质和量都极不稳定。亟需进行改建。经过南雁镇人民政府委托我院，由我做为工程负责人对该工程进行改建设计。设计过程中，多次进行现场踏勘，对于南雁水厂发现了许多自然的“天生优势”，通过利用这些天赐的“天生优势”，南雁水厂改建后运行费用及机器维护费用大大的降低，响应了中央的节能减排的号召。
1.水源分析
　　南雁水厂现状水厂位于半山腰，标高为黄海高程系67～70米。南雁镇城区(六个村)位于山脚，标高为25～28米。山上有个八亩水库，标高为207米左右，水库水目前接至发电站，标高为87米。
　　《平阳县水资源综合规划》明确指出： 南雁镇的水源为山溪潜水可供水量，2010年为5200m3/d。但并未明确该潜水准确位置。根据现场勘查和了解，八亩水库作为该镇的主要水源流经水库，现被水电站利用发电，年用水量约为139.5万m3(山门水利管理所证明)。其集雨面积约为2.5平方公里。
　　该水库蓄水量为2万m3以上，但根据2006-2010年水利管理所的统计，原水量为107.048万m3/年至182.4万m3/年，平均为139.5万m3，说明八亩水库以上的山溪蕴藏丰富的潜水资源，则年可用水量高于70万m3(日均约2000 m3)，可作为主力水源，利用该水源需回购小型发电站及水库。
　　根据南雁镇政府人民政府取水送检，委托平阳县环境监测站做的《水环境检测报告》(详见附件3)及参考平阳县水头自来水厂的浊度化验数据，各项指标均符合标准。平时原水浊度为2.7NTU，暴雨时浊度为14.1NTU。
　　南雁镇水源没有工业污染，地下水水质好，浊度低，且变化幅度小，有利于净化处理并节约处理费用。且具有较高的位能，可以自流至高位水厂，实现重力流供水，年节电可达15万度(按3000m3/d提升28米)。
　　引山溪潜水不需要水利工程设施，建成原水管道，即可取水，建设周期短。
2.水厂建设规模
　　供水人口：
　　东门村    3010人  ；  雁山村    3806人  ；  后仓村  1797人 ；蒲岭村    1160人  ；  笠湖村    1820人  ；  雁前村  1459人 ；
　　根据人口普查资料现状户籍人口13052人， 预测资料2020年约15000人。
　　生活用水量：人口按14000人计，供水普及率按75%计，日生活用水量为1050m3/d。
　　公共建筑用水量：按居民生活用水量的20%估算为210m3/d。
　　(村镇供水工程技术规范明确：缺乏资料时，公共建筑用水量可按居民生活用水量的5%～25%估算，其中村庄为5%～10%、集镇为10%～15%、建制镇为10%～25%；无学校的村庄不计此项。)
　　工业用水量 ：按照规划，要在维护生态环境的前提下，积极引导旅游休闲等生态环境友好型的产业向该地区集聚，引导对环境影响较大的产业转移。故不会有高耗水工业，拟按生活用水量的20%计，则日工业用水量为210米3/d。
　　上述三项合计为1470m3/d。
　　日变化系数取1.4；
　　管网漏失水量和未预见水量之和按25%计，则计算的最高日需水量为2744米3(1470×1.4÷0.75=2744)，扩建规模定为3000m3/d。
3.水厂设计思路
　　水厂可利用水源点——水厂——用水户之间的势能差考虑设置无动力水厂。得益于南雁得天独厚的山区优势，取水部分可不设提升泵，输送水部分可不设加压泵。采用无动力设计以达到节能的目的。
　　
　　由于受改造工程现场厂地较小及水厂规模较小的实际情况，以及时间紧的特点限制，本工程净化工艺以安全可靠，操作简单，管理方便为原则，本次改造采用一体化净水装置。改造工程采用如下工艺：
　　
　　在常规自来水厂，由于混合、反应、沉淀、过滤各池分开建立，这样导致占地面积大、水管连接复杂、阀门多，因此投资大、建设周期长、操作维护人员多。一体化净水装置，具有良好的净水效果、性能稳定、结构紧凑、体积小、占地面积少、维修容易、管理操作方便。因此在本改造方案中采用一体化净水装置。选用2台60m3/h一体化净水装置并联运行，一体化净水装置外形尺寸： 长×宽×高=5530mm×3500 mm×4500mm。
　　原水自流进厂减压后加矾、加氯后进入管道混合器、一体化净水器、出水加次氯酸钠自流进入清水池。加矾采用固体聚合氯化铝粉剂。
　　一体化净水装置需要的进水水头为15米左右，而原水水源到水厂的高差为一百多米。需要设置减压措施，考虑到原发电站涡轮机本身具有减压功能，且从发电站接原水，可以节省原水管道长度约1500米，避开最难敷设的悬崖山路段，大大降低施工难度，提高施工的速度。且发电站设置了一个蓄水池，可利用蓄水池作为一个初沉池，将一些杂物进行预沉，降低原水的浊度。发电站到水厂的高差约为20米，去掉水头损失后刚好能满足一体化净水装置进水水头的要求。减压以后进入到水厂与原来的三股山泉水可以合并。加药后进入一体化净水装置处理。
　　水厂位于山坡，利用山坡的地势。水厂内部可以考虑将一体化净水设备设置在水厂内部相对高处，与清水池之间形成一个高差，让处理后的水自流进入清水池。清水池出来的水与居民居住地高差约为30米，且南雁镇区由山脚向东也呈降坡的趋势，越远处，地势越低。按照《城市给水工程规划规范》(GB50282-98)，“城市配水管网的供水水压宜满足用户接管点处服务水头28m的要求”，故不设输水加压泵也基本能满足供水压力的要求。

　　另外，由于采用的一体化装置是60m3/h的型号，根据一体化设备厂家要求，该装置可以自水反冲洗，无需冲洗加压泵。且不需要汽水反冲，无需设置鼓风机。
4.其他构筑物
　　清水池：对清水池进行必要的清洁和修复，清水池内外壁进行水泥砂浆抹面。
　　门卫：新建门卫兼值班室一间，包括卫生间和化粪池，垃圾定期外运。
　　仓储室：对现状一间房子进行改造，将其改造为仓储室。
　　化验室：对现状一间2层楼的房子(原废弃滤池)进行改造，将其改造为药物间和化验室。添置化验室设备。
5.总结
    南雁水厂改建后，其主体处理设施基本上为零能耗，同时合理利用里面原有的建筑，尽量减少新的构筑物建设，大大的节约了工程投入，引用一体化处理设施，减小占地面积，对小型水厂的建设是一个比较典型的示范。