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        某污水處理再生利用項目管道工程設(shè)計

        2020-10-17 08:16:12賈躍東李中澤
        河南水利與南水北調(diào) 2020年8期
        關(guān)鍵詞:閥門工程

        賈躍東 周 曄 李中澤 李 霞

        (桐柏縣水利局)

        1 設(shè)計原則

        污水處理再生利用項目管道工程布置的原則:①管道應(yīng)選擇經(jīng)濟合理的線路。應(yīng)盡量做到線路短、起伏小、土石方工程量少、減少跨(穿)越障礙次數(shù)、避免沿途重大拆遷、少占農(nóng)田和不占農(nóng)田。②管道走向和位置應(yīng)符合地市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃要求,并盡可能沿現(xiàn)有道路或規(guī)劃道路敷設(shè),以利施工和維護。③管道布置應(yīng)減少與其它管道的交叉。④管道布置應(yīng)避免穿越毒物、生物性污染或腐蝕性地段,無法避開時應(yīng)采取防護措施。⑤在管道凸起點和平直段的必要位置上,應(yīng)設(shè)自動進(排)氣閥,以便及時排除管內(nèi)空氣,不使發(fā)生氣阻,以及在放空管道或發(fā)生水錘時引入空氣,防止管道產(chǎn)生負壓。⑥在管道低凹處應(yīng)設(shè)泄水閥,泄水閥應(yīng)直接接至河溝和低洼處,以便于管道檢修時的排空。⑦管道上的法蘭接口不宜直接埋在土中,應(yīng)設(shè)置在檢查井內(nèi)。在特殊情況下必須埋入土中時,應(yīng)采取保護措施,以免螺栓銹蝕,影響維修及縮短使用壽命。⑧管道布置中,應(yīng)盡量采用小角度轉(zhuǎn)折,并適當(dāng)加大制件彎頭的曲率半徑,改善管道內(nèi)水流狀態(tài),減少水頭損失。

        2 工程主要建設(shè)內(nèi)容及規(guī)模

        污水處理再生利用工程任務(wù)主要是收集利用污水處理廠中水為電廠供水,同時埋設(shè)污水管道將電廠污水輸送至湍東污水處理廠。

        工程主要建設(shè)內(nèi)容包括:建設(shè)容積0.80萬m3中水暫存池1座;總裝機1.58MW的提水泵站1座;埋設(shè)中水輸送管線4條總長1.28×104m(其中:1#中水上水管線長1.02×104m,采用? 1020×10 mm螺旋鋼管;2#湍東污水處理廠中水管線長673.87 m,采用?630×9 mm螺旋鋼管;3#某縣污水處理廠中水管長538.07 m,采用DN800 PE 管;4#西城污水處理廠中水管道長1.40×103m,采用?630×9 mm 螺旋鋼管);埋設(shè)電廠污水排放管線1 條,長1.07×104m,采用DN315PE管。

        3 管道工程設(shè)計

        3.1 管材比選

        污水處理再生利用工程根據(jù)工程經(jīng)驗,輸水管道工程選擇PVC-M管、螺旋鋼管、PE管進行比選。

        電廠污水管道由于管線鋪設(shè)長度長,跨越溝谷較多,為適應(yīng)復(fù)雜地形安裝要求,因此選用PE管道。

        污水處理再生利用工程新建中水暫存池,設(shè)置泵站提水至電廠,水壓強度較高,管道水錘壓力較大,且項目對工程安全運行要求較高,PVC-M管道抗壓能力相對較差,PVC-M管道、PE管道接口質(zhì)量與螺旋鋼管相比不易保證,螺旋鋼管雖然投資相對較高,但具有安全性高、抗水錘能力強的優(yōu)點,因此西城污水處理廠中水管道、湍東污水處理廠中水管道、中水上水管道選用螺旋鋼管。

        3.2 輸水管道壓力水頭復(fù)核

        總水頭損失0.50 m,末端水頭為5.26 m;湍東污水處理廠中水管道總水頭損失0.19 m,末端水頭為0.20 m;西城污水處理廠中水管道總水頭損失1.21 m,末端水頭為3.86 m;污水處理廠始端水頭按2.00 m 自由水頭考慮,則末端水頭分別為7.26、2.20 m和5.86 m;電廠污水管道總水頭損失24.99 m,末端水頭為18.21 m,電廠始端水頭按2m 自由水頭考慮,則末端水頭為20.21 m;可以滿足自流輸水要求。

        3.3 管道穿河工程

        經(jīng)核算,管道穿越湍河段10 a 一遇設(shè)計流量為2.36×103m3/s。河床的沖刷深度采用《堤防工程設(shè)計規(guī)范》(GB50286-2013)附錄D2.2公式計算,計算結(jié)果見表1。根據(jù)計算結(jié)果,管道穿越湍河處沖刷深度為1.35 m。為防止河道沖刷,某縣污水處理廠及城西污水處理廠中水管道穿越湍河處,管頂埋置深度距河床現(xiàn)狀最低點取2.00 m,管道外增加φ920×10.00 mm鋼套管防護。

        表1 河床沖刷深度計算表

        3.4 管道穿路

        污水處理再生利用工程管道在穿越南環(huán)路、方山路及老G312國道時,采用非開挖技術(shù)——頂管法施工,為防止管道上部荷載過大毀壞管道,穿越段管道采用鋼管作為套管來保護輸水管道。

        3.5 管道防腐

        污水處理再生利用工程采用的IPN8710防腐涂料,是一種有著化學(xué)惰性、耐酸、堿、鹽腐蝕且涂膜結(jié)構(gòu)致密,防水滲透性好,附著力強且堅韌豐滿的一種供水管道常用防腐涂料。環(huán)氧煤瀝青防腐蝕涂料由環(huán)氧與煤瀝青兩種主要成分組成,為高性能防腐涂料,涂層光滑、致密、堅硬,粘結(jié)力強,耐鹽堿、耐海水、耐土壤微生物腐蝕、抗植物根莖穿透性等均極好。涂料與玻璃纖維布復(fù)合使用,可增強防腐層的機械性能。螺旋鋼管的內(nèi)防腐采用IPN8710防腐,鋼管外防腐環(huán)氧酶漆一底兩面防腐。

        3.6 中水進暫存池調(diào)控技術(shù)措施

        污水處理再生利用工程由于電廠的運行時段和運行季節(jié)不同,需水量會有所變化。污水處理工程只是為電廠運行提供部分水量的,因此在管道接污水處理廠中水排放口設(shè)置蝶閥和逆止閥,以調(diào)控進入中水暫存池的水量。

        4 管道附件設(shè)計

        4.1 閘閥

        閘閥主要用于接通或截斷管道中的水,主要布置在泵房及閥門井內(nèi)。

        4.2 逆止閥

        逆止閥的特點是分兩階段關(guān)閉。當(dāng)突然停泵時,閥體先是快關(guān),然后是慢關(guān)??礻P(guān)段閥體關(guān)閉角度大,為全關(guān)的60.00%~80.00%,而時間較短,以限制水泵倒流量過大,使水泵不反轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)速小于允許值。慢關(guān)段閥體關(guān)閉角度小,但時間較長,其目的在于減少或消除水錘壓力的上升。在水泵出口處各裝設(shè)一個逆止閥。

        4.3 進、排氣閥

        進、排氣閥是一種用于防止停泵水錘或關(guān)閉閘閥過程中產(chǎn)生管道負壓的特殊閥門,裝設(shè)在管線凸起部分。當(dāng)管道內(nèi)壓力低于大氣壓時吸入空氣,而當(dāng)管道中壓力上升高于大氣壓時排出空氣。

        4.4 泄水閥

        泄水閥具有一定泄水能力,適合于泵站停泵水錘壓力變化過程的安全閥。主要用于防止升壓,在管道產(chǎn)生突然壓力升高的瞬間,迅速釋放一部分管道中的壓力水,以緩沖壓力上升,從而達到防止水錘的目的。

        4.5 伸縮接頭

        伸縮接頭主要為保障管道安全運行,具有以下作用:補償吸收管道軸向、橫向、角向熱變形;吸收設(shè)備振動,減少設(shè)備振動對管道的影響;吸收地震、地陷對管道的變形量。

        5 管道構(gòu)筑物設(shè)計

        5.1 鎮(zhèn)墩

        污水處理再生利用工程管道構(gòu)筑物鎮(zhèn)墩在管道的轉(zhuǎn)彎處,由于水流離心力、水壓及溫度變化等作用,有使管節(jié)拉裂、變形縫張開、管軸線變形等趨勢;對于斜坡上的管道有下滑的傾向。設(shè)置鎮(zhèn)墩后,這些不平衡力可由鎮(zhèn)墩承擔(dān),從而改善管道本身的受力狀況。本工程采用C20混凝土封閉式鎮(zhèn)墩,具體設(shè)計詳見圖冊。

        5.2 閥門井

        閥門井為了方便檢修作業(yè)與計量,本工程在輸水管道段設(shè)閥門井,閥門井采用混凝土砌矩形立式閥門井。管道沿線間隔150~200 m設(shè)閘閥井一座??筛鶕?jù)實際地形合理調(diào)整閥門井的布置。

        6 結(jié)語

        某污水處理項目在總體規(guī)劃設(shè)計下,合理布置輸水管線,滿足用戶對水量、水壓的要求,充分發(fā)揮工程效益。結(jié)合污水處理廠中水現(xiàn)狀,對區(qū)域供水規(guī)模進行論證,盡量考慮工程施工和投產(chǎn)運行以后日常維護方便,優(yōu)化操作控制,提高供水系統(tǒng)的安全可靠性。設(shè)計從總體經(jīng)濟利益出發(fā),貫徹國家節(jié)能減排的指導(dǎo)方針,結(jié)合工程具體情況,優(yōu)先考慮技術(shù)可行、性能價格比高的材料與設(shè)備,盡量做到投資省、能耗低、效益高、供水安全可靠。

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