CN109944301A - 一种清水池吸水井系统及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种清水池吸水井系统及使用方法，包括加氯接触池、清水池、主吸水井、辅吸水井、防倒流装置、调流阀、水泵吸水管；加氯接触池通过设置的高堰与清水池连通，加氯接触池通过设置的低堰一与主吸水井连通，出水井与主吸水井通过管道连通并通过调流阀调节流量，主吸水井通过低堰二与辅吸水井连通，高堰、低堰一、低堰二依次由高向低设置，清水池通过防倒流装置与辅吸水井连通为辅吸水井供水，主吸水井、辅吸水井分别外接多个水泵吸水管为城市供水。本发明提供的清水池吸水井系统及使用方法节约能耗，提高加氯消毒效果，在不设置真空泵的条件下实现高水位自灌启动，方便运行管理，降低工程造价、改善泵房通风条件、人员巡视更方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种清水池吸水井系统及使用方法，用于净水厂的清水池、配水泵房吸水井给水领域。
背景技术
现有净水厂清水池、吸水井工艺是净化处理后的水全部进入清水池，经过清水池调蓄后，进入配水泵房吸水井，再由水泵从吸水井吸水供给城市用水。由于清水池进水是均匀的，而城市用水是不均匀的，清水池需要一定的调节容积，因此，清水池水位有最高水位和最低水位之差，水位差为H，高、低水位之间的容积就是清水池的调节容积，当清水池处于低水位时，进水产生跌落，跌落高度为H，清水池处于高水位时，跌落高度为0，平均跌落高度为H/2，假设清水池高、低水位之差H＝5m，则单位水量进入清水池平均有2.5m的能量被跌落浪费了。如果进入清水池在水力流程上有落差，假设落差为Z，则单位水量进入清水池所浪费的能量平均为Z+H/2，例如为节省占地把膜处理池迭合在清水池上，流程上产生落差，假设流程落差Z＝4m，H＝5m，则单位水量进入清水池所浪费的能量Z+H/2＝6.5m，这说明在流程上有落差的工程浪费能量非常可观。
水在进入清水池之前一般要进行加氯消毒，清水池最低水位以下要留有不小于30min接触时间的容积用于消毒，由于清水池水位是变动的，加氯接触时间由30min到几个小时不等，影响加氯效果，因此，一些工程设置接触时间不小于30min的恒水位专职消毒接触池。
现在一些配水泵房埋深很大，达到7m～8m，不仅造成土建施工难度大，基建投资高，而且造成泵房通风条件不好，电机散热条件差，上下巡视不方便。泵房外出水管道、闸阀井、流量计井埋深大，检修不方便，造成这种现象的原因主要是与水泵的启动方式有关；水泵启动方式有淹没启动(也称自灌启动)和真空启动两种方式，由于真空启动需要设置一套真空泵系统，启动时间需要3min～5min，如果真空系统管道稍有漏气，也有达到30min，甚至水泵启动不了，运行管理麻烦，但优点是可以利用水泵的汽蚀余量，水泵泵轴安装位置较高，减小泵房埋深，俗称高水位真空启动；而自灌启动虽然可以避免上述缺点，由于要求水泵叶轮淹没在最低水位以下，泵房埋深大，俗称低水位自灌启动。现在设计上为了运行管理方便，大部分采用这种低水位自灌启动方式，现有技术无法实现高水位自灌启动，所述亟需一种水泵泵轴安装位置较高，以减小泵房埋深，又能不设真空系统，实现高、低水位均能自灌启动的方法。
发明内容
本发明提供了一种清水池吸水井系统及使用方法，其目的在于解决现有技术中自来水厂的水供给城市用水端的过程中因水流的跌落产生的能量浪费、及现有技术不能实现高水位自灌启动而造成水泵埋深低，继而引起的工程造价高、泵房通风条件不好、电机散热条件差、人员上下巡视不方便等问题。
本发明采用以下技术方案：
一种清水池吸水井系统，包括加氯接触池(1)、清水池(2)、主吸水井(3)、辅吸水井(4)、防倒流装置(8)、调流阀(9)、水泵吸水管(10)、出水井(11)；
所述加氯接触池(1)通过设置的高堰(5)与所述清水池(2)连通，所述加氯接触池(1)通过设置的低堰一(6)的上方与所述出水井(11)连通，所述出水井(11)与所述主吸水井(3)通过管道连通并通过所述调流阀(9)调节流量，所述主吸水井(3)通过低堰二(7)与所述辅吸水井(4)连通，所述高堰(5)、低堰一(6)、低堰二(7)依次由高向低设置；所述清水池(2)通过所述防倒流装置(8)与所述辅吸水井(4)连通为所述辅吸水井(4)供水，所述主吸水井(3)、辅吸水井(4)分别外接多个所述水泵吸水管(10)为城市供水。
所述加氯接触池(1)的设计水位比所述高堰(5)的堰顶低0.2m～0.3m；所述主吸水井(3)的设计水位比所述加氯接触池(1)的水位低0.2m～0.3m。
所述加氯接触池(1)与所述清水池(2)的最高水位均低于所述高堰(5)的堰顶高程0.2m～0.3m。
所述加氯接触池(1)、清水池(2)、出水井(11)组成清水池单元组，至少对称设置两组；所述主吸水井(3)、辅吸水井(4)组成吸水井单元组，至少对称设置两组；两组所述主吸水井(3)用管道连通并设置所述截止阀(12)，两组所述辅吸水井(4)用管道连通并设置所述截止阀(12)。
两组所述清水池单元组并排设置，两组所述吸水井单元组并排设置，所述清水池单元组、吸水井单元组水平截面的分布结构均为矩形，所述加氯接触池(1)、出水井(11)同在内侧，所述清水池(2)在外侧；两组所述吸水井单元组并排设置并衔接，所述主吸水井(3)在内侧、辅吸水井(4)在外侧，所述出水井(11)临近所述主吸水井(3)设置。
一种清水池吸水井系统的使用方法，当水厂产出的水Q0大于城市用水Q时，水厂产水量Q0进入所述加氯接触池(1)中加氯接触后通过所述低堰一(6)进入所述出水井(11)，所述出水井(11)中的水通过所述调流阀(9)进入所述主吸水井(3)，所述主吸水井(3)壅水，所述主吸水井(3)上游的所述加氯接触池(1)也壅水，当所述加氯接触池(1)的壅水水位超过所述低堰二(7)堰顶高程时，所述主吸水井(3)中的富余水量(Q0-Q)首先翻越所述低堰二(7)进入所述辅吸水井(4)，所述主吸水井(3)、辅吸水井(4)通过所述低堰二(7)连通并同处于高水位；当所述加氯接触池(1)中的壅水水位超过所述高堰(5)堰顶高程时，所述加氯接触池(1)中的水翻越所述高堰(5)进入所述清水池(2)中存储；
当水厂产出的水Q0小于城市用水Q时，水厂产出的水Q0全部通过所述低堰一(6)进入所述出水井(11)，所述出水井(11)中的水通过所述调流阀(9)及相应管道进入所述主吸水井(3)的进水量，优先满足城市用水，所述辅吸水井(4)中不足的水量由存储在所述清水池(2)中的水控制补水，此时段所述加氯接触池(1)的设计水位和所述清水池(2)的最高水位均比所述高堰(5)的堰顶高程低0.2m～0.3m，所述加氯接触池(1)通过所述高堰(5)进入所述清水池(2)的水流量为零；所述主吸水井(3)的设计水位比所述加氯接触池(1)的水位低0.2m～0.3m。
所述加氯接触池(1)进入所述清水池(2)与所述主吸水井(3)的流量比例通过所述调流阀(9)调节。
所述清水池(2)通过所述防倒流装置(8)防止所述辅吸水井(4)中的水倒流入所述清水池(2)中。
本发明的优点如下：
1)减少了清水池的进水量，只有10％～20％的水厂产水量跌落进入清水池，避免或减少自来水厂的水因跌落进入清水池所产生的能量浪费，节约了能源。
2)把现有的水位变动、接触时间变动的加氯方式改变成水位稳定、接触时间恒定的加氯方式，提高消毒效果。
3)实现高水位自灌启动，而不设置真空系统，减小泵房埋深，降低工程造价，改善泵房通风条件，提高运行管理舒适度。
附图说明：
图1为本发明整体结构示意图。
图2为本发明水厂产水量Q0大于城市用水量Q时附图1的1-1剖面示意图。
图3为本发明水厂产水量Q0小于城市用水量Q时附图1的1-1剖面示意图。
附图标记：
1-加氯接触池，2-清水池，3-主吸水井，4-辅吸水井，5-高堰，6-低堰一，7-低堰二，8-防倒流装置，9-调流阀，10-水泵吸水管，11-出水井，12-截止阀，Q0-水厂产水量，Q-城市用水量
具体实施方式：
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。
参见附图1，一种清水池吸水井系统，包括加氯接触池1、清水池2、主吸水井3、辅吸水井4、防倒流装置8、调流阀9、水泵吸水管10、出水井11；
所述加氯接触池1通过设置的高堰5与所述清水池2连通，所述加氯接触池1通过设置的低堰一6的上方与所述出水井11连通，所述出水井11与所述主吸水井3通过管道连通并通过所述调流阀9调节流量，所述主吸水井3通过低堰二7与所述辅吸水井4连通，所述高堰5、低堰一6、低堰二7依次由高向低设置；所述清水池2通过所述防倒流装置8与所述辅吸水井4连通为所述辅吸水井4供水，所述主吸水井3、辅吸水井4分别外接多个所述水泵吸水管10为城市供水。
所述加氯接触池1的设计水位比所述高堰5的堰顶低0.2m～0.3m；所述主吸水井3的设计水位比所述加氯接触池1的水位低0.2m～0.3m。
所述加氯接触池1与所述清水池2的最高水位均低于所述高堰5的堰顶高程0.2m～0.3m。
参见附图1，所述加氯接触池1、清水池2、出水井11组成清水池单元组，至少对称设置两组；所述主吸水井3、辅吸水井4组成吸水井单元组，至少对称设置两组；两组所述主吸水井3用管道连通并设置所述截止阀12，两组所述辅吸水井4用管道连通并设置所述截止阀12。
两组所述清水池单元组并排设置，两组所述吸水井单元组并排设置，所述清水池单元组、吸水井单元组水平截面的分布结构均为矩形，所述加氯接触池1、出水井11同在内侧，所述清水池2在外侧；两组所述吸水井单元组并排设置并衔接，所述主吸水井3在内侧、辅吸水井4在外侧，所述出水井11临近所述主吸水井3设置，参见附图1。
参见附图1、2，一种清水池吸水井系统的使用方法，当水厂产出的水Q0大于城市用水Q时，水厂产水量Q0进入所述加氯接触池1中加氯接触后通过所述低堰一6进入所述出水井11，所述出水井11中的水通过所述调流阀9进入所述主吸水井3，所述主吸水井3壅水，所述主吸水井3上游的所述加氯接触池1也壅水，当所述加氯接触池1的壅水水位超过所述低堰二7堰顶高程时，所述主吸水井3中的富余水量(Q0-Q)首先翻越所述低堰二7进入所述辅吸水井4，所述主吸水井3、辅吸水井4通过所述低堰二7连通并同处于高水位；当所述加氯接触池1中的壅水水位超过所述高堰5堰顶高程时，所述加氯接触池1中的水翻越所述高堰5进入所述清水池2中存储；
参见附图1、3，当水厂产出的水Q0小于城市用水Q时，水厂产出的水Q0全部通过所述低堰一6进入所述出水井11，所述出水井11中的水通过所述调流阀9及相应管道进入所述主吸水井3的进水量，优先满足城市用水，所述辅吸水井4中不足的水量由存储在所述清水池2中的水控制补水，此时段所述加氯接触池1的设计水位和所述清水池2的最高水位均比所述高堰5的堰顶高程低0.2m～0.3m，所述加氯接触池1通过所述高堰5进入所述清水池2的水流量为零；所述主吸水井3的设计水位比所述加氯接触池1的水位低0.2m～0.3m；
所述加氯接触池1进入所述清水池2与所述主吸水井3的流量比例通过所述调流阀9调节。
所述清水池2通过所述防倒流装置8防止所述辅吸水井4中的水倒流入所述清水池2中。
如图1所述，将不小于30min加氯接触时间、深度约0.5m的容积立起来放在进水侧，成为加氯接触池1，水深与清水池2最高水位基本相同，但水位基本稳定，当水厂产水量Q0小于城市用水量Q，经过加氯接触处理后的水通过低堰6及管道、进入主吸水井3，优先满足城市用水，不足的水量由存储在清水池2的调节水量供给，由于此时段加氯接触池1的设计水位比高堰5的堰顶高程低0.2m，因此，从高堰5进入清水池2的流量为零，主吸水井3的设计水位比加氯接触池1水位低一个管道水头损失，约0.2m～0.3m，参见图3；
当水厂产水量Q0大于城市用水量Q，即Q0＞Q时，即城市用水处于低谷，主吸水井3壅水，其上游加氯接触池1也壅水，当壅水水位超过低堰二7堰顶高程时，富余水量(Q0-Q)首先翻越低堰二7进入辅吸水井4，实现主吸水井3、辅吸水井4连通而同处于高水位；当壅水水位超过高堰5堰顶高程时，进入清水池2存储，参见图2。
如图1所示，为清洗方便，主吸水井3分成2格，在进水管处用管道连通，任何时段水位均相同，辅吸水井4也一样；但主吸水井3和辅吸水井4之间不能在进水管处连通，而采用低堰二7连通，低堰二7堰顶高程比主吸水井3设计水位高0.2m，见附图2(Q0＞Q时段)；主吸水井3、辅吸水井4之间水位有时相同，有时不同，在Q0＜Q时段，清水池2给辅吸水井4补水，辅吸水井4水位受清水池2水位控制，比清水池2水位低一个管道水头损失，这时就出现了主吸水井3高水位，辅吸水井4低水位的不同水位工况，见附图3；由于在Q0＞Q时段，主吸水井3、辅吸水井4因连通均处于高水位，而清水池2处于低水位，为了防止辅吸水井4向清水池2倒流，设置了防倒流装置8，该系统只允许清水池2流向辅吸水井4，不允许辅吸水井4倒流向清水池2；调流阀9可以利用其开度调节进入清水池2和主吸水井3的流量比例，当调流阀9的开度为0时，产水量Q0全部进入清水池2。当流程上存在落差时，可提高加氯接触池1和主吸水井3、辅吸水井4的高度，如果落差高度为z，则加氯接触池1和吸水井提升的高度为z，以避免流程落差跌落而浪费能量。
如图1所示，吸水井分隔成主吸水井3和辅吸水井4两个区域，在Q0＜Q时段加氯接触池1出水通过低堰一6直接流入主吸水井3，不与清水池2发生水力联系，因此，水位不受清水池2水位变化的影响，主吸水井3每日24小时保持高水位，只比加氯接触池1水位低一个水头损失约0.2m～0.3m，而且从主吸水井3输入输出的水量达到日产水量的80％～90％，主吸水井3的这一优良特性，为实现高水位自灌启动提供了保证；辅吸水井4主要接纳和输出清水池2来水，在Q0＞Q时段，主吸水井3壅水，当壅水水位超过低堰二7时，富余水量(Q0-Q)首先翻越低堰二7进入辅吸水井4，但是在Q0＜Q时段，辅吸水井4接纳清水池2来水，辅吸水井4水位由清水池2控制，随清水池2水位的变化而变化，比清水池2水位低一个管道水头损失，如果在清水池2低水位时正赶上辅吸水井4有1台水泵突然事故，需要启动备用泵，没有设置真空泵，就成了问题，这时，可采用主吸水井3水泵调速，减小输水量，造成主吸水井3壅水，让部分水量首先越过低堰二7进入辅吸水井4，迅速提高辅吸水井4水位，待辅吸水井4备用泵启动后，调速恢复主吸水井3水泵转速。1台水泵突然事故，又正赶上辅吸水井4低水位，两个最不利事件迭加，属于小概率事件，即使发生了也不予理睬，其供水保证率也能达到97％以上。
本发明与现有技术相比，减少了进入清水池2的水量，由现有进入清水池2水量的100％减少至10％～20％，节约了能源，根据《室外给水设计规范》，清水池2调蓄容量按水厂最高日设计水量的10％～20％确定，新工艺需进入清水池2进行调蓄的水量只占产水量Q0的10％～20％，也就是说进入清水池2跌落而浪费能量的只有10％～20％的Q0水量，比现有清水池2全部Q0进入减少了80％～90％，因此，新工艺清水池2节能。以一个无流程落差的50万m3/d水厂为例，清水池2高低水位差5m为例，平均跌落2.5m，按调蓄水量的20％计算，则理论上每年可节电约87万kWh，按每度电综合电价0.8元计，则每年可节省电费约70万元，北京市每年用水量约为250万m3/d，如果都采用这种新工艺，则每年可节省电费350万元，全国像北京市这种供水规模的城市约有三、四十座，还有供水规模小一些的其它中、小城市如果在今后的新建、改扩建中都采用这种新工艺，那每年可节省的电费可达到数亿元。如果是有流程落差的水厂采用这种新工艺，则能量节约更可观。另外，主吸水井3接纳和输送80％～90％的水量，单台水泵大，效率高，主吸水井3水位不像现有吸水井那样，随着清水池2水位上下变动，而是一天24小时基本恒定，吸水井水力条件好，能提高水泵效率而节能；加氯接触池1水位稳定，接触时间基本恒定，提高了加氯效果和余氯检测的准确性；实现高水位自灌启动，减小泵房埋深，改善了泵房的通风条件，改善了电机的散热条件，提高了运行管理人员的舒适度，降低泵房投资，以一个50万m3/d水厂为例，减小泵房埋深可降低工程投资约600万元，如果在今后的新建、改扩建中都采用这种新工艺，节约的投资也很可观。
Claims (8)
1.一种清水池吸水井系统，其特征在于：包括加氯接触池(1)、清水池(2)、主吸水井(3)、辅吸水井(4)、防倒流装置(8)、调流阀(9)、水泵吸水管(10)、出水井(11)；
所述加氯接触池(1)通过设置的高堰(5)与所述清水池(2)连通，所述加氯接触池(1)通过设置的低堰一(6)的上方与所述出水井(11)连通，所述出水井(11)与所述主吸水井(3)通过管道连通并通过所述调流阀(9)调节流量，所述主吸水井(3)通过低堰二(7)与所述辅吸水井(4)连通，所述高堰(5)、低堰一(6)、低堰二(7)依次由高向低设置；所述清水池(2)通过所述防倒流装置(8)与所述辅吸水井(4)连通为所述辅吸水井(4)供水，所述主吸水井(3)、辅吸水井(4)分别外接多个所述水泵吸水管(10)为城市供水。
2.如权利要求1所述的一种清水池吸水井系统，其特征在于，所述加氯接触池(1)的设计水位比所述高堰(5)的堰顶低0.2m～0.3m；所述主吸水井(3)的设计水位比所述加氯接触池(1)的水位低0.2m～0.3m。
3.如权利要求1所述的一种清水池吸水井系统，其特征在于，所述加氯接触池(1)与所述清水池(2)的最高水位均低于所述高堰(5)的堰顶高程0.2m～0.3m。
4.如权利要求1所述的一种清水池吸水井系统，其特征在于，所述加氯接触池(1)、清水池(2)、出水井(11)组成清水池单元组，至少对称设置两组；所述主吸水井(3)、辅吸水井(4)组成吸水井单元组，至少对称设置两组；两组所述主吸水井(3)用管道连通并设置所述截止阀(12)，两组所述辅吸水井(4)用管道连通并设置所述截止阀(12)。
5.如权利要求4所述的一种清水池吸水井系统，其特征在于，两组所述清水池单元组并排设置，两组所述吸水井单元组并排设置，所述清水池单元组、吸水井单元组水平截面的分布结构均为矩形，所述加氯接触池(1)、出水井(11)同在内侧，所述清水池(2)在外侧；两组所述吸水井单元组并排设置并衔接，所述主吸水井(3)在内侧、辅吸水井(4)在外侧，所述出水井(11)临近所述主吸水井(3)设置。
6.权利要求1所述的一种清水池吸水井系统的使用方法，其特征在于:
当水厂产出的水Q0大于城市用水Q时，水厂产水量Q0进入所述加氯接触池(1)中加氯接触后通过所述低堰一(6)进入所述出水井(11)，所述出水井(11)中的水通过所述调流阀(9)进入所述主吸水井(3)，所述主吸水井(3)壅水，所述主吸水井(3)上游的所述加氯接触池(1)也壅水，当所述加氯接触池(1)的壅水水位超过所述低堰二(7)堰顶高程时，所述主吸水井(3)中的富余水量(Q0-Q)首先翻越所述低堰二(7)进入所述辅吸水井(4)，所述主吸水井(3)、辅吸水井(4)通过所述低堰二(7)连通并同处于高水位；当所述加氯接触池(1)中的壅水水位超过所述高堰(5)堰顶高程时，所述加氯接触池(1)中的水翻越所述高堰(5)进入所述清水池(2)中存储；
当水厂产出的水Q0小于城市用水Q时，水厂产出的水Q0全部通过所述低堰一(6)进入所述出水井(11)，所述出水井(11)中的水通过所述调流阀(9)及相应管道进入所述主吸水井(3)的进水量，优先满足城市用水，所述辅吸水井(4)中不足的水量由存储在所述清水池(2)中的水控制补水，此时段所述加氯接触池(1)的设计水位和所述清水池(2)的最高水位均比所述高堰(5)的堰顶高程低0.2m～0.3m，所述加氯接触池(1)通过所述高堰(5)进入所述清水池(2)的水流量为零；所述主吸水井(3)的设计水位比所述加氯接触池(1)的水位低0.2m～0.3m。
7.如权利要求6所述的一种清水池吸水井系统的使用方法，其特征在于，所述加氯接触池(1)进入所述清水池(2)与所述主吸水井(3)的流量比例通过所述调流阀(9)调节。
8.如权利要求6所述的一种清水池吸水井系统的使用方法，所述清水池(2)通过所述防倒流装置(8)防止所述辅吸水井(4)中的水倒流入所述清水池(2)中。
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