浅析思塘镇供水工程的设计及经济效益

摘要：本文通过对塘头镇供水工程设计的总体布置、水源点可行性论证、净化流程介绍和社会及经济效益分析，对下一阶段乡镇供水的设计与施工具有一定指导意义。

关键词：乡镇供水：工程设计施工：社会及经济效益分析

一、工程概况

塘头镇供水工程，位于思南县城南面35km处的塘头镇，有思～石公路经过，交通较为方便。

塘头镇是我县最大的中心集镇，经济贸易较发达，市场繁荣，来往流动人口多。该镇有着典型山区丘陵平坝地形特点，周围是高山，中间夹平坝，其间分布有2.4万亩良田好土，是思南县主要产粮区，主要种植粮食作物有水稻、玉米和小麦，经济作物有烤烟、油菜、瓜果和蔬菜等。塘头坝是我省二十三个丘陵大坝之一，它的小气候特点是我省除罗甸外最好的气候条件，有鱼米之乡的美称。

塘头镇是我县最大的乡级集镇，经济贸易发达，物资交易量大，流动人口多。该镇是我县农村小城镇建设发展较好的乡镇之一，也是我县扶贫移民搬迁的规划布置点，人口增长较快，供水矛盾日益突出。现有居民供水保证率只有30%，且经常断水，给群众的生产生活活动带来了较大的影响，群众意见纷纷，反响强烈。对改善本镇生产，生活条件，提高人民健康水平，势在必行。该项工程引起了当地政府的高度重视，县水利局责无旁贷地成了负责单位。

二、水文地质条件及区域地质面貌

1.水文

塘头镇属亚热带季风气候区，夏无酷暑，冬无严寒。由于冬季主要受西伯利亚冷空气影响，夏季受印度孟加拉湾西南暧湿气流和西太平洋的海洋性气候影响，流域内湿润多雨，雨量充沛。

据思南气象资料统计，年平均降水量为1134mm，平均气温17.4℃，极端最高气温39.4℃，最低气温-5℃，年日照时数1290.9小时，无霜期300天。

小溪河集雨面积113km2，多年平均径流量4730万m3，多年平均流量1.5m3/s，枯水流量0.8m3/s。小溪河渠道引水流量1.0 m3/s，主要承担下游4100亩农田的灌溉和塘头人畜饮水任务，原还承担一座2×84kw电站的动力引水任务，由于水电化转分离，该任务解除，且电站已只剩一台84kw机组，年代久远，已不能正常运行。农田灌溉主要集中在丰水季节（4～9月份），枯水期灌溉用水较少，农田灌溉最大用水量为0.41m3/s。渠系利用系数以0.75计，则末端来水为0.75m3/s（11月实测为0.81m3/s）。该供水工程设计取水流量近期合计为0.07m3/s，远期合计为0.14m3/s，则0.14＋0.41＝0.55m3/s＜0.75，渠道年引水量2523万m3，水厂设计年用水量268.5万m3；渠道来水总量及引水流量完全能够满足农田灌溉和人饮用水的需求。

2.工程地质面貌

测区位于于东南方向塘头向斜的轴部，龙底江河谷深切为该区域的最低峡谷，高程375.000m，在工程区的东南面为该区最高峰甲秀山，高程748.4m。工程由于龙底江河谷深切，使两岸形成台地，南北走向，南高，北低，一般高程386～400m，最大高差10余米，台地长5千米，宽0.2～1千米。

工程区内出露岩层为三迭系夜郎组～关岭组，岩性上部为角砾状白云岩。中下部为灰、浅灰带肉红色厚层至块状灰岩夹少量白云质灰岩及白云岩，底部为角砾状白云岩夹白云岩及白云质灰岩，间夹紫红色，少量呈灰、深灰、灰绿、黄绿等色页岩夹薄至中厚层泥灰岩，泥质灰岩，偶夹白云岩，砂质泥灰岩或钙质及粉砂质页岩产状为120°～242°∠45°～70°，厚度约570米；上覆第四系冲积物及残坡积物，夹砂砾石土，厚度1～8.5m，表层为粘土，部分为多年来沉积的淤泥。

工程区地形平缓，一般为5～15°，多为第四系覆盖层。边坡均无滑坡、崩塌等不利物理地质现象，边坡稳定。

三、工艺流程及水源地选择

3、1工艺流程

1.工艺流程图

图一工艺流程图

2.工艺流程说明

2.1净水工艺主线

原水从水源地水溪河动力渠道流到尾端，通过管道送至水厂净水器，经过与混凝剂混合后再进入一体化净水设备内，经过反应、沉淀去除大块悬浮物，再经过滤池去除小颗粒悬浮物，在出水管上投加消毒剂对微生物进行消杀后使水质达标送入清水池，然后水厂用提升泵抽至甲秀山高位水池，最后通过管网向用户供水。

2.2混凝剂

采用固体聚合氯化铝，经溶药箱溶解后，送入投药箱，再用计量泵按需定量投加于混合器中。

2.3消毒剂

采用二氧化氯发生器生产出来的二氧化氯直接投加在过滤池出水管上，送入清水池混合消毒，使细菌指标达标。

3.废水排放

从沉淀池排出的污泥和过滤池排出的反冲洗废水，用管道排出厂外。

4.工艺特点

本工艺是根据水溪河的水质情况和《国家生活饮用水水质标准》（GB5749-85）要求，采用常规处理法工艺和当前先进技术设计而成的。它有如下特点。

3、2水源地选择

第一，采用河水作水源地，水质达标，水资源丰富，保证供水；

第二，采用常规净水工艺，工艺保险，管理简单；

第三，采用钢结构一体化水力自控净水设备，投资省，占地面积小，水力自控运行安全可靠，管理简单，更适合城镇供水管理要求；

第四，采用先进的混凝剂，固体聚合氯化铝，投加量少，管理方便，运行费用低；

第五，采用先进技术二氧化氯发生器生产二氧化氯，管理简单，在水中不会产生致癌物质，氯仿。

四、净水设备的选择

城镇小型水厂的一个特点是，产水量小，管理人员的技术水平低，对于管理复杂的净水设备难以操作，从而对水厂运行、维修与保证出水水质都将带来极大的困难。因此在选用净水设备上应本着管理与操作方便、运行故障少、保证出水水质达标的条件和经济运行的条件来进行。

为此，我们寻找到贵州绿色环保设备工程有限责任公司研制的专利产品2001型一体化净水器（专利号：00223054.2）。该设备集反应、沉淀、过滤三大处理单元于一体，实现了全水力自控排泥与反冲洗，省去了反冲洗水泵与反洗供水系统。一经调试投入运行后就基本不用人工操作。自控系统坚固耐用、运行安全可靠、被用户称为“傻瓜”式净水器，为适应小水厂技术人员缺乏和普及水处理技术铺平了道路。

1. 2001型净水器原理简述

1.1 SF型管道混合器：设在设备外的进水管上，其任务是将投药箱送来的混凝剂在这里与水迅速混合。混合工序分混合与水解两个阶段。混合水解速度越快，水中残存药量就越少，耗药量也越少。因此在短时间内完成混合任务是考核混合器的指标之一。一般钢筋砼混合器规定混合时间为一分钟，螺旋形管道混合器的混合时间为几十秒钟，SF型管道混合器的最低混合时间可为5~10秒钟。

从结构上看，螺旋形管道混合器内装的是加工和维修都困难的多头螺旋。SF管道混合器是利用喷射与反射回流的原理来实现混合作用的。它利用一个喷嘴，将药和水在喷前高速射向混合器末端的圆锥形档板（反射锥），造成回流与多级微旋涡，并与管道及净水器一起使水中的悬浮物与混凝剂迅速混合。

SF管道混合器的直径与进水管相同，长度1m，不占任何地盘，基本不用维修。

1.2综合反应室：反应室的任务是让混合完的水在这里逐渐长成可沉淀的“矾花”。钢筋砼的老式反应室的反应时间需要25~30分钟，体积太大。2001型钢结构设备采用了栅条与管板相结合的综合高效反应室。反应时间只有8~12分钟。它是利用微旋涡理论设计而成的，水在流动中旋涡越小越多，药剂与悬浮物碰撞的机会就越多。反应效率就越高。

栅条为三角槽塑料条如图三。水流向上行受栅条阻挡造成微旋涡。栅条口朝下，水流向上效率最高。

管板是在钢板上按计算数据开许多孔，再焊上DN50～DN100的短管，见图四。管长50mm，水从上面向下行，经过管子的挤压，促进药剂与悬浮物之碰撞，提高反应效率。管板上不积泥。综合反应室就是利用了栅条和管板的优点，设计而成的高效反应器。

1.3斜管沉淀室：沉淀室的任务是将反应室内结成的“矾花”沉淀到泥斗后排走。清水送入过滤室过滤。沉淀室中有了斜管，悬浮颗粒在管中的沉降距离比普通沉淀池大大缩短了，所以沉淀效率比普通平流沉淀池高四倍以上，使净水器体积大为减小。是目前流行的高效沉淀技术，不再多述。

值得一提的是2001型净水器中实现了水力自控排泥。所谓水力自控，就是利用虹吸管的虹吸原理，进行自动虹吸排泥与自动停止虹吸。

虹吸排泥系统是由进水水嘴1、水箱2、小虹吸管3、虹吸破坏管4、抽气管5、抽气三通6、虹吸排泥管7和水封井8组成。水嘴1的放水速度来决定排泥周期。当水箱2装满水时，箱内小虹吸管3便产生了小虹吸，将箱内的存水吸到水封井中去，在抽气三通6处由于负压作用通过抽气管5将大虹吸排泥管7内的空气抽出。由于大虹吸管的下端有水封井8内的水对它进行水封，抽气时空气不能进入管中，大虹吸管便很快形成真空，产生排泥虹吸。当小虹吸管将水箱内的水抽完后，空气迅速从虹吸破坏管3的管口进入大虹吸管中而破坏虹吸真空，排泥停止。

这套装置全是钢结构和不锈钢结构，基本没有转动部件，经久耐用。当原水浊度变化时，通过调整水嘴1的进水量来调整排泥周期。来水浊度高时，水嘴开大，排泥周期缩短，排泥次数增加；来水浊度低时，排泥周期应增长，则将水嘴关小。据介绍，当原水浊度为1000mg/L时，2001型的排泥周期为6～8小时。

1.4过滤室：过滤的任务是将沉淀室沉不下来的“矾花”截留在滤料中，使出水达标，完成净水器的最后任务。直得一提是2001型净水器用的是新发明的无清水箱无阀滤池。它分成若干个小过滤池，各池底部相通。当一个滤池产生虹吸反冲洗时，另外各池将其过滤水从底部送来补充冲洗水。从而去掉了老无阀滤池顶部的清水箱，大大降低了设备高度，使设备一体化成为可能。

五、结束语

兴建塘头镇供水工程，能改善塘头镇基础设施建设，促进当地经济快速发展，保障当地人民群众身体健康有着十分重要的意义。虽然由于工程的兴建，在一定时间内对环境有少量不良影响，但其影响范围的程度非常小，可通过适当措施加以解决。相反，因修建水处理厂后，可改善当地用水的水质条件。因此，修建本工程是合理的。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。