中机十院国际工程有限公司/黎明化工研究设计院有限责任公司 河南洛阳 471000
摘要：为完成中水替代地下水作为电厂生产用水的工作，根据公司实际情况，合理进行方案设计，以便达成预期效果。
关键词：污水处理；水质；输水方式
河南省某电力公司根据《关于燃煤电站项目规划和建设有关要求》及《河南省水利厅准许水行政许可决定书》的规定，需在2020年以前完成中水替代地下水作为电厂生产用水的工作。为保证电厂用水的安全稳定，该公司计划采用市污水处理厂处理后的中水，通过输水管道输送至电厂，供电厂生产用水。
一、项目概况
本中水综合利用工程水源来自市新区污水处理厂。输水管线长11200m。设提升泵站一座，泵站设计规模6.0万m3/d。污水处理厂至泵站之间的输水管线为球墨铸铁管，管径为DN800；泵站至电厂之间输水管线为球墨铸铁管，直径为DN1000。管线穿越河流部分采用焊接钢管埋地。
1.1污水处理厂概况
市新区污水处理厂设计规模为6万m3/d。采用曝气生物滤池（BAF）生物处理+深度处理，处理后出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）表1一级A标准要求。
市新区污水处理厂建成后一直稳定运行，根据水质监测指标，新区污水处理厂出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）表1一级A标准要求。
1.2电厂现有再生水处理系统
电厂设置石灰软化系统，用于处理循环水补充水和循环水旁流水混合后的水，系统的简要流程如下：
杀菌剂、Ca（OH）2、凝聚剂
↓
循环水补充水和循环水旁流水 → 机械加速澄清池 → 单室过滤器→清水池→循环水前池。
处理后水作为电厂循环冷却水进入电厂间冷开式循环冷却水系统。
对于间冷开式循环冷却水水质指标，根据《工业循环冷却水处理设计规范》（GB50050-2007）中规定，水质指标需满足下列要求：
间冷开式循环冷却水水质指标
1.3水质对比分析
通过对比新区污水处理厂中水水质与间冷开式循环冷却水水质标准，可以看出，新区污水处理厂出水中，CODcr含量远远小于循环冷却水水质指标规范要求，NH3-N含量也在循环冷却水水质指标规范要求范围内，pH值也满足规范要求，其余指标包括BOD5、SS、总氮、总磷等，在间冷开式循环冷却水水质指标规范中不做要求，因此，新区污水处理厂排出中水水质各项相关指标均低于间冷开式循环冷却水水质指标，后续又通过石灰软化系统，处理后的再生水完全能够满足作为电厂循环冷却水的需要。
二、输水5管线设计
2.1输水方式设计
从污水厂至电厂管线总长11200m。管线沿线标高地面标高先逐步下降，后逐渐上升。
为充分利用自然高差，设计将提升泵站建于管线地势最低处，由污水厂至泵站采用有压重力流输水方式，由泵站至电厂采用压力流输水方式。
2.2输水管材选用
目前用于输水的管材主要有金属管如球墨铸铁管、钢管等和非金属管、混凝土管、夹砂玻璃钢管、钢骨架塑料复合管等。
钢管和球墨铸铁管是目前长距离，大、中口径的输水管道工程中最常用的管材，有较为丰富的施工、安装和调试经验。
考虑到钢管不耐腐蚀，内、外防腐处理的费用高，现场施工和安装的工作量大，周期长。一般多用于制作连接管件，以及因地质、地形条件限制或穿越铁路、河谷和地震地区等特殊地段时使用。
故输水管线管材全部采用球墨铸铁管，穿越河道时采用焊接钢管。
2.3输水管径比选
2.3.1污水厂至泵站输水管径
按输水量6.0万m3/d初选适合经济流速范围的几种管径：DN900、DN800，水力计算结果如下：
D=0.9m，V=1.09 m/s，沿程单位水头损失为0.0017mH2O/m，总损失11.38m；
D=0.8m，V=1.38 m/s，沿程单位水头损失为0.0031mH2O/m，总损失20.75m。
输水管线起端至泵站处高差为26m，能克服沿程损失及局部损失，此段管线推荐采用DN800管径。
2.3.2泵站至电厂输水管径
按输水量6.0万m3/d初选适合经济流速范围的几种管径：DN900、DN1000，水力计算结果如下：
D=0.9m，V=1.09 m/s，沿程单位水头损失为0.0017mH2O/m，总损失13.37m，水泵扬程选95m；
D=1m，V=0.884 m/s，沿程单位水头损失为0.0010mH2O/m，总损失7.87m，水泵扬程选90m。
从上表中可以看出，泵站至电厂输水管线采用管径为DN1000mm的管道是最经济合理的。
三、泵站设计
泵站设计规模为6.0万m3/d。
结构型式：泵房均采用半地下式，轴线尺寸L×B＝26.4×13.2m。
集水池采用半地下式，钢筋混凝土结构，单座，内尺寸：L×B＝26.4×16.3m，有效水深5.0m，单座有效容积2080m3，单独运行。
3.1水泵选型
水泵机组布置为三用一备，选用单级双吸中开蜗壳式强自吸离心泵，水泵参数：Q=864m3/h，H=93m，N=315KW。
配套电机：YXKK400-4-315KW、6KV。
3.2水锤计算
本工程采用帕马金（Parmakian）算法进行水锤计算。
按照最不利的工况，即事故停泵状态下进行水锤特征值的计算，依据计算的水锤特征数值，得出如下计算结果：
计算结果如下：
①泵出口处最低压力Hmin＝76m；
②道中点处最低压力Hmin＝38m；
③泵出口处最高压力Hmax＝99.75m；
④道中点处最高压力Hmax＝49.88m；
⑤水泵倒流开始时间TQ＝70.18s；
⑥泵反转开始时间Tn＝185.28s；
⑦泵最高反转速npmax＝1740r/min；
⑧水泵最高反转速开始时间Tp＝376.18s。
3.3水锤防护
3.3.1泵站
（1）缓闭止回阀和蝶阀：水泵出口均采用缓闭止回阀和蝶阀，要求关（开）阀时间Tc必须大于Tr（水锤相长），以避免产生直接水锤。对于西线泵站，Tr＝11.35s。因此为避免产生直接水锤，设计要求缓闭止回阀关（开）阀时间Tc不小于20s。
（2）泵站的供电设计采用双回路电源
（3）选择的水泵壳体的工作许用压力为2.5MPa，可承受产生的最大水锤压力。
3.3.2输水管线
（1）输水管道的强度计算均按水泵工作扬程的1.25倍进行设计，经校核，可承受产生的最大水锤压力。
（2）设计中水泵出口以后的管道附件，其压力等级均为2.5MPa，是最大水锤压力2.06倍，可保证使用安全。
（3）合理设置排气阀，即在输水管线的每一处隆起点上均设置排气阀。并在管线纵坡的设计上人为调整纵坡，坡度不小于1‰，以制造制高点，使管线纵坡有升有降，呈波浪式起伏，以利排气顺畅，避免气水相间运行产生水锤而造成爆管事故。
论文作者:雷体艳,王亚兵
论文发表刊物:《基层建设》2015年21期供稿
论文发表时间:2016/4/7
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