在供水工藝中，濕式泵井(以下簡(jiǎn)稱泵井)是取用地表水常見的重要給水構(gòu)筑物,主要供集水和安裝機(jī)電設(shè)備之用。設(shè)計(jì)時(shí)，底部標(biāo)高需設(shè)置在水源最低枯水位數(shù)米以下，從而增加了泵井的深度,特別是河水水位變幅較大時(shí)。泵井深度的增大會(huì)增加施工難度和工程造價(jià)，因此，如何最大限度地有效利用泵井的深度(空間)，使泵井與給水處理、消毒工藝流程有機(jī)結(jié)合起來，設(shè)計(jì)出一種具有既可取水又可進(jìn)行水處理的給水構(gòu)筑物，并使其達(dá)到節(jié)約投資、降低成本、提高效率的目的，1993年—1994年在對(duì)廣州鐵路集團(tuán)公司懷化鐵路總公司石門水廠進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，對(duì)此進(jìn)行了有益的探索，取得了較好的效果。

1 技術(shù)改造方案的構(gòu)想

石門鐵路水廠因枯、洪水期水位高差達(dá)16m而于1983年建于洞庭湖水系的澧水河岸一高20m的陡坎上。該廠原采用水泥屯船取水，由于受地形限制，水廠初始設(shè)計(jì)時(shí)未考慮修建濾前處理構(gòu)筑物而采用無閥濾池一次凈化供水。因南方雨水較多，洪水期河水濁度又高(枯水期的 濁度一般為500 NTU，洪水期濁度可達(dá)2000～3000NTU)，造成無閥濾池因負(fù)荷過重、反沖洗周期短而不能正常使用，致使出廠水質(zhì)難以達(dá)到國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)。為了解決上述問題，在該水廠技術(shù)改造方案制定過程中，反復(fù)進(jìn)行了懸浮泥渣澄清沉淀池的模擬試驗(yàn)(經(jīng)過模擬試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水處理效果較理想)，并結(jié)合石門水廠所處地理位置，提出設(shè)計(jì)一座充分利用濕式泵井內(nèi)的空間，以井底為結(jié)構(gòu)承托，將懸浮泥渣澄清沉淀池置于泵井內(nèi)，使其成為具有混合、反應(yīng)、澄清、沉淀、消毒、機(jī)電設(shè)備安裝、集水、揚(yáng)水、值班、貯藥一體化功能的給水處理構(gòu)筑物，以達(dá)到節(jié)約投資、降低成本、提高效率和解決該水廠長(zhǎng)期水質(zhì)差等問題為目的的構(gòu)想(該技術(shù)成果1996年獲湖南省科技成果三等獎(jiǎng)，并在1998年獲國(guó)家科技成果完成者證書)。

2 設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)

在設(shè)計(jì)懸浮泥渣澄清沉淀池時(shí)，首先應(yīng)解決和克服水力循環(huán)懸浮澄清池普遍存在的問題：反應(yīng)時(shí)間短、混合不理想；耗電大(噴嘴流速最高達(dá)9m/s，水頭損失＞10m)；運(yùn)行不穩(wěn)定(水量及水溫變化而造成出水水質(zhì)不符合標(biāo)準(zhǔn))；單池出水量小、效率低。因此，設(shè)計(jì)中采取了以下相關(guān)技術(shù)參數(shù)，基本解決和克服了上述問題。
①充分利用河水面與泵井底部標(biāo)高間的高差條件，采用2根DN250mm虹吸管進(jìn)水，省去澄清池常規(guī)在進(jìn)水口處設(shè)噴嘴的裝置，達(dá)到了節(jié)約能耗目的(見圖1)。同時(shí)在虹吸下降管始端三通處，接駁安裝水封的重力投藥管，并與真空泵和真空保持裝置的抽氣管連通，以確保不間斷進(jìn)水。虹吸管進(jìn)水流速控制在0.6～1.2m/s，以防虹吸管內(nèi)發(fā)生積泥現(xiàn)象。
②混合過程。在虹吸下降管上端設(shè)置管道靜態(tài)混合器，河水與混凝劑在混合器內(nèi)進(jìn)行混合，其長(zhǎng)度為12m，混合時(shí)間近期30s，遠(yuǎn)期10s(設(shè)計(jì)考慮處理能力分近、遠(yuǎn)兩期)，其管徑由DN250mm擴(kuò)大至DN500mm，流速由1.02m/s漸變?yōu)?.13m/s。在混合器DN500 mm管內(nèi)每隔1m安裝錯(cuò)位半月?lián)跛宀⒖刂扑魉俣仍?.13～0.25m/s內(nèi)交替變化，使河水在變向流、變速流中與混凝劑充分劇烈混合，達(dá)到良好的混合效果。
③反應(yīng)過程。反應(yīng)在懸浮泥渣澄清沉淀池下部完成，混合后的河水順環(huán)形進(jìn)水管在池底沿 圓弧切線方向在反應(yīng)室旋轉(zhuǎn)上升，實(shí)現(xiàn)均勻布水和充分碰撞、結(jié)絨，達(dá)到良好的絮凝條件�？刂扑魉俣仍诔跏茧A段是清水區(qū)上升流速的8倍，終結(jié)階段為1倍(清水區(qū)上升流速近期～遠(yuǎn)期為1.8～2.5mm/s)。總停留時(shí)間近期控制為30min，遠(yuǎn)期為17min。

為保證處理過程中水質(zhì)穩(wěn)定，采取了以下技術(shù)措施：
① 在虹吸管上設(shè)置與液位控制設(shè)備連通的電動(dòng)控制閥，以控制濕式泵井內(nèi)的水面高度，確保懸浮泥渣層的相對(duì)穩(wěn)定，防止洪水期因水位上升較快而使懸浮泥渣層升至集水管口以上，影響出水質(zhì)量。
② 集泥斗位置與常規(guī)設(shè)計(jì)在池腰部不一樣，設(shè)于池底，便于集泥和機(jī)械排泥。集泥斗直徑小于反應(yīng)室，比環(huán)型進(jìn)水管底稍高，達(dá)到集泥斗外圍有適度泥渣，這些泥渣在切向進(jìn)水的攪動(dòng)下，泥渣濃度高，回流泥渣量也大，增強(qiáng)了處理低溫低濁水或澄清池長(zhǎng)時(shí)間停用后需人工造渣水的效果，適應(yīng)性強(qiáng)。
③ 集水管進(jìn)水口標(biāo)高控制在距清水面0.8m以下，防止抽水時(shí)集水管進(jìn)水?dāng)_動(dòng)懸浮泥渣層 而影響水質(zhì)。
④ 清水區(qū)上升流速控制在1.8(近期)～2.5(遠(yuǎn)期)mm/s效果較理想(是一般澄清池上升流速 的兩倍)，提高產(chǎn)水量達(dá)100%。
⑤ 一般懸浮、水力加速澄清池，在進(jìn)水溫度高于池內(nèi)水溫或部分池水面、池壁受到陽光強(qiáng)烈照射下，會(huì)出現(xiàn)清水區(qū)礬花上升翻池跑渣現(xiàn)象，影響出水水質(zhì)。而設(shè)置于濕式泵井內(nèi)的懸浮泥渣澄清沉淀池置于低于泵井外地面標(biāo)高的地下，池內(nèi)水在自然條件下一個(gè)時(shí)間段內(nèi)總是處在一個(gè)恒定溫度(該溫度隨室外溫度變化而略有變化)，為給水處理營(yíng)造了一個(gè)較理想的環(huán)境,克服了常見的因溫差而造成翻池跑渣的問題。

3 幾個(gè)應(yīng)注意的問題
① 因洪水期澧水河中原水含砂量高且雜草較多，設(shè)計(jì)中考慮在虹吸管取水頭部設(shè)置除草除 砂設(shè)備，確保防草除砂效果。進(jìn)水口平均流速控制在0.08m/s，除草斜板按60°角度斜向下游方向，以有效阻止雜草等漂浮物進(jìn)入。
② 濕式泵井采取沉井法施工到位。為達(dá)到泵井在0.2 MPa水壓下具有抗?jié)B性，防止洪水期大量滲水惡化水質(zhì)，施工中注意控制水泥標(biāo)號(hào)用量和爆破用藥量，同時(shí)增設(shè)底板濾鼓。
③ 合理選用凈水劑。原使用的是三氯化鐵和助凝劑骨膠，因貯存三氯化鐵結(jié)銹，骨膠因熱膠困難和大量起泡，且使用后池內(nèi)懸浮泥渣層厚度和濃度不夠理想，后改為使用聚合氯化鋁(PAC)，效果較好。

4 結(jié)語

懸浮泥渣澄清沉淀池在濕式泵井中的運(yùn)用，克服了傳統(tǒng)澄清池的缺點(diǎn)，具有占地少、投資少、效率高等優(yōu)點(diǎn)，可利用泵井內(nèi)空間將混合、反應(yīng)、澄清、沉淀、消毒、機(jī)電設(shè)備安裝、集水、揚(yáng)水、值班、貯藥等建成一體化水處理系統(tǒng)而便于管理，有良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益(通過幾年的運(yùn)行，出廠水質(zhì)合格率達(dá)99%以上)，可在中小型市鎮(zhèn)或企業(yè)水廠推廣使用。

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