CN102535580B - 预净化选择性取水构筑物 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预净化选择性取水构筑物，包括位于湖库的直立的箱型钢筋混凝土取水塔，取水塔塔身分层布置多个取水口，取水口前端设置有拦污栅，取水口中间设置电动闸阀；在取水口后设置有往复式廊道，在往复式廊道的上部设置注水管，上接地面泵站；往复式廊道被分隔成三个格室；第一格室上端设置药剂投加管，药剂投加管延伸至每个取水口的末端；第二格室和第三格室之间钢筋混凝土隔板不同高度开设有过水通道，在第二格室和第三格室底部设置有泥渣槽，泥渣槽底设置排泥管，排泥管上有电动闸阀，在泥渣槽上部安装污泥界面监测仪，第三格室上有出水钢管，能预净化原水，保证进厂水质，有效减小水厂的运行负荷，降低运行成本，操作简单，易于管理。

Description

预净化选择性取水构筑物

技术领域

本发明涉及给水工程的固定取水装置，具体涉及一种以湖库作为城镇水源的预净化选择性取水构筑物。

背景技术

城市用水主要考虑水温、浊度、浮游生物、溶解氧的分布情况，以获取易处理、浊度低、浮游生物等杂质含量小的水体。为达到此目的，众多水库对取水构筑物进行了改造，采取分层取水方式，即通过开启不同高度的取水口，规避含藻类、泥沙颗粒等较多的水层，从而获取优质水体的取水方式。

然而，在夏季强降雨时期，水库水体浊度会明显增大，主要原因有以下几个方面：

1）强降雨会将空气中的颗粒物质带入水库；

2）地表径流携带大量泥沙颗粒、天然腐殖质和多种合成有机物等物质进入水库；

3）受强降雨的冲刷作用，山体崩塌产生的泥石流也会进入水库。

此外，夏秋季节正值藻类高发时期，藻类颗粒物也会使水体浊度增大，水质变差。

由于以上原因，现有的选择性取水构筑物很难取得优质水。例如，西安金盆水库采用固定式分层取水构筑物，在不同高度上设有3个取水口。根据实测数据研究发现，在夏季强降雨时期，水厂原水浊度高达100NTU以上、有机物含量也较高。由于进厂原水浊度偏高，水厂在夏季强降雨时期往往处于高负荷运行状态，主要表现在混凝阶段药剂投加量大，滤后水质不达标等，造成水厂处理成本增加。

现有研究表明，混凝剂PAC能有效降低水体浊度，并对腐殖酸等物质有很好的处理效果。PAC加入水中后即发生水解和聚合反应，生成一系列铝盐水解聚合物，具有絮凝体形成迅速、絮体颗粒大、机械强度好、沉降速度髙等优点。用于髙浊水、低温低浊水和受污染水均能达到良好的絮凝效果，并且对原水的pH值、温度、浑浊度、碱度、有机物等的变化均有较强的适应性。

发明内容

针对现有取水构筑物取水水质可能出现浊度高、藻类含量较大的特点，本发明的目的在于，设计一种能有效降低水厂原水浊度、浮游生物杂质含量、降低水厂运行负荷的预净化选择性取水构筑物。

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案：

预净化选择性取水构筑物，包括位于湖库的直立的箱型钢筋混凝土取水塔，其特征在于：

在取水塔塔身的不同高度分层布置多个取水口，每个取水口前端设置有拦污栅，取水口中间设置电动闸阀；

在取水口后设置有往复式廊道，在往复式廊道的上部设置注水管，上接地面泵站；

所述的往复式廊道通过浇筑的钢筋混凝土隔板被分隔成三个格室；其中，第一格室上端设置药剂投加管，该药剂投加管延伸至每个取水口的末端；在第二格室和第三格室之间钢筋混凝土隔板不同高度开设有过水通道，过水通道中间同样设置电动闸阀，使第二格室和第三格室通过过水通道相连通，在第二格室和第三格室底部设置有泥渣槽，泥渣槽底设置排泥管，排泥管上有电动闸阀，在泥渣槽上部安装有污泥界面监测仪，第三格室上有出水钢管。

本发明的预净化选择性取水构筑物，采用污泥界面监测仪来实现泥渣槽排泥。在排泥槽上部设置的污泥界面监测仪使用红外二极管系统的多光束交替光方法，能够监测出污泥的高度，当排泥槽内污泥达到一定高度值时，污泥界面监测仪通过电控室自动启动地面泵站向取水塔内部注水，当地面泵站运行一段时间（可在污泥界面监测仪内部设定）后，取水塔内的水面会超过湖库水面，此时污泥界面监测仪通过电控室打开排泥管上的电动闸阀，泥沙等颗粒性物质会在压力作用下排入湖库底部。

本发明的预净化选择性取水构筑物，其显著效果是：对进厂原水进行预处理，降低了进厂水的水质浊度，泥沙、藻类等颗粒物质含量低，能有效减小水厂运行负荷，降低水厂处理成本。取水构筑物结构简单，易于操作管理。具体表现为：

1、采用分层取水结构，能够较大概率取得优质水层的湖库水。利用便携式水质现场分析仪器或分层取样实验室分析水质，确定湖库优质水层高度，通过开启或关闭取水口的电动闸阀，即可在一定范围内取得湖库不同高度上的优质水。

2、能够使原水水质得到进一步提升，尤其能有效改善强降雨时期的原水水质。强降雨时期，洪水潜流携带上游大量天然有机污染物、泥沙等浊质颗粒进入库区水体，在下沉至等密度水层后水平流动，虽然取水塔在不同高度上开设了几个取水口，但所取原水也有可能受到洪水潜流的影响。在本发明中，湖库水通过取水口进入取水塔内部，同时低浓度的PAC药剂通过药剂投加管加入，在取水口处与所取的湖库水混合，经过往复式廊道的上下翻滚，与药剂充分混合，混凝后水中杂质如泥沙颗粒、浮游生物杂质等会形成大的泥渣颗粒，沉降至往复式廊道底部的泥渣槽。经过预处理后，能进一步降低原水浊度，减少洪水潜流的影响，使原水水质进一步提升，从而满足进厂原水水质的处理要求。

3、取水构筑物运行耗电量低，维护方便。本发明采用圆筒形的取水口，用小型的电动闸阀取代以往的大型闸板，在闸板启闭方面，本发明启闭所消耗的电能少。取水口分层布置，每个取水口都设置维护间，另外，泥渣槽底部的管道同样设置维护间，工作人员可以通过取水构筑物配备的升降梯进入取水口的维护间，对电动闸阀等进行维护。

4、能有效降低水厂运行成本，减小运行负荷。水厂高负荷运行主要原因是由于原水浊度高以及藻类含量大造成的。本发明通过在取水塔内增加混凝处理工艺，向原水中投加低浓度的PAC药剂，大大降低了原水浊度，将原本仅在水厂一次完成的混凝工艺改为在取水塔及水厂两步完成，减小了水厂的运行负荷。

5、采用自控系统，操作简单方便。采用污泥界面监测仪实现泥渣槽排泥，无需工作人员操作管理，简单方便。

附图说明

图1是本发明的预净化选择性取水构筑物结构示意图。

图2 是图1的1-1剖面图。

图3是采用本发明在湖库的高水位时的运行工况示意图。

图4是采用本发明在湖库的中水位时的运行工况示意图。

图5是采用本发明在湖库的低水位时的运行工况示意图。

图中的标号分别表示：

1、取水口，2、拦污栅，3、第一电动闸阀，4、往复式廊道，5、混凝土隔板，6、药剂投加管，7、泥渣槽，8、排泥管，9、第二电动闸阀，10、污泥界面监测仪，11、过水通道，12、连接梁，13、注水管，14、第三电动闸阀，15、出水钢管，16、1号升降梯，17、2号升降梯，18、吊物孔。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

图1给出了预净化选择性取水构筑物的结构示意图。该取水构筑物是基于分层取水、隔板絮凝等理论技术进行设计的。通过开启不同高度的取水口获取优质水，添加混凝剂实现快速凝聚，往复式廊道和混凝土隔板作用促进絮体成长，而后大的絮体从原水中分离出来，从而达到选择性获取优质水、降低原水浊度及浮游生物杂质含量的目的。该取水构筑物能保证水厂的原水水质，有效减小水厂的运行负荷，降低运行成本，操作简单，易于管理。

参见图1，本实施例的取水构筑物，包括位于湖库的直立的箱型钢筋混凝土取水塔，在取水塔塔身的不同高度分层布置多个取水口1，取水口1前端设置拦污栅2，用于防止湖库中大的漂浮物进入取水塔。取水口1中间设置第一电动闸阀3，用于调节取水口1的启闭。取水口1后设置往复式廊道4，通过钢筋混凝土浇筑的隔板5将往复式廊道4分隔成三个格室（图中的格室Ⅰ、格室Ⅱ及格室Ⅲ），每个格室内有连接梁12，格室Ⅰ上端设置有多个药剂投加管6，用于添加低浓度的PAC药剂，药剂投加管6延伸至每个取水口1的末端，使PAC药剂在原水刚进入取水塔时便开始混合。格室Ⅱ及格室Ⅲ通过不同高度的过水通道11连通，在过水通道11中间同样设置电动闸阀用于过水通道11的启闭。格室Ⅲ底部设置出水钢管15，出水钢管15上有第三电动闸阀14。在往复式廊道4底部设置泥渣槽7，泥渣槽7底部设置排泥管8，排泥管8上设有第二电动闸阀9，泥渣槽7上部安装污泥界面监测仪10。往复式廊道4的上部设置注水管13，注水管13连接地面泵站。

本实施例中，污泥界面监测仪10选择哈希公司生产的TSS便携式浊度、悬浮物和污泥界面监测仪，可以测量三个参数，无论测量浊度，还是测量悬浮物，都具有较宽的测量范围。

当泥渣槽7进行排泥时，关闭进水口第一电动闸阀3与出水钢管15上的第三电动闸阀14，通过地面泵站向取水塔内部注水，当取水塔内的水面超过湖库水面时，打开排泥管8上的第二电动闸阀9，泥沙等颗粒性物质会在压力作用下排入湖库底部。

参见图2，原水经过取水口1进入往复式廊道4，与通过药剂投加管6投加的低浓度PAC药剂混合，在往复式廊道4翻转过程中絮体逐渐成长，形成大的絮体后与原水分离，进入泥渣槽7，优质原水由出水钢管15排出。在取水塔两侧设置的1号升降梯16、2号升降梯17以及吊物孔18，通过1号升降梯16、2号升降梯17可去取水塔的不同位置对设备进行检修与维护，通过吊物孔18可以对取水塔中的大型设备进行装吊。

参见图3，湖库处于高水位时，关闭过水通道11的第一电动闸阀3，湖库水从取水塔的上部取水口1进入往复式廊道4后，从混凝土隔板5上部流过，此时进入取水塔的水体经过往复式廊道4的长度最长，在往复式廊道4的混凝效果最好。

参见图4，湖库处于中水位时，关闭相应的过水通道11的第一电动闸阀3，湖库水从取水塔中部的取水口1进入往复式廊道4后，从混凝土隔板5上部或中部的过水通道11流过，此时进入取水塔的水体经过往复式廊道4的长度居中，在往复式廊道4的混凝效果其次。

参见图5，湖库处于低水位时，关闭相应的过水通道11的第一电动闸阀3，湖库水从取水塔的底部的取水口1进入往复式廊道4后，从混凝土隔板5底部的过水通道11流过，此时进入取水塔的水体经过往复式廊道4的长度最短，在往复式廊道4的混凝效果最差，只能略微降低水体中的颗粒物质。

Claims (3)

1.一种预净化选择性取水构筑物，包括位于湖库的直立的箱型钢筋混凝土取水塔，其特征在于：

在取水塔塔身的不同高度分层布置多个取水口，每个取水口前端设置有拦污栅，取水口中间设置电动闸阀；

在取水口后设置有往复式廊道，在往复式廊道的上部设置注水管，上接地面泵站；

所述的往复式廊道通过浇筑的钢筋混凝土隔板被分隔成三个格室；其中，第一格室上端设置药剂投加管，该药剂投加管延伸至每个取水口的末端；在第二格室和第三格室之间钢筋混凝土隔板不同高度开设有过水通道，过水通道中间同样设置电动闸阀，使第二格室和第三格室通过过水通道相连通，在第二格室和第三格室底部设置有泥渣槽，泥渣槽底设置排泥管，排泥管上有电动闸阀，在泥渣槽上部安装有污泥界面监测仪，第三格室上有出水钢管。

2.如权利要求1所述的预净化选择性取水构筑物，其特征在于，所述的取水口为圆筒形。

3.如权利要求1所述的预净化选择性取水构筑物，其特征在于，所述的污泥界面监测仪选择哈希公司生产的TSS便携式浊度、悬浮物和污泥界面监测仪。

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