某污水處理再生利用項(xiàng)目管道工程設(shè)計(jì)

賈躍東 周 曄 李中澤 李 霞

（桐柏縣水利局）

1 設(shè)計(jì)原則

污水處理再生利用項(xiàng)目管道工程布置的原則：①管道應(yīng)選擇經(jīng)濟(jì)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(hù)。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(shí)應(yīng)采取防護(hù)措施。⑤在管道凸起點(diǎn)和平直段的必要位置上，應(yīng)設(shè)自動(dòng)進(jìn)（排）氣閥，以便及時(shí)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(shí)引入空氣，防止管道產(chǎn)生負(fù)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(shí)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(shí)，應(yīng)采取保護(hù)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(shí)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(jī)1.58MW的提水泵站1座；埋設(shè)中水輸送管線4條總長(zhǎng)1.28×104m（其中：1#中水上水管線長(zhǎng)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(zhǎng)673.87 m，采用?630×9 mm螺旋鋼管；3#某縣污水處理廠中水管長(zhǎng)538.07 m，采用DN800 PE 管；4#西城污水處理廠中水管道長(zhǎng)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(zhǎng)1.07×104m，采用DN315PE管。

3 管道工程設(shè)計(jì)

3.1 管材比選

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

電廠污水管道由于管線鋪設(shè)長(zhǎng)度長(zhǎng)，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(qiáng)度較高，管道水錘壓力較大，且項(xiàng)目對(duì)工程安全運(yùn)行要求較高，PVC-M管道抗壓能力相對(duì)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(duì)較高，但具有安全性高、抗水錘能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，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(jì)流量為2.36×103m3/s。河床的沖刷深度采用《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-2013）附錄D2.2公式計(jì)算,計(jì)算結(jié)果見表1。根據(jù)計(jì)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(diǎn)取2.00 m，管道外增加φ920×10.00 mm鋼套管防護(hù)。

表1 河床沖刷深度計(jì)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(guó)道時(shí)，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(hù)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(qiáng)且堅(jiān)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(jiān)硬，粘結(jié)力強(qiáng)，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(qiáng)防腐層的機(jī)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(jìn)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(yùn)行時(shí)段和運(yùn)行季節(jié)不同，需水量會(huì)有所變化。污水處理工程只是為電廠運(yùn)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(jìn)入中水暫存池的水量。

4 管道附件設(shè)計(jì)

4.1 閘閥

閘閥主要用于接通或截?cái)喙艿乐械乃饕贾迷诒梅考伴y門井內(nèi)。

4.2 逆止閥

逆止閥的特點(diǎn)是分兩階段關(guān)閉。當(dāng)突然停泵時(shí)，閥體先是快關(guān)，然后是慢關(guān)。快關(guān)段閥體關(guān)閉角度大，為全關(guān)的60.00%～80.00%，而時(shí)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(shí)間較長(zhǎng)，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(gè)逆止閥。

4.3 進(jìn)、排氣閥

進(jìn)、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(fù)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(shí)吸入空氣，而當(dāng)管道中壓力上升高于大氣壓時(shí)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(dá)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(yùn)行，具有以下作用：補(bǔ)償吸收管道軸向、橫向、角向熱變形；吸收設(shè)備振動(dòng)，減少設(shè)備振動(dòng)對(duì)管道的影響；吸收地震、地陷對(duì)管道的變形量。

5 管道構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

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(shì)；對(duì)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(jì)詳見圖冊(cè)。

5.2 閥門井

閥門井為了方便檢修作業(yè)與計(jì)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。可根據(jù)實(shí)際地形合理調(diào)整閥門井的布置。

6 結(jié)語

某污水處理項(xiàng)目在總體規(guī)劃設(shè)計(jì)下，合理布置輸水管線，滿足用戶對(duì)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(duì)區(qū)域供水規(guī)模進(jìn)行論證,盡量考慮工程施工和投產(chǎn)運(yùn)行以后日常維護(hù)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(jì)從總體經(jīng)濟(jì)利益出發(fā)，貫徹國(guó)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(jià)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。