水廠飲用凈水改造工程設(shè)計(jì)探討

時(shí)間:2022-10-11 09:26:48

導(dǎo)語(yǔ):水廠飲用凈水改造工程設(shè)計(jì)探討一文來源于網(wǎng)友上傳,不代表本站觀點(diǎn),若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師,歡迎參考。

水廠飲用凈水改造工程設(shè)計(jì)探討

[摘要]為滿足社會(huì)公眾日常生活及生產(chǎn)用水需求,盡早解除我國(guó)水資源匱乏的窘境,給出提升水資源利用效率的提議。以某水廠飲用凈水改造工程設(shè)計(jì)情況為論點(diǎn),配水井、前臭氧接觸池及綜合濾池等作為重點(diǎn)改造對(duì)象,改造建設(shè)后地上建筑面積達(dá)到6250m2,泵站設(shè)備運(yùn)行效率顯著提升。

[關(guān)鍵詞]水廠;飲用凈水;改造工程;設(shè)計(jì)方案

全球水資源總量約14億km3,大部分以海洋與冰山的形式呈現(xiàn)出來,剩余的可被人們生產(chǎn)生活使用的淡水總量不到1%。在全世界上中國(guó)的水資源總量位列第六,表面看起來總量豐富,但是對(duì)于一個(gè)擁有14億人口的泱泱大國(guó),水資源的人均占有量很少??杀焕玫牡Y源有地下水與地表水之分,地表水廣泛分布,易于被開發(fā)利用,是目前我國(guó)自來水的主要來源。近些年我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程持續(xù)加速,社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展,人口總量持續(xù)增加,導(dǎo)致水資源開發(fā)濫用的情況頻頻發(fā)生,且污水排放總量也呈現(xiàn)出不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。水廠后續(xù)運(yùn)營(yíng)中要主動(dòng)增強(qiáng)凈水處理能力,減輕各大水系水質(zhì)的污染程度,提升社會(huì)公眾的生產(chǎn)生活質(zhì)量。

1項(xiàng)目概況

何家塔煤礦生活給水凈化站產(chǎn)水量2200m3/d。本工程總投資達(dá)到1762.87萬元,其中,井巷工程、土建工程、設(shè)備及工器具采購(gòu)、安裝工程、工程建設(shè)其他費(fèi)用分別212.43萬元、403.78萬元、570.64萬元、436.08萬元、103.73萬元。項(xiàng)目建設(shè)所需資金全部自籌。本地區(qū)水資源匱乏,地下水出水量小,水質(zhì)差。地表水在工業(yè)場(chǎng)地西側(cè)有烏蘭木倫河流經(jīng),由于河岸沿線煤礦、村莊及焦化廠常年有污水排放,造成烏蘭木倫水質(zhì)較差?,F(xiàn)礦井、監(jiān)獄及村莊生活用水取自烏蘭木倫河滲渠水,未經(jīng)處理直接飲用,水質(zhì)不符合GB5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》要求。常年飲用對(duì)人體健康不利。

2原水水源工程

2.1既有排水系統(tǒng)

當(dāng)前礦井下共計(jì)設(shè)置兩座排水泵房。一座處于副斜井井底車場(chǎng)內(nèi),礦井主排水系統(tǒng);另一座處于中央開拓大巷與501盤區(qū)大巷連接處的東側(cè),緊鄰連接部位部署,即盤區(qū)排水系統(tǒng)。當(dāng)前,盤區(qū)排水系統(tǒng)的功能主要是聚集501盤區(qū)涌水并將其轉(zhuǎn)排至主排水系統(tǒng)。匯集水量主要由如下兩部分構(gòu)成:(1)50101與50102兩個(gè)采后工作面采空區(qū)涌水,采用水泵和管路被輸送至盤區(qū)水倉(cāng);(2)50103回采工作面以及50104掘進(jìn)工作面采掘期間的涌水,以自流或水泵及管路的形式被輸送至盤區(qū)水倉(cāng)。

2.2排水系統(tǒng)當(dāng)前的排水能力

礦井是兩級(jí)接力排水,實(shí)質(zhì)上就是501盤區(qū)生產(chǎn)機(jī)采后涌水經(jīng)過盤區(qū)排水系統(tǒng)轉(zhuǎn)排至礦井主排水系統(tǒng),隨后礦井主排水系統(tǒng)將其統(tǒng)一排至地面。主排水系統(tǒng)水源主要是采區(qū)排水系統(tǒng)的轉(zhuǎn)排,少部分始源于中央輔助運(yùn)輸大巷水溝自流。分析判斷兩座排水系統(tǒng)當(dāng)前持有的排水情況,不管是水倉(cāng)容量還是水泵的排水能力,均能較好滿足礦井當(dāng)下正常生產(chǎn)要求。

2.3礦井涌水量

結(jié)合2009年12月形成的資料,礦井開采5–2號(hào)煤層時(shí)正常涌水量是100m3/h,最大涌水量150m3/h。參照當(dāng)前生產(chǎn)真實(shí)統(tǒng)計(jì)分析,整個(gè)礦井實(shí)際正常涌水量190m3/h;既往最大涌水量達(dá)到292m3/h。當(dāng)前礦井涌水主要始源于501盤區(qū)采空區(qū)與采掘工作面。根據(jù)礦方提供的信息,來自采空區(qū)、采掘工作面的正常涌水量分別約135.7m3/h、54.3m3/h,分別約占總礦井井下正常涌水量的71.4%、28.6%。參照2013年4~8月礦井排水量統(tǒng)計(jì)資料,礦井井下最大涌水量292m3/h,結(jié)合以上礦井水構(gòu)成比,來自采空區(qū)、采掘工作面的最大涌水量分別約為208.5m3/h、83.5m3/h。

3凈水廠主要建(構(gòu))筑物的設(shè)計(jì)

3.1配水井與預(yù)臭氧接觸池

平面尺寸38m×7m,屬于典型的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),底板面標(biāo)高達(dá)到3.000m,埋深1.4m左右,整體板基礎(chǔ)。挖除素填土與淤泥土以后,回填砂墊層(厚度平均約為2.5m)到設(shè)計(jì)基礎(chǔ)底層。

3.2絮凝平流沉淀池

這種沉淀池平面大小約134m×28m,同樣是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。因?yàn)榭v向尺寸相對(duì)較長(zhǎng),故而考慮在縱向局部布置出4道變形縫,配合應(yīng)用橡膠止水帶進(jìn)行連接,雙組份聚硫密封膏進(jìn)行嵌縫處理。底板面標(biāo)高是3.800m,局部底板面是3.0m。整體板基礎(chǔ)?,F(xiàn)場(chǎng)埋深0.7m左右。挖除素填土與淤泥土,隨后回填砂墊層(厚度平均3m)到設(shè)計(jì)基礎(chǔ)底。大開挖方法。選擇液體PAC(聚合氯化鋁)作為絮凝劑,有效成分含量約25%,結(jié)合原水水質(zhì),加藥量2~10ppm。加藥量按照2~10mg/L計(jì)算,取5mg/L,那么134m3/h的水需投加純度100%的聚合氯化鋁干0.67kg,折合成濃度10%的PAC溶液是26L/h,投加點(diǎn)是兩個(gè),故而各個(gè)投加點(diǎn)加藥量是13L/h。設(shè)計(jì)加藥裝置1套,2泵1箱型。PAC溶解箱:V=1m3,1只。配置攪拌機(jī)1套,N=0.55kW。投加設(shè)備選用計(jì)量泵,計(jì)量泵參數(shù)Q=0~15L/h,H=1.0MPa,3臺(tái),2用1備。

3.3綜合濾池

濾池約127m×57m,根據(jù)工藝布局,從北到南依次是砂濾池、中間提升泵房、后臭氧接觸池、活性炭濾池,以上部分質(zhì)檢均布設(shè)了變形縫。砂濾池底板頂面標(biāo)高是2.900m,實(shí)際埋深2.3m左右,屬于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),整體板基礎(chǔ),于橫向和中間管廊之間布設(shè)了兩道變形縫,中間管廊水平地面之上是框架結(jié)構(gòu),現(xiàn)澆屋面板,建造了混凝土空心砌塊填充墻。結(jié)合前期形成的地質(zhì)報(bào)告,綜合濾池基礎(chǔ)底面土層均勻度欠佳,局部③號(hào)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土土層底埋深達(dá)到了6.3m。

3.4清水池

單池平面大小44.3m×48.4m,底板面標(biāo)高1.000m埋深大約3.85m。是全地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),縱、橫向分別布置了一道變形縫,用橡膠止水帶進(jìn)行連接,雙組份聚硫密封膏進(jìn)行嵌縫。整體板基礎(chǔ)。天然地基承載,基礎(chǔ)持力層是③淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層,經(jīng)檢測(cè)驗(yàn)算,結(jié)構(gòu)自重抗浮不符合設(shè)計(jì)要求,決定改用池頂覆土抗浮,池頂需要覆土厚度1.2m左右。基礎(chǔ)到當(dāng)前水平地面埋深3.07m左右,開始開挖工藝。

3.5給水系統(tǒng)

當(dāng)前,工業(yè)場(chǎng)地生活給水主要由日用消防泵房?jī)?nèi)生活給水泵供給,場(chǎng)地內(nèi)建設(shè)了相對(duì)較完善的生活給水管網(wǎng),既有的生活給水管網(wǎng)沒有接連到何家塔村和裝車站,何家塔村中沒有鋪設(shè)管網(wǎng),裝車站場(chǎng)地建有完善的生活給水管網(wǎng)。本次設(shè)計(jì)由生活給水凈化站水箱間中恒壓供水設(shè)備接管到礦井及監(jiān)獄生活給水管網(wǎng)總干管。建議于礦井工業(yè)場(chǎng)地篩分間周邊接出支管到篩分間,沿著篩分間到裝車站裝車倉(cāng)跨河棧橋中敷設(shè),抵達(dá)裝車倉(cāng)以后沿著倉(cāng)外壁鋪筑到裝車站生活給水總干管,沿倉(cāng)壁局部位置運(yùn)用電伴熱保溫策略。鋪筑到監(jiān)獄以后沿著西北向敷設(shè)到何家塔村口,村莊內(nèi)部給水管網(wǎng)沒有被列到本次項(xiàng)目設(shè)計(jì)范疇中。生活給水管材統(tǒng)一運(yùn)用鋼塑復(fù)合管,除了閥門位置選用法蘭連接意外,其余都是卡箍連接,直埋敷設(shè),覆土厚度不小于1.66m。給水系統(tǒng)如圖1所示。

3.6排水系統(tǒng)

礦井既有排水系統(tǒng)改造源于礦井既有地面水處理站的改造建設(shè),之所以要改造地面水處理站,原因主要有以下兩點(diǎn):(1)當(dāng)前礦井水處理站已經(jīng)不能較好地滿足礦井上排水的實(shí)際處理需求;(2)參照礦井水處理站的改造目標(biāo),擬定分開建造礦井井下相對(duì)純凈的采空區(qū)涌水與采掘工作面涌水,單獨(dú)處置,將其作為生活用水的水源。既有礦井涌水主要始源于501盤區(qū)兩個(gè)采后工作面采空區(qū)與現(xiàn)有采掘工作面。因?yàn)椴煽諈^(qū)涌水要通過水泵和管路被運(yùn)輸?shù)奖P區(qū)水倉(cāng)內(nèi),這在很大程度上為分開上排礦井涌水創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。所以,礦井既有排水系統(tǒng)改造方案等同于以礦井現(xiàn)有兩處排水系統(tǒng)作為基礎(chǔ),新增一處排水系統(tǒng),單獨(dú)用在上排501盤區(qū)及后期盤區(qū)開采后采空涌水。要求新增的排水系統(tǒng)滿足501盤區(qū)采空積水、未來502盤區(qū)采空涌水的上排要求,減少對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)和正常生產(chǎn)工作面部署形成的影響,且要方便與礦井現(xiàn)有大巷系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系。從礦井安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行視角出發(fā),礦井或區(qū)域的正常涌水量影響著井下排水系統(tǒng)水倉(cāng)容量,通常取8h正常涌水量。新排水系統(tǒng)要擔(dān)負(fù)的正常排水量是135.7m3/h。則水倉(cāng)容量要不小于1085.6m3。新增排水系統(tǒng)是專門被用在上排采空區(qū)涌水而建設(shè)的,采空涌水在礦井總涌水量占比約71.4%,于新系統(tǒng)創(chuàng)設(shè)之前通過現(xiàn)有系統(tǒng)進(jìn)行上排。即礦井排水系統(tǒng)改造,新增排水系統(tǒng)并不是現(xiàn)有排水系統(tǒng)能力問題,而是為滿足分排的現(xiàn)實(shí)要求,既有排水系統(tǒng)水倉(cāng)可滿足8h正常涌水量。已知地面礦井水處理站日運(yùn)行達(dá)到22h,理論上要使礦井井下排水系統(tǒng)22h連續(xù)向地面水處理站輸水,井下水倉(cāng)能較好滿足2h正常涌水量,即271.4m3。為確保系統(tǒng)能安全、可靠運(yùn)作,地面上設(shè)置了一座480m3緩沖水池。綜合各種因素后,確定井下新增凈水排水系統(tǒng)水倉(cāng)容量不小于800m3。按兩個(gè)泵位布置水泵房,長(zhǎng)度達(dá)到20m。配吸水井作為連接泵房與水倉(cāng)間的通道,為了方便清理水倉(cāng)及吸配水井,泵房中部署了兩個(gè)吸水井與兩個(gè)配水井。吸配水井運(yùn)用了圓形斷面布置方式,直徑達(dá)到1600mm。配水井之間利用配水巷進(jìn)行連接,選擇混凝土砌碹作為支護(hù)方式。新增凈水排水系統(tǒng)總工程量295m,總掘進(jìn)體積2469.6m3。其中:煤巷掘進(jìn)長(zhǎng)度104m;掘進(jìn)體積1128.3m3;巖巷掘進(jìn)長(zhǎng)度191m,掘進(jìn)體積1341.3m3(表1)。

3.7沉淀池進(jìn)水區(qū)的設(shè)計(jì)

為確保凈水廠能實(shí)現(xiàn)均勻配水,水廠工程設(shè)計(jì)實(shí)踐中可嘗試改造沉淀池前端整流段,整改了傳統(tǒng)的配水花墻,將上疏下密的配水孔設(shè)置在過渡段末端隔墻上,配水孔不均勻的部署形式最大的好處是使反應(yīng)池形成了較密實(shí)、可靠的礬花。經(jīng)改造設(shè)計(jì)后,沉淀池始端水平流速達(dá)到了12.73m/s,起到了較明顯的穩(wěn)流作用。

4結(jié)束語(yǔ)

基于凈水廠改造工程的設(shè)計(jì)方案及主要建(構(gòu))筑物的設(shè)計(jì)方法研究,重視實(shí)現(xiàn)建筑物的抗?jié)B性能,如為水池及有較高抗?jié)B需求的地下構(gòu)筑物運(yùn)用防水密實(shí)混凝土。運(yùn)用天然橡膠止水帶處理變形縫,聚硫密封膏做封口處理等。相關(guān)部門應(yīng)形成強(qiáng)大合力,共同改善出水品質(zhì),使飲用水的水質(zhì)安全性得到保障,促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]劉巨波,狄劍英,連寶良,等.用地緊張水廠不停產(chǎn)改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)與實(shí)踐[J].給水排水,2021,47(8):5–7.

[2]賴曉敏.清新區(qū)石坎自來水廠及供水管網(wǎng)改造工程效益分析[J].中國(guó)科技投資,2021,41(23):102–104.

[3]段作山,王向舉,馬小蕾,等.反滲透除氟除氨氮技術(shù)在飲用水中的應(yīng)用[J].凈水技術(shù),2021,45(41):121–123.

[4]周環(huán)宇.北方缺水型城市生活飲用水凈水工藝改造研究[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2020,47(4):5–7.

[5]張家銘,韓慶祥,奚影影,等.水廠沉淀池改造方法與應(yīng)用分析[J].凈水技術(shù),2021,40(4):10–12.

[6]楊鑫,陳乃青,吳婧,等.B水廠深度處理工藝改造及水質(zhì)提升措施研究[J].工程技術(shù)研究,2020,5(16):3–5.

作者:田甜 單位:天地科技股份有限公司 中煤科工開采研究院有限公司