羅惠云， 周健
(湖南省建筑設計院，湖南長沙　410011)

　　摘　要：結合長沙市第八水廠清水池的設計，提出了一種在滿足調蓄水量和氯化消毒接觸時間的同時能夠抬高池內水位的異水位設計。經能耗分析表明，異水位比同水位設計可節約22萬元/a。
　　關鍵詞：清水池；設計；節能措施
　　中圖分類號：TU991.34
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2002)04-0065-02

　　城鎮給水廠的清水池具有蓄存調節水量和滿足氯化消毒接觸時間的作用，以往設計從容量方面考慮較多，而很少注意抬高池內水位的節能效果。長沙市第八水廠的清水池設計采用異水位，以抬高池內水位使清水池具有水量調蓄和抬高水位雙重作用，節能效果顯著。?

1 　設計介紹

　　長沙市第八水廠設計總規模為50×10⁴m³/d，一期工程設計規模為25×10⁴m³/d，于2000年9月底投產運行。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，再經二泵房抽升輸送至城市管網。為節省用地，清水池與平流沉淀池采用疊合方式建造。?
　　確定清水池容積時需考慮兩個因素：一是清水池調蓄容積由一、二級泵站供水量曲線確定(兩泵站每小時供水量越接近時，清水池的調蓄容積越小；兩泵站每小時供水量差額越大時，清水池的調蓄容積亦大)；二是清水池容積必須滿足氯化消毒接觸時間的需要，至少應保證混合時間為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，總容積為25352m³，占水廠設計處理水量的10.14%。清水池設置兩根進水管，分別位于南池1及北池1的進水端，北池1進水管的閥門平時處于關閉狀態，該閥的設置是為了單獨清洗、檢修南池時，通過關閉南、北池的聯系閥門使清水池保持一半的調節容積。清水池設置兩根出水管，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，北池2的出水管至吸水井管端裝設單向出水拍門，允許水從清水池流向吸水井，但不能反向流動(見圖1)；兩根出水管的出流量可根據水位自動調節。南池1和南池2用渠道連接(渠道長×高=5.0m×0.4m，距池底3.70m)，當南池1的水位超過3.70m時，水由南池1經過渠道至南池2和北池。上述過程可通過拍門自動調節。濾后加氯點設在清水池進水總管上，南池1容積為6338m³、吸水井容積為1635m³，兩者之和為7973m³，按設計規模為25×10⁴m³/d和時變化系數為1.251計算，加氯點至二泵房出水停留時間為45min，滿足規范中"不小于30min"的要求。?

2 　節能分析

　　對異水位(即南池1高水位、南池2和北池低水位)與同水位設計方式(南池與北池水位相同)進行了節能分析對比(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；日變化系數根據1998年度平均日與最高日用水量資料整理而得；凈化處理構筑物每天均勻工作(即一泵房按24h均勻運行)；清水池逐時調節百分率為一、二泵房供水曲線之差；清水池調節容積為調節百分率與日供水量的乘積。

表1 異水位能耗計算 時刻(h) 一泵站逐時供水百分率(%) 城市逐時用水百分率(%) 二泵站逐時供水百分率(%) 清水池逐時調節百分率(%) 工況Ⅰ--最大日(25×10⁴m³/d) 工況Ⅱ--平均日(20×10⁴m³/ d) 清水池調節容積(m³) 清水池 調節容積累計(m³) 清水池出水水位H′(m) 逐時出 水流量Q(m³ /h) 能耗N(kW) 清水池調節容積(m³) 清水池調節容積累計(m³) 清水池出水水位H′(m) 逐時出水流量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 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 節省能耗［(kW·h)/d］ 1304.71 1198.89 節能率(%) 3.28 3.83

　　水廠調度應充分利用清水池調節容積，使池內水位處于較高水位狀態供水。工況Ⅰ時清水池貯水容積為0～25125m³，調節范圍為25 125m³，占總容積的99.10%；工況Ⅱ時清水池貯水容積為5200～25300m³，調節范圍為20100m³，占總容積的79.28%。兩種工況在21:00時的貯水容積分別為0、5200m³，處于全天最小。
　　按下式計算泵功率(N)：?
?　　　　N=(r×Q×H)/(102×η)　　　　(1)
　　式中 ?r--水密度，1000kg/m³
?　　　　 Q--逐時出水流量，m³/h?
?　　　　 η--水泵效率，取0.8
　　　　? H--泵揚程?
　　若二泵房出水揚程以0.5 MPa計，則H=50-清水池出水水位H′。
　　由表2可見，平均供水日可節電1199(kW·h)/d，占實際耗電量的3.83%，若電價以0.5元/(kW·h)計，則可節省電費600元/d(約22萬元/a)；以總規模50×10⁴m³/d計算，可節省電費44萬元/a。

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