(1上海城投原水有限公司 上海市 200949；2上海城投原水有限公司 上海市 200949）
摘要：长江原水厂是上海城投原水有限公司下属三家原水供应企业之一，位于上海市宝山区罗泾镇，负责管理上海市主要水源地之一“陈行水库”。现长江原水厂包含两座取水泵房、两座输水泵房、一座增压泵房，并配套35KV高配站、低压配电室、水质中心、小水厂等生产用房，以及两座综合办公楼、食堂、浴室等辅助用房。由于长江原水厂地处偏僻，建成早期就近无市政供水管道，全厂职工生活、生产用水均来自长江原水和自备净水设施。随着城市建设的推进，长江原水厂目前已具备接装市政用水的条件，结合生活、生产用水水质差异较大的用水特点，为进一步提高职工生活用水供水水质，合理配置水资源，拟对自用水系统进行全面梳理和调整。
关键词：自用水系统；市政用水；生产用水；合理配置水资源
1 长江原水厂自用水系统概况
1.1 原水输水系统
第一取水泵房设置4台64英寸立式斜流泵，单台水泵冷却水需水量为5m3/h。
第二取水泵房设置5台96英寸立式斜流泵，单台水泵冷却水需水量为2.5m3/h。
第一输水泵房设置有5台32英寸卧式离心泵，单台水泵冷却水需水量为1.5m3/h。第一输水泵房近期也开展了机泵改造工程。新增3台离心泵并结合改造现状5台离心泵，扩建后8台离心泵无须冷却水。
第二输水泵房设置7台66英寸立式斜流泵，单台水泵冷却水需水量为5m3/h。
1.2 厂区小水厂供水系统
目前，全厂职工生活及两座输水泵房的机泵冷却用水均来自小水厂，水源采用陈行水库原水。小水厂采用常规处理工艺，处理规模80m3/h，采用次氯酸钠消毒,小水厂清水池容积约为340m3。小水厂除了供应全厂职工的生活用水以外，同时为第一、第二输水泵房提供机泵冷却水，并在厂区内设有循环水池一座，容积约为165m3。
1.3 取水泵房自用水供水设施
第二取水泵房净水间内有二台处理规模为20m3/h的组合式净水装置，一用一备，原水采用长江原水，主要为第一、第二取水泵房机泵提供冷却水。
原水泵采用立式离心泵三台，二用一备，单台流量20m3/h，扬程29米，功率3.0Kw。
反冲洗水泵采用三台立式离心泵，二用一备，单台流量65m3/h，扬程20米，功率5.5Kw。
第二取水泵房内清水池分为两隔仓，有效水深4米，有效容积约140m3。
第二取水泵房内冷却循环水库有效容积约为220m3，分为前后两隔仓，
冷却循环水库设置四台立式离心泵，二用二备，单台流量20m3/h，扬程30米，功率3.0Kw。
2 存在问题及建设必要性
2.1 存在问题
厂区内小水厂和自用水系统主要存在以下问题：
小水厂建设年代早，建设标准低，出水水质难以适应变化的陈行水库水质，出厂水质不稳定，对全厂职工生活用水水质保障率偏低。
小水厂占地面积大，处理设备多，自动化程度低，维护工作量大，需要派专人进行管理，人员成本高。
长江原水厂现状管线为枝状管网，枝状管网供水可靠性较差。
2.2 建设必要性
厂内为原水输水泵提供冷却水的小水厂存在占地面积较大，自动化程度低，维护工作量大的问题，与现代化水厂管理要求不符。
市政供水具有供水水量稳定、水质保障率高的优点，通过对水厂内自用水管网的改造，将全厂职工生活用水由小水厂提供改为由市政管网供水，对提高和保证生活用水水质有着十分重要的作用。
将枝状管网改造为环状管网，对水厂提高供水可靠性和安全性是十分必要的。
2.3 建设目标
全厂职工生活用水改为由市政管网供给，优化现状厂内的自用水管线。
为全厂机泵提供冷却水。
3 全厂需水量计算
3.1 生活用水需水量预测
根据全厂用水性质，根据《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003(2009版)中的用水量计算方式进行需水量预测。
方法一：采用用水定额方式计算
采用用水定额方式一般用于小区给水总水量的申请，和本次计算较为相似。本次用水量计算主要包括生活用水、淋浴用水、汽车冲洗用水三部分组成，工业冷却用水拟采用原水快速过滤方式，不计入本次生活用水量计算。
生活用水：全厂员工100人，按50L/(人•班)计算，根据实际情况，用水按6h计，时变化系数2.5。
根据以上参数，最高时用水量为：100×50/6×2.5=2083L/h= 2.083m³/h
淋浴用水：最不利情况考虑20人同时使用淋浴，单次用水量60L/人，延续供水时间取0.5h。
根据以上参数，用水量为：60×20/0.5=2400L/h=2.4 m ³/h
汽车冲洗：按同时2辆工程车，冲洗水量80L/辆•次计。
则最不利时冲洗水量为：2×80/0.25=640L/h=0.64 m ³/h
根据上述计算，厂区日常用水最高时用水量为：2.083+2.4+0.64= 5.123m3/h
厂区管网漏失水量和未预见水量之和按以上用水量的15 %计算，则总用水量为5.123×1.15=5.89 m³/h。
方法二：采用管道设计秒流量计算
采用设计秒流量一般用于计算建筑物或小区的给水管道。本次计算通过设计秒流量仅进行校核验证。
根据实地清点，全厂水龙头86个，小便器22个，大便器35个，浴室莲蓬头24个，饮水器5个。规范3.6.6及相应表格可知。
考虑冷却水漏损及冷却水量留有一定余地（以10% 计），同时第一输水泵房近期即将展开改造，因此输水泵房冷却水远期最高日流量以30m3/h计。
4 方案确定
4.1 一体化净水装置自备水
寻找合适区域安装全自动一体化净水装置，直接将原水接入一体化净水装置进行净化处理。净化装置含有混凝沉淀过滤作用，可以去除大部分的杂质，出水水质浊度≤5NTU。处理出水汇入现有的冷却水池，并通过现有的循环水泵系统为厂区提供冷却水。
冷却水补水量最大为40m3/h，为考虑反冲洗等运行停止的状况以及为后续升级留有一定的余量，净水一体化装置采用两台，单台处理量为20～40m3/h。
优点：自动化程度高，运行管理简便；净水流程较完整，对水质适应性较强，出水水质较好；占地面积较小，施工安装难度低。
4.2 一体化净水装置安装位置
一体化净水装置有压力式和重力式两种，由于压力式一体化净水装置反冲控制较复杂，因此现多采用重力式。根据实地测量安装位置，决定扩容第二取水泵房净水间内的两座一体化净水装置，来满足取水和输水共四座泵房冷却水需水量。
优点：无需新建建筑，土建工程量小，出水部分直接用于取水头部，同时可以利用现有的出水管、排泥管管位，降低管线敷设难度。现有的净水设施分批改造，无需停产及新建临时净水装置，对水厂运行影响小。净水装置集中布置，巡检路线近，便于维护管理。
4.3 第二取水泵房净水间改造方案
由于第一输水泵房改造后将不需要冷却水，因此远期厂区内的冷却水需求量下降，使现有的一体化净水装置的挖潜改造成为可能。该方案为分批对现有的净水装置进行内部改造，将处理量扩容至30m3/h。
5 设计方案分析
5.1 厂区自来水管网及冷却水管设计
厂区自来水管网改造
根据第五项计算可知，生活用水需水量为10m3/h，但考虑到生产供水的重要性，确保厂内水泵安全运行，故建议市政管网允许情况下，申请DN100管通入厂，最高日流量为30m3/h，虽然一次性投资略微偏大，但在应急时，可利用市政来水作为机泵冷却水，将大大增加冷却水供应系统的可靠性，以确保机泵安全运行。厂区市政进水总管DN100。自用水干管采用DN100，生活用水流量以10m3/h计，流速v=0.354m/s，水力坡降3.310‰，可以满足需求。厂区内自用水管道改造利用现有管道，减少开挖量，新建管道与现有管线连接形成环状。自用水进水总管从市政管网接入后，尽量沿围墙在绿化带内敷设。
输水车间冷却水改造
第二取水泵房净水间内来水DN150管分为二路，一路接入厂区循环水池，一路接入现有的输水车间内的冷却水提升泵的进水总管。
5.2 第二取水泵房制水系统改造设计
净水装置布置
冷却水采用一体化净水装置处理原水后的自备水，净水装置放置于第二取水泵房原净水间，将原二台净水规模为20m3/h处理量的一体化净水装置改造为二台30m3/h的一体化重力式净水装置，日常为一用一备，可二台常用。净水器改造包含：机械混合改造为静态混合器（DN150），利用原机械混合池的区域对净水器的反应絮凝沉淀区进行再分配利用，对反冲洗以及排泥系统进行优化。净水一体化装置进水管进水总管改为DN150，出水总管和反冲洗进出水总管仍保持DN150。
原水吸水口利用现有的三根DN100管，并设置过滤器，防止吸入异物，原水一并汇入联通总管DN200。改造后将由三根吸水管同时吸水，降低吸水管内的流速，缓解吸水口吸入异物的情况。
原水取水泵更换为单泵流量为30m3/h，扬程35米，二用一备，单泵进水管及出水管口径仍保持DN100。出水管上设置联通管DN150。
原位更换反冲洗水泵，新反冲洗水单泵流量为100m3/h，扬程25米，二用一备，进水总管DN200，出水总管DN150。
原连通取水泵房内的清水池和循环水池的DN80连通管改为DN200，保证输水量40m3/h。
此外，对配套加药间进行改造，加药系统参考原加药间配套设备进行调整。
厂区冷却水输送系统
向厂内输送冷却水的冷却水输水泵放置于循环水泵间（-7.8米层），利用现有的传感器控制循环水库内水位，充分利用循环水库容积，同时联动连通管上的电动阀以控制清水池水位。冷却水输送水泵单泵流量40m3/h，扬程50米，一用一备，变频控制，进出水管管径均为DN150。冷却水输送管利用现有的电缆沟穿越大堤敷设入厂区，水厂内采用埋地敷设。冷却水输送至厂内冷却水池，总长度约3千米。
6 结语
为进一步改善现有供水模式，重新整合规划全厂机泵设备设施的冷却水系统和职工生活用水，并配合陈行新增市政管网生活用水和取水车间制水系统改造项目，使全厂冷却水系统和生活用水管网分别独立，从而提高生产用水与生活用水的可靠性及安全性。
参考文献
[1]《室外给水设计规范》GB50013-2006
[2]《生活饮用水卫生标准》GB5749-2006
[3]《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
论文作者:王诚1,刘导2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第31期
论文发表时间:2018/4/16
标签：冷却水论文; 泵房论文; 用水论文; 净水论文; 水厂论文; 管网论文; 全厂论文; 《电力设备》2017年第31期论文;