羅惠云， 周健
(湖南省建筑設(shè)計(jì)院，湖南長(zhǎng)沙　410011)

　　摘　要：結(jié)合長(zhǎng)沙市第八水廠清水池的設(shè)計(jì)，提出了一種在滿足調(diào)蓄水量和氯化消毒接觸時(shí)間的同時(shí)能夠抬高池內(nèi)水位的異水位設(shè)計(jì)。經(jīng)能耗分析表明，異水位比同水位設(shè)計(jì)可節(jié)約22萬(wàn)元/a。
　　關(guān)鍵詞：清水池；設(shè)計(jì)；節(jié)能措施
　　中圖分類號(hào)：TU991.34
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2002)04-0065-02

　　城鎮(zhèn)給水廠的清水池具有蓄存調(diào)節(jié)水量和滿足氯化消毒接觸時(shí)間的作用，以往設(shè)計(jì)從容量方面考慮較多，而很少注意抬高池內(nèi)水位的節(jié)能效果。長(zhǎng)沙市第八水廠的清水池設(shè)計(jì)采用異水位，以抬高池內(nèi)水位使清水池具有水量調(diào)蓄和抬高水位雙重作用，節(jié)能效果顯著。?

1 　設(shè)計(jì)介紹

　　長(zhǎng)沙市第八水廠設(shè)計(jì)總規(guī)模為50×10⁴m³/d，一期工程設(shè)計(jì)規(guī)模為25×10⁴m³/d，于2000年9月底投產(chǎn)運(yùn)行。凈水工藝為原水→高速混合→折板絮凝→平流沉淀→均粒濾料過濾，清水從清水池自流到吸水井，再經(jīng)二泵房抽升輸送至城市管網(wǎng)。為節(jié)省用地，清水池與平流沉淀池采用疊合方式建造。?
　　確定清水池容積時(shí)需考慮兩個(gè)因素：一是清水池調(diào)蓄容積由一、二級(jí)泵站供水量曲線確定(兩泵站每小時(shí)供水量越接近時(shí)，清水池的調(diào)蓄容積越小；兩泵站每小時(shí)供水量差額越大時(shí)，清水池的調(diào)蓄容積亦大)；二是清水池容積必須滿足氯化消毒接觸時(shí)間的需要，至少應(yīng)保證混合時(shí)間為30min以上。
　　池體分成南池和北池兩組，每組分成1、2兩格，單格平面尺寸為100.0m×16.0m，有效水深為4.1m，有效容積為6338m³，每格之間串聯(lián)，總?cè)莘e為25352m³，占水廠設(shè)計(jì)處理水量的10.14%。清水池設(shè)置兩根進(jìn)水管，分別位于南池1及北池1的進(jìn)水端，北池1進(jìn)水管的閥門平時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，該閥的設(shè)置是為了單獨(dú)清洗、檢修南池時(shí)，通過關(guān)閉南、北池的聯(lián)系閥門使清水池保持一半的調(diào)節(jié)容積。清水池設(shè)置兩根出水管，均接至二泵房的吸水井，分別位于南池1及北池2的出水端，兩出水管控制閥門處于開啟狀態(tài)，北池2的出水管至吸水井管端裝設(shè)單向出水拍門，允許水從清水池流向吸水井，但不能反向流動(dòng)(見圖1)；兩根出水管的出流量可根據(jù)水位自動(dòng)調(diào)節(jié)。南池1和南池2用渠道連接(渠道長(zhǎng)×高=5.0m×0.4m，距池底3.70m)，當(dāng)南池1的水位超過3.70m時(shí)，水由南池1經(jīng)過渠道至南池2和北池。上述過程可通過拍門自動(dòng)調(diào)節(jié)。濾后加氯點(diǎn)設(shè)在清水池進(jìn)水總管上，南池1容積為6338m³、吸水井容積為1635m³，兩者之和為7973m³，按設(shè)計(jì)規(guī)模為25×10⁴m³/d和時(shí)變化系數(shù)為1.251計(jì)算，加氯點(diǎn)至二泵房出水停留時(shí)間為45min，滿足規(guī)范中"不小于30min"的要求。?

2 　節(jié)能分析

　　對(duì)異水位(即南池1高水位、南池2和北池低水位)與同水位設(shè)計(jì)方式(南池與北池水位相同)進(jìn)行了節(jié)能分析對(duì)比(見表1、2)。?　　具體分析方法為：將能耗分最大日和平均日兩種工況；日變化系數(shù)根據(jù)1998年度平均日與最高日用水量資料整理而得；凈化處理構(gòu)筑物每天均勻工作(即一泵房按24h均勻運(yùn)行)；清水池逐時(shí)調(diào)節(jié)百分率為一、二泵房供水曲線之差；清水池調(diào)節(jié)容積為調(diào)節(jié)百分率與日供水量的乘積。

表1 異水位能耗計(jì)算 時(shí)刻(h) 一泵站逐時(shí)供水百分率(%) 城市逐時(shí)用水百分率(%) 二泵站逐時(shí)供水百分率(%) 清水池逐時(shí)調(diào)節(jié)百分率(%) 工況Ⅰ--最大日(25×10⁴m³/d) 工況Ⅱ--平均日(20×10⁴m³/ d) 清水池調(diào)節(jié)容積(m³) 清水池 調(diào)節(jié)容積累計(jì)(m³) 清水池出水水位H′(m) 逐時(shí)出 水流量Q(m³ /h) 能耗N(kW) 清水池調(diào)節(jié)容積(m³) 清水池調(diào)節(jié)容積累計(jì)(m³) 清水池出水水位H′(m) 逐時(shí)出水流量Q(m³/h) 能耗N(kW) 1 4.16 2.996 2.50 1.66 4150 4275 2.77 6250 6250 1004.86 3320 8620 4.10 781.25 2 4.17 2.727 2.50 1.67 4175 8450 4.10 6250 6250 976.56 3340 11960 4.10 781.25 3 4.17 2.862 2.50 1.67 4175 12625 4.10 6250 6250 976.56 3340 15300 4.10 781.25 4 4.16 2.691 2.50 1.66 4150 16775 4.10 6250 6250 976.56 3320 18620 4.10 781.25 5 4.17 2.723 2.50 1.67 4175 20950 4.10 6250 6250 976.56 3340 21960 4.10 781.25 6 4.17 2.767 2.50 1.67 4175 25125 4.10 6250 6250 976.56 3340 25300 4.10 781.25 7 4.16 4.522 2.50 -1.70 -4250 20875 4.10 14650 14650 2289.06 -3400 31900 4.10 1831.25 8 4.17 5.017 5.86 -1.70 -4250 16625 4.10 14675 14675 2292.97 -3400 18500 4.10 1834.38 9 4.17 5.513 5.87 -1.70 -4250 12375 4.10 14675 14675 12292.97 -3400 15100 4.10 1834.38 10 4.16 4.559 4.15 0.01 25 12400 4.10 10375 10375 1621.09 20 15120 4.10 1296.88 11 4.17 4.428 4.15 0.02 50 12450 4.10 10375 10375 1621.09 40 15160 4.10 1296.88 12 4.17 4.429 4.15 0.02 50 12500 4.10 10375 10375 1621.09 40 15200 4.10 1296.88 13 4.16 4.425 4.15 0.01 25 12525 4.10 10375 10375 1621.09 20 15220 4.10 1296.88 14 4.17 4.230 4.15 0.02 50 12575 4.10 10375 10375 1621.09 40 15260 4.10 1296.88 15 4.17 4.109 4.15 0.02 50 12625 4.10 10375 10375 1621.09 40 15300 4.10 1296.88 16 4.16 4.296 4.15 0.01 25 12650 4.10 10375 10375 1621.09 20 15320 4.10 1296.88 17 4.17 4.395 4.15 0.02 50 12700 4.10 10375 10375 1621.09 40 15360 4.10 1296.88 18 4.17 4.402 4.15 0.02 50 12750 4.10 10375 10375 1621.09 40 15400 4.10 1296.88 19 4.16 5.932 5.86 -1.70 -4250 8500 4.10 14650 14650 2289.06 -3400 12000 4.10 1831.25 20 4.17 5.328 5.87 -1.70 -4250 4250 2.75 14675 14675 2360.40 -3400 8600 4.10 1834.38 21 4.17 5.262 5.87 -1.70 -4250 0 0 14675 14675 2497.79 -3400 5200 3.36 1683.95 22 4.16 4.154 4.15 0.01 25 25 0.02 10375 10375 1765.19 20 5220 3.38 1317.22 23 4.17 4.119 4.15 0.02 50 75 0.05 10375 10375 1764.13 40 5260 3.40 1316.65 24 4.17 4.114 4.15 0.02 50 125 0.08 10375 10375 1763.07 40 5300 3.43 1315.81 合計(jì) 100 100 100 0.00 0.00 250000 39792.17 0.00 31338.63

表2 同、異水位能耗分析比較 項(xiàng)目 工況Ⅰ 工況Ⅱ 同水位 異水位 同水位 異水位 能耗［(kW·h)/d］ 41096.88 39792.17 32537.52 31338.63 節(jié)省能耗［(kW·h)/d］ 1304.71 1198.89 節(jié)能率(%) 3.28 3.83

　　水廠調(diào)度應(yīng)充分利用清水池調(diào)節(jié)容積，使池內(nèi)水位處于較高水位狀態(tài)供水。工況Ⅰ時(shí)清水池貯水容積為0～25125m³，調(diào)節(jié)范圍為25 125m³，占總?cè)莘e的99.10%；工況Ⅱ時(shí)清水池貯水容積為5200～25300m³，調(diào)節(jié)范圍為20100m³，占總?cè)莘e的79.28%。兩種工況在21:00時(shí)的貯水容積分別為0、5200m³，處于全天最小。
　　按下式計(jì)算泵功率(N)：?
?　　　　N=(r×Q×H)/(102×η)　　　　(1)
　　式中 ?r--水密度，1000kg/m³
?　　　　 Q--逐時(shí)出水流量，m³/h?
?　　　　 η--水泵效率，取0.8
　　　　? H--泵揚(yáng)程?
　　若二泵房出水揚(yáng)程以0.5 MPa計(jì)，則H=50-清水池出水水位H′。
　　由表2可見，平均供水日可節(jié)電1199(kW·h)/d，占實(shí)際耗電量的3.83%，若電價(jià)以0.5元/(kW·h)計(jì)，則可節(jié)省電費(fèi)600元/d(約22萬(wàn)元/a)；以總規(guī)模50×10⁴m³/d計(jì)算，可節(jié)省電費(fèi)44萬(wàn)元/a。

　　電　　話：(0731)5166221 5163601
　　收稿日期：2001-08-02