配水方式（精选6篇）
配水方式 篇1
1 工程概况
滨海医院位于深圳市滨海大道与侨城东路交口深圳湾填海区16号地块,设计规模为日接诊2万人次,为三级甲等综合医院。门诊医技楼位于整个医院建筑群的中部,大楼全长224 m,宽120 m,地上4层,地下2层。建筑总高度23.1 m。地上建筑面积80 149 m2。北面为门诊楼、南面为医技楼,急诊部设于地下一层。地上部分每层平面通过走道、采光天井、中庭围合形成多个相对独立的建筑单元,各科室根据所需面积大小灵活布局(见图1)。
2 门诊医技楼热水的需求特点
门诊医技楼是综合医院的核心组层部分,其病种复杂、分科细、科室多、人流量大、就诊集中;其在医疗流程、功能配合、防止交叉感染、卫生条件等方面要求严格。各部位对热水的供应具有以下特点:
1)时间不同。门诊楼按工作时间8 h内供应热水,医技楼和地下一层急诊部按24 h供应热水设计。根据供应热水时间的不同,门诊楼、医技楼和急诊部热水供应设计了3套独立的系统。
2)标准高,规范规定:医院热水系统任何用水点在打开用水开关宜在5 s内出热水。
3)用水点距离远、布局分散,主要表现在:不同科室房间的平面布局及卫生器具设置以医疗流程为主要导向,难于保证卫生器具竖向对齐。尽管有工程表明,通过水专业早期参与建筑平面布置,可适当减少卫生器具的不规律和管道敷设的困难,但科室多、房间杂、用水点分散式门诊医技楼给排水工程的重要特点。
4)用水点多,水量差异大。需定时供水的门诊楼主要用水器具是洗手盆,分散布置于几乎每间诊室;而需全日供水的医技楼和急诊部的有些房间有类似住院楼的卫生间布局,有少量淋浴用水。从用水定额看,门诊医技楼中大量分布的手盆为15～25 L/h(350 C),具有水量少、持续时间短的特点,而淋浴器140～200 L/h(370～400 C),具有用水量大,持续时间长的特点。
3 热水供应方式
传统热水系统管道设计中常见的是立管配水方式,而对门诊医技楼而言,采用立管配水方式存在如下问题:
1)用水点多且分散,配水支管长,立管数量多。2)诊疗路径及诊室分布不同,使相邻楼层热水立管难于直接竖向对齐供水,管道转弯多,敷设困难。3)医技楼部分很多贵重设备房管道禁止穿越。4)由于科室大小不同,配回水管路长短不一,难以实现等程布管,增加系统调试的工作量。
针对门诊医楼和医技楼热水需求的4个特点以及传统的立管配水的应用到本工程的局限,笔者在门诊医技楼的热水系统设计中采用了横支管配回水的管道布置形式。
如图2所示,根据建筑平面工程分区,确定配水横干管的走向,再根据各楼层各区域不同科室卫生器具的分布情况,逐一用横支管配水到用水点,横支管配水完成后进入回水管。
医技楼各层平面功能不同,布局差异较大,上下过道基本不一样,用水点无规律可循。在每层均设置横干管(见图3)。而门诊楼各层大部分房间为诊室和医生办公室,上下过道基本对齐,设计中选择了横干管与立管相结合的给水方式(见图4),与完全利用横干管相比,有如下优点:大管的用量大大减小,节省了管材;减少了吊顶内与风管、电缆桥架的交叉,提高了有效空间的高度。
综上,横支管配水方式布管灵活、用水点改扩建容易,是一种很适合本门诊医技楼的热水布管方式。
4 问题分析
滨海医院门诊医技楼采用横支管配水能满足对供水安全、可靠、舒适、稳定、等要求。但也存在一些问题:供水管路复杂,管材耗量大及热热损失、循环流量均相应增加。热水配水管在吊顶内布置,与其他专业管线交叉较多,难免上下弯转,不利于热水系统排气,甚至可能发生“气塞”现象。
5 解决对策
针对存在的问题,设计中采取了如下措施:1)加强配回水管的保温,减小管网热损失。2)加强配回水横管的安装坡度,在长横管上弯处增设排气阀。在横管下弯部位增设放水阀门。方便管路检修。
6 结 语
对标准高、耗热量大、用水点多且分散的建筑,采用横支管配水方式,能很好的保证供水点的水温。滨海医院门诊医技楼热水系统设计中,通过横支管配水满足了各部门的不同用水要求,是一种比较完善的热水布管方式。
参考文献
[1]王增长,高羽飞,曾雪华.建筑给水排水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,2005.
[2]王春燕,赵颖,李天荣.西南医院门诊大楼集中热水系统供应系统设计探讨[J].给水排水,2007,33(9):78-80.
配水环管保温保压 篇2
Nadarivatu水电项目作为斐济水电网点全面审查的一部分, 包括Wailoa发电站和Monasavu大坝。设计流量为15.0 m3/s, 总落差335.7 m, 这就使得水库达到最高操作水平后, 两台立式冲击式水轮发电机产生41.9 MW的电量 (2×22 MW) , 并且每年的发电量达到101.2 k MW/h。
水轮发电机组由哈尔滨电机厂有限公司生产制造, 机组设计5喷嘴, 配水管进口直径1.1 m, 5喷嘴结构, 喷嘴法兰内直径550 mm, 制作配水环管的钢材为Q345R, 钢板厚度环管从进口至配水环管末端分别为δ44 mm, δ40 mm;δ30 mm;δ25 mm, 配水环管容积为16.635 m3。
2 水压试验及配水环管保温保压
2.1 保温保压内容及目的
根据哈尔滨电机厂对配水环管变形计算, 混泥土浇筑过程中伴随混凝土水化热过程, 释放大量热量, 配水环管温升超过5℃, 因此配水环管浇筑二期混凝土时要求进行保温保压浇筑。
配水环管水压试验及保温保压浇筑的目的:一方面是配水环管安装焊接、调整及加固后, 压力实验及保温保压浇筑, 可以直接检验焊接的质量, 并释放焊接过程中的产生的部分应力。二方面是, 290m和331m分别是机组运行最低水头和最高水头, 配水环管内水压力保持2.92~3.00 MPa混凝土浇筑, 强度达到要求后, 配水环管与混凝土之间能形成一定合适间隙, 模拟机组在设计水头下运行的工况时, 水温、水压变化引起的配水环管变形应力, 不会全部传递到配水管周围的外包混凝土上, 危及安全稳固, 确保今后机组的安全运行。
2.2 配水环管浇筑时 (6月至7月) 当地气候情况
斐济气候只有雨季和旱季, 根据当地水文资料全年水温变化为:17℃~24.5℃, 相差5℃, 一般情况13:00~14:00时水温最高, 早晨24:00~08:00时水温最低, 平均气温约20℃。因此保温保压浇筑砼时控制配水环管内水温变化在20±5℃, 监理工程师要求水温控制在20±3℃。
2.3 相关参数及计算结论
配水环管中心轴线长度22.6 m, 容积为16.635 m3, 浇筑高程:EL.192.9~EL.194.4。建立配水环管外浇筑砼时模型为:配水环管平均直径φ760 mm, 平均外包混凝土长2184 mm, 高1500 mm, 则外包混凝土约110 m3。32 MPa砼重量2479 kg/m3, 水泥量:4 7 3 kg/m3 (二级配比) , 比热:0.9 3 9 k J/k g·°C, 导热系数:0.1 m2/d。
根据模型热交换计算, 得出结论:配水环管保温保压浇筑砼时, 利用河水冷却, 环管内循环水流量≥25 m3/h, 温升即可控制在±5℃范围内。
因此得出保温保压浇筑压力控制范围为2.96±0.04 MPa, 环管内水温控制范围20±3℃。保温保压持续工作14天, 整个浇筑工作分3次完成, 第一次浇筑到环管底部, 第二次浇筑到环管中心, 第三次浇筑高程达到▽194.4 m。
2.4 配水环管水压力试验。
试验按照厂家图纸安装各法兰支撑, 并在5个喷嘴法兰a、b、c三个位置安放百分表控制及观测, 试验前先用空压机向配水环管内充气到0.8 MPa, 确保压力无变化, 确保压力试验一次性成功。从配水环管进水管开始, 对喷嘴法兰依次编号1#、2#、3#、4#、5#。
2.5 保温保压浇筑设计
保温保压是通过高压循环水的方式, 带走混凝土传递给环管的热量, 保温保压浇筑时, 配水环管各法兰之间的支撑按照厂家图纸安装完毕具体设计说明如下。
(1) 在配水环管内安装1根内衬钢丝的软管直通环管末端法兰处。高压冷却水在环管内进行热交换后, 从环管末端流出环管, 达到最好热交换效果。 (2) 使用2台扬程为350 m, 额定流量25 m3/h多级变频离心泵, 提供2.96±0.04 MPa的循环水。水泵运行前, 打开水泵进口的电动球阀, 向泵内充水。运行时2台水泵同投入运行 (为了防止, 若一台泵损坏, 另一台仍然运行, 压力不会瞬间降得过低) 。在配水环管冷却水出水管上安装压力变送器, 反馈给水泵变频控制柜, 通过控制水泵运行频率来达到保压, 同时在管路出口安装安全泄压阀和电动球阀, 打开电动球阀, 调整安全泄压阀动作压力为2.92 MPa。最先向配水环管内注水时, 通过装压力表, 温度表的仪表阀排气, 待无气体时, 安装表。 (3) 2台扬程35 m, 额定流量2525 m3/h的潜水泵从河里抽水至水箱, 为高压泵提供水源。运行时, 一台主用, 一台备用, 水箱内设置1个红外线水位开关, 控制潜水泵启动、停止。 (4) 若配水环管内水温过低, 通过配水管冷却水出口处的温控开关反馈信号给电动球阀控制柜, 同时关闭2个电动球阀, 让水形成内循环。 (5) 在配水环管处安装压力表、温度表, 便于巡视时记录数据。 (6) 浇筑时在5个配水环管喷嘴法兰安装百分表, 和压力试验时一致, 随时监控配水环管位移、变形情况。 (7) 配水环管周围埋设电阻温度计, 观测混泥土的温度变化。 (8) 为保证保温保压机组顺利完成, 设置备用发电机。由于保温保压浇筑时间长度, 水压比较高, 为了确保高压冷却水系统能保证顺利完成浇筑工作, 监视值班人员昼夜监视, 监视人员需经培训后, 执证上岗。
浇筑混凝土温度监控发现混凝土温度最高达到58℃, 说明产生大量的热量, 进行保温保压浇筑的必要性。
浇筑完毕后, 配水环管最大变形、位移量最大0.15 mm, 远远小于配水环管安装要求法兰位置要求误差的±3 mm, 浇筑时变形、位移量控制优良, 微量变形、位移说明配水环管的应力得到再次释放。保温保压浇筑工作顺利完成。
3 结语
配水环管安装、焊接, 加固完毕后, 通过水压试验、保温保压浇筑, 既对配水环管焊接质量做了一次全面、切底的检查, 释放大量焊接时产生应力, 为今后机组安全长期运行提供了保证。同时浇筑后在配水环管与配水环管间形成科学合理的间隙, 保证了外部混凝土的安全。斐济南德瑞瓦图水电站, 配水环管保温保压浇筑工作, 在如此高的水压下 (2.96±0.04 MPa) , 进行保温保压浇筑, 在水电站机组安装过程中是比较少见的, 在此可以作为今后电站机组安装的一个借鉴。
摘要：斐济南德瑞瓦图水电站建设工程, 安装2台冲击式水轮发电机组, 单机装机容量22 MW, 水头335.7 m, 流量15 m3/s, 水轮发电机组由哈尔滨电机厂有限公司生产制造, 设备安装验收规范采用ASME标准。根据合同要求, 在配水环管安装焊接工作完成后, 进行水压试验及保温保压浇筑砼直至混泥土强度达90%以上。
分层注水定量配水工艺技术的应用 篇3
关键词：分层注水,定量配水,工艺技术
分层注水指的是:在注水井中下一个封隔器 (packer:具有弹性的密封元件, 并借此封闭和隔断井下各种尺寸的“管柱”与“井眼”之间以及管柱之间环形空间, 并将层面隔绝, 用来控制注入液、保护套管的井下工具) , 把差异较大的油层有效的分离, 再用配水器 (Water distribution device:对油层进行分层定量注水的井下工具, 它与水井封隔器配套使用。常见的配水器主要有:665偏心配水器、KL-4in偏心配水器、DQB0641桥式空心配水器和一次分三层配水器四种类型) , 进行分层配水, 使高渗透层的注水量得到有效的控制, 中低层渗透油层的注水量得到加强, 使得各类油层都能够发挥其作用。
1 差压式定量堵塞器的结构和原理
1) 差压式定量堵塞器的结构。DL-1井下偏心定量堵塞器如图所示:
它是由阀体、喷嘴、阀芯、弹簧等主要结构组成, 差压式定量堵塞器的外形和尺寸都和普通的堵塞器相同。它的工作原理是:在注水时由滤罩、喷嘴, 在经过偏心配水器工作筒上的注水小孔注入相应的配水段。
2) 定量配水器的工作原理以及技术指标。定量配水器的工作原理以P1和P2分别表示注水压力和喷嘴内腔压力, P3为出口压力, 也就是地层压力, △P1为P1和P2压力差。当P1大于P2时, 注水经过喷口小孔进入喷嘴内腔, 再经过喷嘴和阀芯之间的环形空间流入地层。当△P1增加的瞬间, △P1增加, 流量上升, 这是作用在阀芯另一端的P2也同时增加, 推动阀芯向喷嘴靠近, 间隙减小, 导致流量下降, 使得△P1减少到开始时候的数值来维持流量的恒定。定量配水器的技术指标是:额定流量10 m/d~130m/d、流量精度3%~8%、最大工作压差35MPa、最小工作压差3MPa、连续工作时间6个月~12个月。
2 地面定量配水技术
针对各种原因所不能进行正常分层注水的部分注水井的分注问题, 自行设计研制了地面自动恒流装置。
用它和定量堵塞器进行配套使用, 能够向地面有效的进行定量注水。这个装置有效的解决了以下几个问题:一是解决了油套定量分注的问题, 使得由于各种原因不能实现井下分注的注水井进行了地面分注;二是解决了串联注水井分水的问题, 实现了注水井口分水的控制和有效的管理;三是解决了地面阀门的损耗问题, 由于地面分注, 减少阀门控制波动较大的注水水量。
3 井下定量配水技术的应用
现场应用的时候, 只需要根据配注的要求, 相应的投入该应用水量的堵塞器, 并与原有的偏心配水器共同作用, 就可以实现对地层的定量配水, 有效的改善了地层吸水的状况, 减缓了层与层间的突出矛盾。下图是应用定量配水器前后的测试图:
4 分层注水定量配水工艺技术的有效应用
分层注水的技术有效的解决了注水井的诸多问题, 对不能进行井下分注的注水井实现了地面分层注水, 有效的解决了串联注水井分水的问题, 满足了效率高成本低的要求, 节约了大量的资金, 而且解决了地面阀门经常损坏的问题, 进过分层定量注水, 减少了阀门控制水量的应用。并伴随着科技的发展, 定量喷嘴有的开始采用陶瓷作为材料, 从而延长其使用的寿命, 一次下井就能够保持一年的使用功效, 有效的保证了定量注水的有效期。
5 结论
通过近年来的分层注水定量配水技术的试验应用, 已经逐渐的解决了分层注水工艺技术方面的很多难以解决的问题, 并保持了注水量的相对稳定, 提高了单层注水的使用效率, 取得了很好的经济效益。
针对目前的油田开发技术和现实情况, 应该进一步的推广分注的工艺技术, 强化分层注水, 有效的开展高压分注配套相关工具的研制, 加强套管的保护作用, 提高使用的长久性。分层注水定量配水技术在我国还不是十分的完善, 我们需要在今后时期做更加深入的研究和探讨。
参考文献
[1]赵振旺, 王春耕, 赵梅庆.分层注水定量配水工艺技术研究与应用[J].石油钻采工艺, 2000 (4) .
[2]孙晖, 姚辰明, 穆增辉, 曲凡军.分层注水井封隔器检验新技术[J].测井技术, 2003 (6) .
配水方式 篇4
1 冷却区及控制回路分布
钢水在结晶器内通过一次冷却过程仅凝固了20%, 还有80%尚未凝固, 中心仍是高温钢水, 为了使铸坯继续凝固, 从结晶器出口到扇形段尾部设置一个喷水冷却区, 即二次冷却区, 其功能是将雾化的水直接喷射到高温铸坏的表面上, 加速热量的传递, 使铸坯迅速凝固。
酒钢薄板坯连铸整个二冷区域共分6个冷却喷淋区, 14个控制回路, 分布如图1。
2 二冷配水方式简介
二冷配水主要有手动方式、静态查表式配水控制方式、基于模型的动态配水方式。
手动配水方式主要是依赖操作员的现场经验, 通过基础自动化系统, 手动给定调节阀一个阀位进行水量调节, 通常在设备调试时使用, 生产中基本不用。
静态查表配水方式是根据特定的钢种选择合适的冷却曲线, 将存储在一级计算机中的水量表中的设定值经过参数修正后, 下达给控制系统执行, 通过调节阀进行水量调节。
动态配水模型 (DSC) 方式是一种温度模型, 仿真浇铸过程中的热量活动, 通过有关过程参数的改变, 动态地计算温度场分布、坯壳厚度和板坯凝固长度, 使二冷区域的铸坯凝固长度或表面温度接近设定值, 并由此计算出二冷水配水量。计算后的二冷水设定值传给二级计算机, 由二级下达给一级控制系统, 再由调节阀进行水量调节。这种配水方式也是薄板坯连铸主要应用方式。流程如图2所示: 图中CCC为连铸控制计算机, DSC为动态配水模型计算机, BA为基础自动化系统。
3 动态配水方式 (DSC)
3.1 动态配水的运行模式
动态配水的运行模式主要分为离线运行模式、在线监视模式和在线运行模式三种。其中在线运行模式又分为通过控制铸坯凝固长度计算水量和通过控制铸坯表面温度计算水量两种方式。在离线运行模式, 可以输入各种过程参数, 不依赖工厂的情况去计算水量, 计算结果只作为一种参考或作为事故分析的手段。而在线监视模式仅仅是在线计算配水量但实际不起作用, 只是与水表中的设定值可以进行对比。
3.2 动态配水的关键参数
动态配水模型DSC程序运行时需要输入的关键数据分以下几类:
A) 工厂设计参数。这是与工厂设计相关的数据, 对一个工厂来说是不变的, 如扇形段长度、辊道尺寸和间距等参数。这些数据保存在“project.dat”文件中。
B) 结晶器参数。主要包括结晶器的外形宽度、厚度、不同区域的热传导系数等参数。当浇铸时由二级计算机通过它发送给DSC程序。传送给冷却水热量, 结晶器铜板的热传导率和从结晶器到板坯的热传送都要被考虑进去。在检修时, 结晶器表面要被打磨, 厚度就会减小, 因此, 要将厚度作为一个过程参数来对待, 生产过程中应及时更新此值。
C) 浇铸粉剂参数。浇铸粉剂是影响板坯和结晶器之间热传送的主要因素, 不同的粉剂有不同的传热系数。因此, 当一种新的粉剂使用时, 首先要将粉剂系数也被计算出来。
D) 材料数据。用于温度计算的不同钢水等级的热量性能, 如金属固相线温度、液相线温度、热焓、辐射系数、热传导率等。
E) 过程数据。这些数据在浇铸过程中会改变, 如中包钢水温度、实际拉速、结晶器冷却水出入口温度、二冷水入口温度、板坯厚度 (包括设定厚度和动态轻压下后的厚度) 等。
F) 测量数据。与过程数据相似, 但不由操作员提供, 通常不直接改变浇铸过程, 如摆剪前高温计或结晶器的热电偶测得的温度。
G) 缺省数据。DSC程序需要内部设定一些数据, 如元素数量、内部数据的更新时间等, 另外还有一些用到的没有其它输入途径的缺省设定值, 这些数据很少改变, 如板坯到周围环境的传热系数等。
3.3 动态配水的编程
系统通过运行“dsc.exe”程序来计算动态配水的水量, 结果以图表的形式在屏幕上显示或打印。在线运行计算时有一个独立的程序“menue.exe”服务于它, 此帮助程序可以做控制设置, 并且可以选择想看的各种图表。另外两个帮助程序用于对测量数据的修正计算。DSC程序的主要部分包括计算温度分布和对二冷区域冷却水的控制, 程序开始后, 读取缺省值和工厂设定值。当过程数据改变后, 所有的传热系数在计算中也将更新。
程序开始后, 当初始化完成时, 温度计算用循环方式开始, 在线模式时, 需要先进行时间同步, 如果数据有效, 过程参数将被读取和检查。在浇铸过程中, 过程数据一旦改变, 立即被考虑进去, 温度、壳厚和凝固长度将被重新计算, 图表也将刷新。当控制激活时, 二冷区域冷却水的水量将被计算出来, 在线修正时必须要有温度测量才能做。
4 二冷水配水量的范围限制策略
二冷配水时, 无论是根据基础自动化查表运行, 还是运行DSC程序进行动态配水, 都不能超过系统允许的水量范围, 对每一个控制环来说, 都有最高水量和最低水量的限制, 最高水量由水泵的最大出力限制, 最低水量由清洁用喷淋最低压力限制, 当计算出的水量若小于系统要求的最小水量, 则按照最小水量配水, 而计算出的水量若大于系统要求的最大水量, 则按照最大水量配水。
5 结论
酒钢薄板坯连铸连轧投产两年来, 运行情况良好, 采用二冷动态配水技术, 铸坯质量合格率保持在较高水平, 基本满足了生产要求。由于外方对动态配水模型进行技术保密, 关键计算公式不开放, 只能通过对其输入输出参数的变化引起的配水效果进行摸索, 在运行中才能不断优化。个人认为在生产中最好能充分考虑资料中推荐的保护渣粉剂因素、检修后结晶器铜板厚度变化等因素给二冷配水带来的水量设定值的变化, 可使配水更加精细化。
参考文献
[1]白居冰, 钱亮.最小二乘优化方法在板坯二冷配水中的应用[M].
配水方式 篇5
1工程设计规模及设计水质
该工程近期(2011年)设计规模为1.0万m3/d,远期(2026年)为2.0万m3/d。污水以华川集团造纸、印染废水为主,另外包括5家重点排污企业排放的污水及部分生活污水。
设计进水水质兼顾近、远期。根据运行监测数据,确定近期按85%保证率的各进水水质指标考虑;远期考虑区域居住人口的不断增加引起的水质浓度提高,对整个处理系统的容积需求。工程设计进、出水水质如表1,进、出水pH指标为6～9。
2厌氧水解酸化+A/O-SBR工艺
2.1工艺选择
在工业污水处理领域,通常在生物好氧处理工艺前增设水解酸化工艺,以提高污水的可生化性。工程应用中的水解酸化工艺有多种形式,如UASB(上流式厌氧污泥床反应器)、AF(厌氧滤池反应器)、类似氧化沟的回转式加斜板沉淀池的形式等。由于受配水均匀性限制、结构复杂性、污水量规模等因素的影响,所以传统水解工艺难以达到较好的处理效果,并且需设置污泥回流系统,增加了占地及运行费用。
本工程污水中含约80%的工业废水,主要以印染和造纸废水为主,造纸废水中的木质素和印染废水中的各种染料均属于难降解的物质。这2种废水混合在一起,更增加了处理难度。考虑占地及污水量规模,拟采用新型管式配水厌氧水解酸化工艺。
2.2工艺原理
待处理污水经提升进入水解池,通过布水系统与污泥床快速、均匀地混合。污泥床类似于过滤层,将进水中的颗粒物质与胶体物质迅速截留和吸附,然后被大量的水解菌分解,许多不溶性的有机物水解为溶解性物质,大分子、难降解的物质转化为易生物降解的物质,如有机酸类。
同时,回流至水解池的好氧剩余污泥菌体外多糖黏质层水解,细胞壁打开,污泥液态化,重新回到污水处理系统被细菌代谢分解,达到剩余污泥减容的目的。由于水解池的污泥泥龄较长,污泥可以消化稳定。水解池的COD平均去除率为25%～40%,悬浮性COD去除率为40%～70%,出水悬浮物(SS)的浓度<60 mg/L。这对于后续生物处理是非常有利的。
进水分配系统的合理设计对于一个运转良好的水解处理单元是至关重要的。进水系统兼有配水和水力搅拌的功能。为了保证这2个功能的实现,目前在生产运行装置中所采用的进水方式大致可分为连续式、间歇式、混合式(连续式与间歇相结合)等几种方式。各种形式的特点如下。
1)1管1孔的进水方式,为连续式进水方式。
为确保进水等量地分布在水解反应池中,最理想的配水方式是每个进水管线仅与1个进水点相连接。其特点是1根配水管只服务1个配水点,只要保证每根配水管流量相等,即可获得等流量的要求。为保证每根配水管流量相等,采用特制配水器通过配水堰将水均匀分配到配水管内。该系统的优点是:
(1)配水均匀,各点流量均匀一致,水力搅拌效果好;
(2)通过设置浮渣挡板,避免浮渣进入水解池及堵塞配水支管;
(3)配水管管径较大,不易堵塞,且上部设置堵塞清通孔,易于清理疏通;
(4)通过配水槽液位观察,可及时了解配水管堵塞状况,有助于及时维护管理,保证系统运行的稳定性。
2)大阻力分枝配水方式,为混合式进水方式。
通过在池底合理设置分配管道,将污水均匀分配到池底。一般情况下采用大阻力多环路配水方式,即由多个配水次干管将污水分配到支管中,定期关闭部分配水支管,以增加近配水次干管的配水支管水头,防止孔口堵塞。大阻力分枝配水系统的特点是:
(1)配水较为均匀,采用压力流,搅拌效果较好,且防止空气进入水解池,可提供较好的反应环境;
(2)管道堵塞情况不易观察,易造成配水短流情况;
(3)水力损失相对较大。
3)脉冲配水方式,为间歇式进水方式。通过脉冲
水装置将污水送入池底配水管道,采用间歇脉冲方式进水,使底层污泥交替进行收缩与膨胀,有助于底层污泥的混合。一定的布水强度能促进反应区污泥床层底部污泥的混合,促进污染物与污泥的充分接触,强化反应速率。脉冲发生器是配水装置的重要组成部分,设计上脉冲周期40～70 s。其主要特点是:
(1)急速均匀地混合,泥渣能充分吸附,间歇静止沉淀;
(2)泥水反应较为充分,水力搅拌强度较大,且能适应变化的流量;
(3)阻力损失较大,会带入部分空气。
根据各工艺特点及已有工程经验,选择1管1孔连续式配水装置更能保证反应效果,更有助于保持稳定的运行状态。图1为厌氧水解池配水系统工程照片。
3工程设计
3.1工艺流程
义乌市赤岸镇污水处理厂工艺流程见图2。
3.2主要构建筑物设计参数
1)粗格栅及进水泵房。
粗格栅与进水泵房合建,进水泵房17.05 m×5.80 m,深7.2 m,土建规模按2.0万m3/d一次建成,设备分期配置。设2台回转式格栅除污机,格栅宽B=0.8 m,格栅间隙b=20 mm,安装角a =75°。近期2用1备,远期增加1台,3用1备,流量Q=115 L/s,扬程H=10.8 m,功率P=18 kW。
2)细格栅及旋流沉砂池。
细格栅渠与旋流沉砂池相连,按2万m3/d规模设计,共设2台转鼓式细格栅,单台直径ϕ=1.0 m,格栅间隙b=6 mm,P=1.1 kW,a=35°。旋流沉砂池设1座,按2万m3/d规模设计,每座直径ϕ=3.05 m,采用砂泵提升(P=7.5 kW),提升后输送至砂水分离器。
3)厌氧水解酸化池。
分近、远期2组建设厌氧水解酸化池。每组池分为2格,与A/O-SBR生反池一体化布置。为保证每根配水管流量相等,采用特制配水器通过配水堰将水均匀分配到配水管内。净尺寸: L×B×H=16.0 m×14.3 m×10.0 m;有效水深9.0 m;停留时间:9.88 h(高峰时6.24 h);池内填料层高度2.5 m;出水层高度0.6 m。
4)A/O-SBR反应池。
A/O-SBR生物反应池共1座,分2格,4个功能区。为钢筋混凝土矩形水池。设计流量1.0万m3/d,每池0.5万m3/d,可单独运行。
设计水温:12～25℃;系统泥龄18 d;污泥负荷(BOD5/MLSS)0.059 kg/(kg·d);MLSS=3 300 mg/L;h水深=6.0 m;体积V缺氧区=1 064 m3,HRT =2.56 h;V好氧区=6 448 m3,HRT =15.47 h;高峰供气量6 060 m3/h;气水比8.08∶1;混合液回流比100%～200%;剩余污泥量1 579 kg/d,含水率99.1%。
主要设备:膜式微孔曝气管3 200根,长度L=1 000 mm/根,曝气量7.2 m3 /(根·h);潜水搅拌器24台,P=4 kW;进口潜水轴流泵10台,8用2库备,用于SBR池,设变频,单台Q=52 L/s,H=1.0 m,P=3.5 kW。
5)高效流砂过滤池,为半地下式构筑物。
进一步过滤去除SS,达到出水指标。设计规模:1.0万m3/d。净尺寸:L×B×H=11.00 m×9.74 m×6.80 m,有效水深5.7 m。
6)加氯接触池。
为半地下式构筑物。净尺寸:L×B×H=15.8 m×9.5 m×4.0 m,有效水深3.5 m。共设3个廊道,每廊道宽2.7 m,接触时间41 min(近期),设计加氯量10 mg/L。内设2台中水回用泵(1用1备),设计流量为Q=35 m3/h,扬程为H=40 m,功率P=9 kW。
7)储泥池。
储泥池共1座,2格(1格用于厌氧水解池污泥储存和回流),半地下式钢筋混凝土结构。储存一定量污泥,保证浓缩脱水装置正常运行。L×B×H =10.9 m×5.6 m×4.7 m,污泥量为1 264 kg/d(A/O-SBR池)+315 kg/d(厌氧水解池),含水率99.1% ;污泥体积175 m3/d,停留时间t=6 h(实际可根据脱水机运行时间调整)。
8)加氯加药间。
平面尺寸为18.0 m×9.0 m,近期土建按2.0万m3/d规模设计。设备按1.0万m3/d规模配置。安装ClO2加氯装置2套(1用1备),加氯能力为6～10 kg/h,单套功率3.0 kW。加药(PAC)装置2套,加药泵2台(1用1备),Q=840 L/h,P=0.55 kW。
9)鼓风机房。
为生物反应池提供氧气,保证生物系统正常运行。地上式排架结构1座,尺寸: L×B =22.5 m×10.5 m。近期设置三叶罗茨鼓风机2台,1用1备;远期增加1台,2用1备。单机风量为50.5 m3/min,出口风压7.0 m,P=90 kW,变频。
10)污泥浓缩脱水机房。
用机械脱水方式脱水剩余污泥,减小污泥外运体积。污泥堆棚用于污泥的暂时堆放。尺寸:32.4 m×13.5 m。设计污泥量1 579 kg/d,进泥含水率99.1%,进泥体积175 m3/d,出泥含固率≥20%, 出泥体积7.9 m3/d。
3.3工艺运行方式
运行方式采用PLC自动控制。除SBR池按周期交替运行外,其余各池连续运行。SBR池运行周期一般为4 h,每天工作6个周期,循环过程分别为搅拌30 min→曝气60 min→预沉30 min→沉淀出水120 min→搅拌30 min→曝气60 min→预沉30 min,依次类推。4个序批池在周期为4 h工况时的运行模式如图3所示。A为缺气搅拌阶段;B为曝气阶段;C为静沉阶段;D为沉淀排水阶段。
从图3可以看出,该运行模式可以较好地将SBR工艺经常遇到的鼓风曝气不稳定情况去除。4组交替运行情况下,可通过PLC将曝气阶段连续进行,对鼓风机稳定运行起到了很大作用,也避免了风量不稳定情况下风机频繁变频的操作。
4设计经验总结
1)A/O-SBR可采用多种运行模式,以适应不同季节和不同水质的需要,达到调节控制灵活简便,处理效果稳定可靠,尤其可大大增强脱氮效果。
2)针对水质特点和排放标准,系统投加高效菌酶,以补充微生物量和营养基质以及固体颗粒,加速活性污泥的培养生成,达到最终的处理效果。
3)立式环流搅拌机代替传统的推流式搅拌机,功率降低,运行费用降低。可提升曝气器的采用,为日常曝气设备维护提供了便利。排放污泥采用污泥泵,设备投资少,比传统二沉池刮泥机维护支出少,大大减少了日常管理运行的难度。
4)厌氧水解酸化池与A/O-SBR池采用一体化布置,减少了水头损失和施工难度。采用SBR池作为沉淀出水的同时兼做反应池,比传统二沉池占地减小,也提高了脱氮除磷效果。
5)脱水机房滤液采用专管排放,污泥脱水设备选用带式脱水机。脱水机的通气系统采用静止开放式通气系统。对排入室外的下水管道也考虑放大管道直径,以避免上清液泡沫外溢。
5结语
随着城镇污水厂工业废水量的增加,为新型厌氧水解+A/O-SBR工艺的推广奠定了良好的基础。建成运行后创造了适合一体化工艺运行的稳定环境。再生水中余氯量对于控制病原微生物再生繁殖非常重要[1],在建成运行中应根据实际情况调整加氯量。
参考文献
配水方式 篇6
水环境是自然生态环境的重要组成部分,但伴随着工农业发展与城市化进程的加快,水环境恶化已成为不争的事实。各级政府及其相关职能部门也已经把水环境改善与修复列入了议事日程,并在实践中不断探索改善水环境尤其是修复城市河网水环境的良方。水环境修复技术一般包括:物理方法、化学方法、生物-生态方法三大类[1]。其中,以引水配水(或称引水冲污)方式最为直接,是改善城市河网水环境收效最快的方法之一,也是一种较为经济可行的技术方法。但引水配水毕竟是以污染物的稀释和转移为主要特征,具有应急应景特点,并非治本之策,以工程措施、技术措施、生物措施、管理措施的综合应用为特征的水环境修复技术比较全面地反映了当前河网水环境整治的全貌,为水环境整体修复与水生态系统逐步重建奠定了坚实的基础。文献[2]针对桂林市桃花江水环境问题,从水文、水质、生态3个层次出发,确立了防洪排涝、污染控制、生态修复技术方案,取得了较好的水环境改善效果。文献[3]以一维水力模拟成果为基础,分析探讨了滨海平原区河网配水改善水环境问题,文献[4,5]介绍了上海地区的引清配水工作及其实施情况,文献[6]则对调引太湖水改善苏州市水动力条件进行了重点研究,从一个侧面反映了引水改善水动力条件的可能性与可行性。但对平原河网而言,由于其地形、地貌、河道断面尺寸、底坡、粗糙系数、河道建筑物形式、水量补给来源等客观因素的不同,导致河网本身的水流运动状况相当复杂,最为显著的特征是水流流向不定,局部存在往复流和滞流现象,使得河网的水力设计远比单一河段复杂,其水力计算常常需要借助数值模拟技术,以便掌握相对准确的水力要素变化情况。文献[7,8,9]曾在水流精细模拟的基础上对不同地区引水配水改善水环境问题进行了研究。从中不难看出,引水配水已成为当前改善平原河网区水环境状况的重要技术手段,而科学合理的引水配水方案无疑是提高水环境改善效果的重要依托,对其设计原则、引水方式、配水方式的研究较好地解决了引水配水方案设计与调度管理中的技术问题,将引水配水方案设计建立在工程应用层次,最大限度地发挥引水配水改善水环境的功用,力求以良好的水环境与水生态支撑当地社会经济健康可持续发展。
1 设计原则
(1)在满足防洪排涝的前提下,制定引水配水方案。由于防洪排涝事关公共安全,必须在满足防洪排涝的前提下,根据不同季节、不同区域的水环境改善要求,科学设计引水配水方案。比如,汛期来临时,应提前降低河网水位,留足防洪容量,保证防洪优先。非汛期,则考虑景观用水与水环境改善,保持河网水位至较高水位,并通过工程技术措施,促进河网水体流动,以水力条件的改善提高河网水体自净能力与水环境修复能力。
(2)按照轻重缓急原则,制定分期建设计划。通常情况下,平原河网涉及的范围比较大,边界条件复杂,实际工作中不可能也没有必要一次性改善整个河网的水环境质量,应按照轻重缓急的原则,制定分期实施计划。比如,优先解决中心城区骨干河网,再根据需要向周围扩展,逐步实现整个河网水环境改善与修复目标。
(3)以水环境改善与水生态修复为出发点,实施河网结构改造。在现状调查与实地踏勘的基础上,结合河网现状与相关规划,充分利用地形条件,结合两岸景观改造,在“自流优先、提水为辅”的原则指导下,实施河网结构改造,以保证引水配水方案顺利实施。在河网结构改造设计过程中,要通过采取一定的工程措施与技术措施,优先控制河网的水流流向,避免出现往复流和滞流,密切关注水流状态及其水力要素变化情况,以提高水环境改善与修复效果。这是河网结构设计中最为重要的基础性环节,是对河网水环境改善与修复工程的基本要求。其次,要采取科学的、有别于传统灌排渠道设计的、以水环境改善与水生态修复为出发点的设计方法。要在实地踏勘与深度调研的基础上,对河网各河段的水文水力特征、地形特点、两岸社会经济发展、河段平面形态、断面形式与结构、纵向流动特征等技术问题有比较全面深刻的认知,尤其要对河网各河段的平面形态与河弯要素、宽深比与断面形状、纵坡与水面衔接、衬砌材料与衬砌形式等给予科学分析与综合优化,使平原河网引水配水改善水环境效益最大化的同时,其改善水环境的潜在效用也能得到长期发挥。
(4)根据来水量或允许调入水量以及河网自身特点,科学确定引水配水流量。河网引水配水的引水数量与引水流量不仅取决于河网的水质改善目标,而且与上游来水量或允许调入量有关,要受到河网本身容纳能力的限制,还要受到防洪调度水位及其调度方式的制约。河网适宜的引水配水流量应建立在水力模拟成果的基础上,与制定的引水方式与配水方式相适应,力求使河网各河段的流量分配最优化。要分别研究不同调入流量值情况下,河网不同配水区域的水力条件改善程度,以同一流量对同一引水配水区域的水动力条件改善幅度最大为选择条件,或者以最需要改善的局部河段水力条件改善幅度最大为选择条件,确定该区域引水配水的适宜流量值。之所以如此关注引水流量,是因为河网引水流量及其分配状况决定着河网各河段的水力状况,而河网各河段的水力条件优劣又对水环境改善与修复效果有着及其重要的影响。因此,在河网引水配水方案设计过程中,必须高度重视水力条件的改善与优化,并以水力条件的优化提升水环境改善效果。
(5)根据调入流量不同,制定“分级调度、分片运行”计划。应按照水体流动规划或设想,根据可调入流量的大小不同,通过水力模拟技术,调整河网各河段的流量分配值,构建“分级调度、分片运行”的引水配水模式。针对不同大小的流量,以水力条件最优化为基础,制定相应的引水配水路线,最大限度地保证引水配水改善水环境的效果。
2 方案设计
引水配水方案直接关系到河网水环境改善项目实施之后的运行费以及管理便捷程度。应在上述设计原则的指导下,以适宜的水质改善目标为基础,从技术经济两方面考虑,设计科学合理的引水配水方案。引水配水方案是引水与配水两个密切关联环节的组合,直接关系到河网改造工程的布局、建成后的运行管理等。由于引水配水方案是以改善水环境和修复水生态为出发点,其中心目标是改善河网水力条件,提升河网水环境质量。因此,确定适宜的、针对不同河网区域、不同调度管理要求的河网引水配水流量、引水方式、配水方式自然就成为河网引水配水方案设计的关键。
2.1 水质改善目标
水质改善目标决定着河网必需的引水配水数量和质量,也与来水水质以及河网污染物的现状浓度紧密相关,而改善水环境的时间要求在一定程度上又对引水流量提出了要求。因此,要综合考虑多方面因素,因时因地制宜,确定适宜的水质改善目标。若水质改善目标设计过高,在实际的引水配水过程中可能难以实现。比如说,来水水质比较差或者现状水质的污染程度比较严重,河网本身的流动性也不利于水环境改善,那就很有可能达不到预定的水质改善目标。实际工作中,一定要根据当地实际情况,分别确定近期水质改善目标和远期水质改善目标,以逐步渐进的方式推进水环境改善工程,相信随着水环境保护意识的增强以及相关配套措施的逐步落实,整个流域或区域的水环境质量会有比较大的改变。
根据确立的水质改善目标,以河网的不同槽蓄水量、不同来水水质、河网现状水质以及河流的降解能力为依据,采用相应的计算模型可计算出不同情况下河网必需的引水数量,在综合考虑水环境改善需要的前提下,确定相应的引水流量。根据要求的引水流量的大小不同,再行确定适宜采用的引水方式和配水方式,最终形成引水配水方案,为制定相应的分级调度方案和分片运行方案创造条件。
2.2 引水方式
根据来水情况和改善水环境的实际需要,可将引水方式分为“间断引水”和“连续引水”两类。
间断引水是指引水流量比较大时,实施的短期引水行为。其特点是:开始实施河网引水配水之后,经历一定的时间,估计已基本完成河网配水过程且河网水质已达到预设水质改善目标(如Ⅳ类下限),则可暂时中断引水,依靠调入水体的环境容量与河网流动过程的自净能力,使河网水质保持一段时间(即水质持续时间)。随着环境容量与自净能力的逐渐消耗,当水质演变至预定的要求引水配水的水质目标(如Ⅳ类上限)时,需要开始新一轮引水行动,以维持河网水质在适宜的范围之内,避免水环境状况的进一步恶化。需要说明的是:此时若没有实施新一轮引水配水,则河网水质会持续恶化,水环境与水生态修复成效也会大打折扣,有前功尽弃之可能。与间断引水方式相适应的配水方式可以是河网、河网某一区域或某一分片的同时配水。
连续引水是指引水流量比较小时,实施的河网持续引水配水行为。由于引水流量比较小,其换水周期以及水环境改善速度与效果往往不如较大流量间断引水显著。此外,与连续引水方式相适应的配水方式往往是河网某个区域或某些河段的轮流配水。
不论是间断引水还是连续引水,都是在既定的水质改善目标条件下确定的引水方式,是以引水流量的大小为主要因素划分,但引水流量又受制于上游来水或允许调入的水量,同时还取决于实际配水需要以及河网配水区域的接纳能力和防汛水位的限制,工作中一定要因地因时制宜。
2.3 配水方式
实际工作中,根据引水方式与引水流量的大小不同,从调度管理与改善水力特征两方面考虑,可将配水方式分为“同时配水”与“轮流配水”。
同时配水是指流量较大情况下河网、河网某一区域或河网某一分片(至少两条以上河段)同时开始的换水行为。轮流配水是指流量较小情况下按预定计划实施河网相应河段的有序换水行为。轮流配水的水环境改善效果从时效上可能比同时配水差一些,但就某一河段而言,轮流配水的水力条件改善效果可能比相同流量同一区域的同时配水好。轮流配水实质上是小流量情况下改善河段水力状况的唯一选择,其不足之处在于河网相应节点应有实现轮流配水的控制性建筑物,这可能会增加建设成本与运行管理难度。实际工程中应优化轮流配水方式,避免过多的河网节点建筑物给城市带来的景观影响或管理上的困难,而活动式拦水堰闸可能是一种不错的河网结点建筑物选择方案。
3 方案选择
引水配水方案中的引水方式与配水方式是河网分区管理与分片运行的基础,也是河网实行分区管理与分片调度相结合运行模式的前提。实际工作中,选择引水配水方案时,要以现状河网为基础,适度考虑行政分区的管理需要,兼顾配水控制范围相近。比如,引水流量大,就适合采用同时配水方案;引水流量较大,就适合采取分区域的同时配水方案;当来水流量较小时,就只能实施河网内部相关河段的轮流配水。有必要说明的是:无论实行同时配水,还是轮流配水,一定要根据预定的水质改善目标、上游涞水两或允许调入或可能调入的水量确定引水流量,服从水资源配置的相关规定,与防汛调度管理相适应,与当地的水环境改善需求相协调,并没有一定的强制条件。
事实上,引水流量的大小往往受制于降水,随季节变化比较明显。比如说,枯水季节客观上可能只适宜采用轮流配水,而在丰水季节,如果有改善水环境的要求,则可以实施大流量的同时配水。当然,如果管理上并不要求实施大流量配水,采用小流量的轮流配水方式也未尝不可。平原河网区的地形条件往往限制了水力条件的改善,为取得较为理想的水环境改善效果,就必须根据引水流量大小不同,选择适宜的配水方式,并按照分区管理、分片运行的原则,实施科学调度管理,才可能通过技术措施与管理措施提升水环境改善效果。
4 应用举例
某市地处东海之滨,拟实施引水配水改善河网水环境方案。为取得比较理想的水环境改善效果,必须设计适宜的引水配水方案。由于河网水系本身相当复杂,规划的河网整治工程即将实施。为此,从实际需要出发,考虑关键性输水通道,以改善河网水环境状况为目标,以河网水动力学条件的最大改善为出发点,对河网进行适度概化,如图1所示。并针对河网引水配水需要,设计了不同水位与流量的边界条件,利用商用软件进行水力模拟,以了解不同边界条件与初始条件下河网能接纳的流量最大值以及不同流量和水位条件下河网不同断面的水力条件改善幅度。参照数值模拟结果,设计了基于间断引水与连续引水方式下,适用于较大流量的同时配水方案与适用于较小流量的轮流配水方案。整个引水配水方案以河网地形与调度管理需要为基础,结合行政区划,将实施水环境改善的区域细分为3个片区,如图1中所示的片Ⅰ、片Ⅱ、片Ⅲ,以构建“分区管理、分片运行”的河网引水配水框架。当然,分区管理与分片运行的前提是河网结点位置有相应的控制建筑物,这应该是调度运行方案研究的重点。
5 结 语
(1)平原河网水系相当复杂,在实施引水配水工程之前,必须根据改善水环境的实际需要,完成边界控制建筑物建设,以保证引水配水项目顺利实施,并取得较好的水环境改善效果。通常应根据河网分布特征、管理便捷程度以及现有河网节点建筑物的状况,在水力模拟成果的基础上,多方案选优确定分区管理与分片运行方案,尤其要科学合理地确定引水流量,这是引水配水改善河网水环境的关键环节。
(2)必须高度重视引水配水过程中的安全问题,应在数值模拟与试运行的基础上,探索引水配水的分级调度与分片运行方案,并做好各种意外情况下的紧急处置预案,构建良好的引水配水环境。即在满足防洪排涝任务优先的前提下,使调水配水安全运行。
(3)要有针对性地控制水流的流量分配与运动状态,使水流的运动要素朝着有利于水环境改善的方向发展,并以水力条件的改善逐步推进水环境状况的改善,实现潜移默化的水环境修复效应,这是当前水环境改善与修复关注的重点之一,也是水环境改善与修复技术的内涵转变。必然深刻认识到河网水动力学条件的改善是水环境状况改善的治本之策,“流水不腐”的道理非常经典地说明了水动力特性对水环境状况的影响。
(4)在实施河道整治过程中,除特别关注水力条件改善之外,对河网各河段的断面形式与衬砌材料选择应注重生态,有利于水质改善,同时应强调工程技术措施与调度管理措施的综合运用,以最大限度地发挥引水配水改善水环境的功用,使有限的调入水资源发挥最大的水环境改善效用。
参考文献
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