1.供水工程规划设计的基本要求
(1)任务
为经济合理、安全可靠地提供居民的生活和生产用水,为保障人民生命财产安全的消防用水,并满足不同用户对水量、水质、水压的要求。
(2)作用
集取天然的地表水或地下水,经过一定的处理,使之符合工业生产用水和居民生活饮用水的标准,并用经济合理的输配水方法输送到各种用户。
(3)内容
确定用水定额、用水总量、各单项工程设计水量;根据当地实际情况制定给水系统的组成;合理选择水源、确定取水位置及取水方式;选择水厂位置、水质处理方法;布置输水管道及给水管网、估算管径及泵站提升动力;进行给水系统方案比较、做好工程造价和年运行费、选定给水工程规划方案。
(4)用水类型
农村用水类型主要包括生活用水、生产用水、市政用水、消防用水、未预见用水等5种。
2.供水工程系统组成
供水系统按其工作过程大致可分为3个部分:取水工程、净水工程和输配水工程,并用水泵联系,组成一个供水系统。
(1)取水工程
选择水源和取水地点,建造适宜的取水构筑物,其主要任务是保证村镇取得足够水量和良好质量的原水。
(2)净水工程
指当原水水质不符合用户要求,对水质处理的净化构筑物,包括混合反应、沉淀或澄清、过滤消毒等。
(3)输配水工程
将足够的水量输送和分配到各用水地点,并保证足够水压和水量。为此需铺设输水管道、配水管网和建造泵站以及水塔、水池等调节建筑物。
图1-1 供水系统的组成形式
图1-1和图1-2所示是供水系统常用组成形式。
图1-2 简易给水系统
3.村镇用水量标准的确定
(1)生活用水量标准
每人每日的用水量称为生活用水量标准,它乘以村镇居民总数就是生活用水量,包括居住区居民生活饮用水、工业企业职工生活饮用水、洗浴用水以及镇区公共建筑用水等。生活饮用水水质应无色、透明、无嗅、无味、不含致病菌或病毒及有害健康物质,且应符合生活饮用水水质标准。生活饮用水管网上的最小水头应根据多数建筑物层数确定。由于条件不同和人民生活习惯等情况,故生活用水定额差异很大。
(2)生产用水量标准
生产用水量标准是指生产单位数量产品所消耗的水量。它包括冷却用水,如高炉和炼钢炉和冷凝器的用水;生产过程用水,如纺织厂和造纸厂的洗涤、净化、印染等用水;食品工业用水是食品原料之一;交通运输用水,如机车和船舶用水等。由于生产工艺过程的多样性和复杂性,生产用水对水质和水量要求的标准不一。在确定生产用水的各项指标时,应深入了解生产工艺过程,并参照厂矿实际用水量或有关规范、手册数据等,以确定其对水量、水质、水压的要求。
(3)消防用水
一般是从街道上消火栓和室内消火栓取水。此外,在有些建筑物中采用特殊消防措施,如自动喷水设备等。消防给水设备,由于不是经常工作,可与生活饮用给水系统合在一起考虑。对防火要求高的场所,如仓库或工厂,可设立专用的消防给水系统。
(4)变化系数
工业用水、生活用水和消防用水,其用水量是经常变化的,因此,在设计给水工程时,一般以最高日用水量来确定给水系统各项构筑物的规模。在1年中,最高日用水量与平均日用水量的比值,叫做日变化系数,即
日变化系数=最高日用水量/平均日用水量
村镇的日变化系数一般比城市大,可取用1.5~2.5。
实际用水的情况除了有最高日与平均日的区别外,在一天当中各小时中的用水量也是不一样的(当然,严格地讲,每小时之内的用水量也是变化着的,但是分析这种细微的变化并没有实用上的意义,因此可以假定1小时内的用水量是均匀的)。
在给水工程中,为了给确定管网流量和有关设备的选择提供依据,提出了时变化系数的概念,以计算最大的时用水量:
时变化系数=最高日最大时用水量/最高日平均时用水量
在规划中一般可取时变化系数为2.5~4.0。时变化系数与村镇规模、镇区中工业的配备、工作班制、作息时间的统一程度、人口组成等多种因素有关,一般来说,村镇规模小的取上限、规模大的取下限。
关于平均时用水量的计算,通常为日用水量按24h计的平均值。
(5)设计用水量估算
给水工程的设计水量是各项用水量的总和,它包括生活用水、工业用水、消防用水、水厂自用水、未预见水量等。现分别叙述如下。
1)生活用水量。
根据居住条件、生活习惯和卫生设备条件等因素,选取适当的最高日用水量标准,分别计算各类生活用水的最高日用水量并汇总。
2)工业用水量。
根据各工业生产的规模和产品的最高单位耗水量等,计算最高日工业用水量;企业有自备水源可以利用的则不再计入总的工业用水量中。
3)消防用水量。
按同一时间内的火灾次数、一次灭火的用水量、火灾延续时间(一般可取定2~3h)以及补水时间来计算。
4)水厂自用水量。
按前3项总和的5%~10%计算。
5)未预见水量。
按上述各项总和的10%~20%计算;消防用水量未计入总用水量时可取上限,反之则取下限。
上述几项的总和即为规划的给水工程设计水量。
4.水源选择及其保护
水源选择的任务是保证提供良好而足够的各种用水,选择水源时应从水质、水量、取水条件和基建投资等方面综合考虑。
供水水源可分为两大类:地下水水源和地表水水源。地下水水源包括潜水(无压地下水)、自流水(承压地下水)和泉水;地表水水源包括江河、湖泊和水库等水源。
大部分地区的地下水水质清澈、无色无味、水温稳定,而且不宜受环境的污染,但径流量较小,矿化度和硬度较高。地表水具有矿化度和硬度低、水量充足的特点,但大部分地区的地表水由于受地面各种因素的影响,用于生活饮用水一般需经过处理。
因此,在当地下水水量充沛的条件下,生活饮用水水源一般应优先选用地下水。
(1)水源选择原则
1)水量充足可靠。既要满足目前需要,又要适应发展要求,不仅丰水期,即使枯水期也能满足上述要求。这就需要在水源选择时对水源的水文和水文地质进行周密的调查研究,综合分析防止被一时的表面现象所迷惑。
2)水质良好。要求原水的感官性状良好,不含有害化学成分,卫生、安全。作为生活饮用水水源的水质,必须满足国家现行的《生活饮用水卫生标准》的规定。
3)考虑农业、水利、渔业的综合利用。选用水库、池塘或灌溉渠道中的水作为水源时,必须考虑不致影响农业、灌溉、渔业生产。
4)取水、净水、输水设施安全可靠,经济合理,有利于渠道布置。
5)水源位置应符合规划布局,卫生条件好,便于卫生防护。
6)注意地下水与地表水相结合,集中供水与分散供水相结合,近期与远期相结合。
水源选择对供水工程的建设是非常重要的一个环节。在选择中,既要掌握详细的第一手材料,又要认真细致地分析研究。同时应根据村镇近远期规划的要求,考虑取水工程的建设、使用、管理等情况,通过技术经济比较,确定合理的水源。此外,还应充分注意当地的地方病和群众用水习惯等实际情况。
(2)水源的卫生防护
水源是新农村发展以及居民点生存的命脉,水质的好坏直接影响到人民的健康。因此,水源的卫生防护是保护水资源的重要措施。
对集中式供水水源的卫生防护地带,其范围和保护措施,应符合下列要求。
1)地表水。
①取水点周围半径不小于100m的水域内,不得停靠船只、游泳、捕捞和从事一切可能污染水源的活动,并应设有明显的保护范围标志。
②河流取水点上游1000m至下游100m的水域内,不得排入工业废水和生活污水;其沿岸防护范围内,不得堆放废渣、设置有害化学物品的仓库或堆栈、设立装卸垃圾、粪便和有害物品的码头;沿岸农田不得使用工业废水或生活污水灌溉及施用有持久性和剧毒的农药,并不得从事放牧。
③供生活饮用的专用水库和湖泊,应根据具体情况,将整个水库湖泊及其沿岸列入防护范围,并应满足上述要求。
④在水厂生产区或单独设立泵站时,沉淀池和清水池外围不小于10m的范围内,不得设立生活居住建筑和修建禽兽畜饲养场、渗水厕所、渗水坑;不得堆放垃圾、粪便、废渣或铺设污水管道;要保持良好的卫生状况,在有条件的情况下,应充分绿化。
2)地下水。
①取水构筑物的防护范围,应根据水文地质条件、取水构筑物的形式和附近地区的卫生状况进行确定。其防护措施应按地表水水厂生产区的要求执行。
②在单井或井群的影响半径范围内,不得使用工业废水或生活污水灌溉及施用有持久性和剧毒的农药,不得修建渗水厕所、渗水坑、堆放废渣或铺设污水渠道,并不得从事破坏深层土的活动。
3)分散式水源。
水井周围20~30m的范围内不得设置渗水厕所、渗水坑、粪坑、垃圾堆和废渣堆等,并应建立必要的卫生制度。
5.给水管网布置
在新农村供水系统中,管网担负着输、配水任务。其基建投资一般要占供水工程总投资的50%~80%,因此在管网规划布置中必须力求经济合理。
(1)管网布置形式
供水管网是根据村镇地形、道路及其发展方向、用水量较大用户的位置、用户要求的水压、水源位置等因素进行布置。管网平面布置形式有树枝状和环状两种,也可两种混合使用。如图1-3、图1-4所示。
图1-3 树枝状管网
图1-4 环状管网
1)树枝状管网的配水干管和支管间布置如同树干和树枝的关系。其优点是管线短、构造简单、投资较省。其缺点是一处损坏,将使其下游各管段全部断水;管网有许多末端,有时会恶化水质等。对供水量不大,而且对不间断供水无严格要求的村镇采用较多。
2)环状管网干管之间用联络管互相接通,形成许多闭合环,每个管段都可以从两个方向供水,因此供水安全可靠,保证率高,但总造价较树枝状高。在供水中,对供水要求较高的村镇,应采用环状管网。
(2)管网线路选择
1)干管布置的主要方向与供水的主要流向一致,使干管通过两侧负荷较大的用水户,并以最短距离向最大用水户或水塔供水。
2)管线总长度应短,便于施工与维修,使管网造价及管理费用低。
3)要充分利用地形。输水管要优先考虑重力自流,减少经常动力费用,管网平差选用最佳方案。
4)施工与维修要方便,管线应尽量沿现有道路或规划道路敷设,避免穿越街道,平面位置应符合村镇建设规划要求。
1.用水量、水质和水压
(1)用水量
1)生活用水量可按照表1-1中所规定的用水规定额计算。
农村生活用水定额 表1-1
注:采用定时给水的时变化系数应取5.0~3.2。
2)乡镇工业用水量应依据有关行业、不同工艺的现行用水定额,也可按照表1-2的规定计算。
各类乡镇工业生产用水定额 表1-2
3)畜禽饲养用水量,可按表1-3计算。表1-3中的用水定额未包括卫生清扫用水。
主要畜禽饲养用水定额 表1-3
4)农业机械用水量,可按表1-4进行计算。
主要农业机械用水量 表1-4
5)公共建筑用水量应按现行的《建筑给水排水设计规范》的GB 50015规定执行,也可按生活用水量的8%~25%计算。
6)消防用水量应按现行的《村镇建筑设计防火规范》GBJ39的规定执行。允许短时间间断给水的集镇和村庄,在计算供水能力时,可不单列消防用水量,但供水能力必须高于消防用水量。设计配水管网时,应按规定设置消火栓。
7)未预见水量及管网漏失水量可按最高日用水量的15%~25%合并计算。
(2)水质
农村生活饮用水的水质,应按《农村实施<生活饮用水卫生标准>准则》中的规定执行。
农村实施《生活饮用水卫生标准》准则
全国爱卫会/卫生部 ( 1991 年 5 月 3 日)
1 总则
1.1 为保证居民生活饮用水水质符合安全卫生,逐步达到国家《生活饮用水卫生标准》的要求,保护人民的身体健康,促进农村改水事业的发展,特制定本准则。
1.2 本准则适用于广大农村居民点的集中式给水和分散式给水。
1.3 在新建或改建集中式给水时,对水源选择、水源防护和工程设计要符合本准则及有关标准、法令的要求,事先认真审查设计,事后组织竣工验收,经卫生行政部门同意后,方可投入使用。供水单位必须保证水质符合本准则的要求。
1.4 分散式给水的水源选择、水质鉴定、水源卫生防护和经常管理工作,由供水所在地的乡、镇政府委托当地有关单位管理。
2 水质分级评价准则和卫生要求
2.1 农村生活饮用水水质不得超过下表所规定的限值。
生活饮用水水质分级要求
注:一级:期望值;二级:允许值;三级:缺乏其他可选择水源时的放宽限值。
2.2 集中式给水除根据需要具备必要的净水设施外,必须进行消毒,保证正常运转,并建立健全管理制度和操作规程,以保证供水质量。
2.3 农村给水的水质应达到二级以上,但是,在特殊情况下,如水源选择和处理条件受限制的地区,容许按三级水质要求处理。
2.4 二级、三级水质要求主要是考虑某些地区由于经济、地理等因素所致的水源选择和处理条件受到限制的情况,对某些指标适当放宽了要求。但是,决不准以二、三级水的要求作为借口,放松对“三废”的排放要求,使污染水源、恶化水质的行为合法化。
3 水源选择、水源卫生防护及本准则未做明确规定的其他卫生要求,参照现行的《生活饮用水卫生标准》(GB5749)和《农村生活饮用水量卫生要求》(GB11730)有关规定执行。
4 水质检查:应参照现行《生活饮用水卫生标准》和《生活饮用水标准检验方法》(GB5750)中有关规定执行。
(3)水压
给水干管最不利点的最小服务水头,单层建筑可按5~10m计算,建筑每增加一层,水头应增加3.5m。
2.给水系统设计
(1)给水系统的分类与选择
1)农村给水系统可分为集中式给水系统与分散式给水系统两种,其中集中式给水工程按供水规模可分为表1-5中的五种类型,设计时应根据当地的村镇规划、地形、地质、水源、用水要求、经济条件、技术水平、电源条件,综合考虑进行方案比较后确定。
集中式给水工程类型划分 表1-5
2)集中式给水系统,设计时可根据当地情况,选择城市给水管网延伸给水系统,适度规模的全区域统一给水系统,多水源给水系统,分压式给水系统以及村级独立给水系统。
3)分散式给水系统,设计时可选择深井手动泵给水系统或雨水收集给水系统。
(2)常用给水系统工艺流程
1)以地下水为水源的集中式农村给水工艺流程系统。
①自流系统:
②抽升系统:
③铁、锰超标的给水系统:
④氟超标的给水系统:
2)以地表水为水源的集中式农村给水工艺流程系统。
①原水浑浊度长期不超过20度、瞬时不超过60度的地表水系统:
a.系统之一:
b.系统之二:
c.系统之三:
注:小型净水塔为压力滤池与截污合建的构筑物。
②原水浑浊度长期不超过500度,瞬时不超过1000度的地表水给水系统:
a.系统之一:
b.系统之二:
c.系统之三:
③原水浑浊度经常超过500度,瞬时超过5000度的地表水给水系统:
④微污染的地表水给水系统:
a.系统之一:
b.系统之二:
3)深井手动泵系统:有良好水质的地下水源地区,可选择此系统。
4)雨水收集系统:在缺水或苦咸水地区可选择此系统。
注:贮水池即水窖、水柜。
3.水源
(1)村镇给水水源选择
给水水源分为地下水和地表水两大类,水源要求见表1-6和表1-7。
地下水水源选择要求 表1-6
地表水水源选择要求 表1-7
(2)水源选择的一般顺序
1)地下水源为泉水、承压水(深层地下水)、潜水(浅层地下水);
2)地表水源为水库水、山溪水、湖泊水、河水;
3)便于开采的尚需适当处理方可饮用的地下水,如水中所含铁、锰、氟等化学成分超过生活饮用水水质标准的地下水;
4)需进行深度处理的地表水;
5)淡水资源匮乏地区,可修建雨水收集系统,直接收集雨水作为分散式给水水源。
(3)水源的卫生防护
1)农村生活饮用水的水源,应按照现行的有关标准中的规定,做好水源卫生防护。
2)地下水水源的卫生防护应符合下列规定:
①取水构筑物的卫生防护范围应根据水文地质条件、取水构筑物的型式和附近地区的卫生状况确定。在防护地带及水厂生产区应设置固定的标志,在水厂生产区外围10m范围内,不得设置生活居住区、禽畜饲养场、渗水厕所、渗水坑;不得堆放垃圾、粪便、废渣或铺设污水管道;并应保持良好的卫生状况。
②水源周围含水层的防护,在井的影响半径范围内,不得使用工业废水或生活污水灌溉和施用持久性或剧毒性的农药,不得修建渗水厕所、渗水坑、堆放废渣或铺设污水管道,不得从事破坏深层土壤的活动。粉砂含水层井的周围25~30m,砾砂含水层井的周围400~500m为防护区。
③分散式供水的水源周围20~30m范围内,不得设置厕所、渗水坑、粪坑、垃圾堆和废渣堆等污染源,并建立卫生检查制度。
3)地表水水源的卫生防护应符合下列规定:
①在取水点周围100m的水域内,严禁捕捞、停靠船只、游泳等任何活动,应设有明显的标志和严禁事项的告示牌。
②取水点上游1000m至下游100m的水域内,不得排放工业废水和生活污水;其沿岸防护范围内,不得堆放废渣,不得设立有害化学物品仓库、堆栈或装卸垃圾、粪便和有毒物品的码头,不得使用工业废水和生活污水灌溉农田及施用有持久性或剧毒的农药,不应从事放养畜禽等活动。
③供生活饮用的水库和湖泊,应视具体情况,将取水点周围部分水域或整个水域及沿岸划为卫生防护地带,其防护措施与上述要求相同。
④水厂生产区或单独设立的泵房、沉淀池和清水池外围距10m的范围内,不得设置生活居住区和修建禽畜饲养场、渗水厕所、渗水坑;不得堆放垃圾、粪便、废渣或铺设污水渠道。保持良好的卫生状况并注意绿化。
4.地下取水构筑物设计
(1)地下水取水构筑物设计要求
1)地下水取水构筑物的位置,应根据水文地质条件选择,并应符合下列规定:
①位于地质条件良好,不易受污染的富水地段;
②靠近主要用水地区;
③按照地下水流向,在村镇的上游地区;
④施工、运行和维修方便。
2)地下水取水构筑物型式与适用条件,应根据水文地质条件通过技术经济比较确定。
①管井:适用于厚度大于5m,其底板埋藏深度大于15m的含水层。井壁管管径宜为150~500mm,井深宜在200m以内。
②大口井:应就地取材,用砖、石等砌筑。适用于厚度5~10m,其底板埋藏深度小于20m的含水层。井径宜小于8m,井深为5~15m。
③渗渠:主要用于集取浅层地下水、河流渗透水和潜流水。适用于埋藏较浅(小于5m),厚度较薄(4~6m)的中砂、粗砂、砾石或卵石含水层。集水管渠断面宜按流速0.5~0.8m/s,充满度0.4计算,内径应不小于200mm;需进行清理的渗渠,渠底宽应不小于600mm。渗渠外侧应作反滤层。
④泉室:容积大小视泉水量和用水量确定,可按最高日用水量25%~50%计算。
⑤含水层有可靠补给条件、底板埋深小于30m,管井和大口井出水量不能满足要求时,可选择辐射井。
(2)地下水取水构筑物的设计
1)拟开采含水层应根据各含水层的岩性、透水性、水质、补给条件和设计取水量等确定。
2)构筑物深度应根据拟开采含水层的埋深、岩性、出水能力、枯水季节地下水位埋深及其近年来的下降情况、其他井的影响、施工工艺等因素综合确定。
3)进水结构应具有良好的过滤性能,进水能力大于设计取水量,结构坚固,抗腐蚀性强,且不易堵塞。
4)应有防止地面污水和非开采含水层水渗入的措施。
5)大口井、辐射井、渗渠和泉室,应有通气措施。
6)应有测量水位的条件和装置。
7)位于河道附近的地下水取水构筑物,应有防冲和防淹措施。
(3)管井设计
应符合《供水管井技术规范》(GB 50296)和《机井技术规范》(SL 256)的有关规定。
1)过滤器设计。
①过滤器类型,应根据开采含水层的岩性确定,可按表1-8选用。
管井过滤器类型选择 表1-8
注:d20为碎石土类含水层筛分样颗粒组成中,过筛重量累计为20%时的最大颗粒
②过滤器长度应根据可开采含水层的累计厚度、富水性、设计取水量等通过技术经济分析确定。可开采含水层累计厚度不超过30m时,过滤器长度可按含水层累计厚度取值。
③过滤器的进水能力,可按式(1-1)计算:
式中 Q g ——过滤器的进水能力,m 3 /s;
D g ——过滤器外径,填砾过滤器算至滤料外表面,非填砾过滤器算至过滤器外表面,m;
L g ——过滤器有效进水长度,可按过滤器长度的85%计算,m;
N ——过滤器进水面层的有效孔隙率,可按过滤器进水面层孔隙率的50%计算;
V g ——允许过滤器进水流速,可按表1-9取值,m/s。
允许过滤器进水流速 表1-9
④过滤器骨架管的穿孔形状、尺寸和排列方式,应根据管材强度和工工艺确定;孔隙率宜为15%~30%。
⑤缠丝过滤器的骨架管应有纵向垫筋,垫筋高度6~8mm,垫筋间距应保证缠丝距管壁2~4mm,垫筋两端设挡箍。缠丝材料应无毒、耐腐蚀、抗拉强度大和膨胀系数小。缠丝断面形状宜为梯形或三角形。缠丝孔隙尺寸应根据含水层的颗粒组成和均匀性确定,碎石土类含水层宜为d 20 ,砂土类含水层宜为d 50 缠丝面孔隙率,可按式(1-2)计算:
式中 P c ——缠丝面孔隙率;
d 1 ——垫筋直径或宽度,mm;
m 1 ——垫筋中心距离,mm;
d 2 ——缠丝直径或宽度,mm;
m 2 ——缠丝中心距离,mm。
注:d 50 为砂土类含水层筛分样颗粒组成中,过筛重量累计为50%时的最大颗粒直径。
⑥填砾过滤器的滤料厚度,应根据含水层岩性确定,可为75~150mm。滤料高度应超过过滤器的上端,滤料规格可按下列要求确定:
●砂土类含水层: D 50 =(6~8)d 50 ;
●碎石土类含水层:当d 20 <2mm时, D 50 =(6~8)d 20 ;
当d 20 ≥2mm时,可不填砾或充填10~20mm的填料;
●滤料的不均匀系数应小于2。
注:D 50 为滤料筛分样颗粒组成中,过筛重量累计为50%时的最大颗粒直径。
2)井孔直径。
应根据设计取水量、允许井壁进水流速、设计取水含水层厚度和埋深、过滤器类型、钻井工艺等通过技术经济分析确定。
①井孔直径应满足式(1-3)的要求:
式中 D k ——井孔直径,m;
Q ——设计取水量,m 3 /s;
L g ——过滤器长度,m;
V j ——允许井壁进水流速,m/s。
②允许井壁进水流速可按式(1-4)计算:
式中 K ——开采含水层的渗透系数,m/s。
③非填砾过滤器,井孔直径应大于井管外径100mm。
④填砾过滤器,取水含水层为中砂、粗砂时,井孔直径应大于井管外径200mm;取水含水层为粉砂、细砂时,井孔直径应大于井管外径300mm。
3)井管设计。
①开采段井管内径应与过滤器内径相同;下泵段井管内径应比选用的水泵最大外径大50mm;下泵段的深度,应根据干旱年枯水期的动水位埋深确定。
②管材,应根据井深、水质、管材强度和经济性比较确定;采用钢管时,壁厚不宜小于8mm。
③沉淀管长度,应根据拟开采含水层的岩性和井深确定,宜为2~10m。
4)井口周围应用不透水材料封闭,封闭深度不宜小于3m;室外管井井口应高出地面200mm。
5)对不良含水层和其他非开采含水层应封闭,封闭材料可为黏土球或水泥砂浆等;选用的隔水层,单层厚度不宜小于5m;封闭位置宜超过拟封闭含水层上、下各不小于5m。
6)自含有粉砂、细砂的含水层中取水,并直接向管网送水时,出水管道上宜设除砂过滤器。
7)Ⅰ~Ⅲ型规模的供水工程,宜设备用井;备用井数量,可按设计取水量的10%~20%确定。
(4)大口井设计
1)井径应根据设计取水量、施工条件和经济性比较确定。
2)井壁材料和厚度,应根据井深、井径、地质条件、施工工艺、当地材料和经济比较,通过受力计算确定:
①采用大开挖法施工的大口井,井壁厚度可按式(1-5)计算:
式中 δ ——井壁厚度,m;
D ——进水段井筒外径,m;
C 1 ——材料系数,砖、石井筒为0.10,混凝土井筒为0.06;
C 2 ——经验系数,砖砌井筒为0.10m,石砌井筒为0.18m,混凝土井筒为0.08~0.10m。
②采用沉井法施工的大口井,应在井筒下端设钢筋混凝土刃脚;刃脚外径应比井筒外径大100~200mm,刃脚高度可为1.2~1.5m。采用钢筋混凝土井筒,井径小于4m时,壁厚宜为350~400mm;井径大于4m时,壁厚宜为400~500mm。
3)进水方式,应根据水文地质条件确定,宜采用井底进水或井底、井壁同时进水。
4)井底进水结构。
①卵砾石含水层井底可不设反滤层,其他含水层井底应铺设3~5层凹弧形反滤层,每层厚200~300mm,弧底总厚度600~1500mm,刃脚处应比弧底加厚20%~30%。
②与含水层相邻的第一层反滤料的粒径,可按式(1-6)计算:
式中 D 1 ——与含水层相邻的第一层反滤料的粒径,mm;
d b ——含水层颗粒的计算粒径,当含水层为粉细砂时d b =d 40 ,为中砂时d b =d 30 ,为粗砂时d b =d 20 (d 40 、d 30 、d 20 分别为含水层颗粒过筛重量累计百分比为40%、30%、20%时的最大颗粒直径),mm。
③两相邻反滤层的粒径比,宜为2~4。
5)井壁进水结构。
①混凝土井壁宜采用直径为50~100mm的圆形进水孔,浆砌砖、石井壁宜采用矩形进水孔或插入短管进水;进水孔应交错布置,孔隙率宜为15%~20%;进水孔滤料宜分两层填充,总厚度与井壁厚度相同,滤料粒径应符合规定;
②在中砂、粗砂、卵砾石含水层中,进水段可采用无砂混凝土透水井壁或干砌砖(石),利用砌缝进水,但应满足结构强度要求。
6)井口,应高出地面500mm,并加盖;井口周围应设不透水的散水坡,宽度宜为1.5m;在透水土壤中,散水坡下面填厚度不小于1.5m的黏土层。
(5)辐射井设计
1)集水井井径,应根据辐射管施工工艺和施工设备尺寸确定,且不宜小于2.5m。
2)集水井井底,应比最低一层辐射管低1.0~2.0m。
3)集水井井筒,宜采用钢筋混凝土结构,壁厚和配筋应通过受力计算确定。采用沉井法施工时,可参照大口井设计的有关规定。采用漂浮下管法施工,壁厚可为150~200mm。
4)辐射管(孔)的布置,应根据水文地质条件确定。集取浅层地下水时,辐射管(孔)应均匀对称布置;含水层较厚或间有隔水层且设计取水量较大时,可设多层辐射管(孔);每层可布置6~8条。集取地表渗透水时,集水井应设在岸边,辐射管伸向河床或库床的良好含水层。
5)辐射管(孔)结构。
①粗砂、卵砾石含水层,辐射管宜采用预打孔眼的滤水钢管,外径90~150mm,长度10~15m,开孔率3%~8%,孔眼直径6~8mm;
②粉、细、中砂含水层,辐射管宜采用双螺纹无毒塑料滤水管,外径60~70mm,长度15~50m,开孔率1.4%~3.0%,并外包40~80目尼龙网套;
③黄土裂隙含水层中的辐射孔,可不安装滤水管,孔径可为120~150mm,长度80~120m。
(6)渗渠设计
1)集水管(渠),宜按非满流设计,流速为0.5~0.8m/s,充满度为0.5,纵坡不小于0.2%。
2)集水管(渠)的进水孔,应交错布置在设计过水断面以上,孔眼直径和密度应根据管(渠)的结构强度、设计取水量确定,孔眼流速不大于0.01m/s,孔眼净距不小于孔眼直径的2倍。
3)集水管(渠)外侧应设3~4层反滤层,每层厚200~300mm,总厚度不小于800mm。集取地表渗透水时,反滤层应根据地表水质情况适当加厚。与含水层相邻的反滤层滤料的粒径,可按[ D I =(6~8)d b ]计算;与集水管(渠)相邻反滤层滤料的粒径应大于进水孔眼直径;两相邻反滤层的滤料粒径比宜为2~4。
4)人工清理的集水管(渠),应在端部、转角和断面变化处设检查井,直线部分间距可为50m; 管(渠)内径(或短边长度)应不小于600mm。
5)集水井宜分为两格,一格为沉砂室,一格为清水室;容积可按最高日用水量的10%~20%确定。井上部设人孔和通风孔。
6)集取地下潜流的渗渠应与截潜流工程相配套;截潜流防渗体应嵌入相对隔水层,并有防止侧向绕渗措施。
(7)泉室
1)泉室应根据地形、泉水类型和补给条件进行布置,并有利于出水和集水,尽量不破坏原地质构造。
2)泉室容积应根据泉室功能、泉水流量和最高日用水量等条件确定。泉室与清水池合建时,泉室容积可按最高日用水量的25%~50%计算;与清水池分建时,可按最高日用水量的10%~15%计算。
3)布置在泉眼处的泉室,进水侧应设反滤层,其他侧应封闭。反滤层宜为3~4层,每层厚200~400mm,底部进水的上升泉总厚度不小于600mm;侧向进水的下降泉总厚度不小于1000mm。与泉眼相邻的反滤层滤料的粒径可按式[ D I =(6~8)d b ]计算,两相邻反滤层的粒径比宜为2~4。侧向进水的泉室,进水侧设齿墙;基础不透水。
4)泉室结构应有良好的防渗措施,并设顶盖、通气管、溢流管、排水管和检修孔。
5)泉室周围地面应有防冲和排水措施。
5.地表水取水构筑物设计
(1)地表水取水构筑物设计要求
1)地表水取水构筑物位置的选择,应根据下列要求,通过技术经济比较确定。
①位于水质较好的地带;
②靠近主流,有足够的水深,有稳定的河床岸边,有良好的工程地质条件;
③供生活饮用水的地表水取水构筑物的位置,应位于村、镇上游的清洁河段,并靠近主要用水地区。
2)地表水取水构筑物按其构造,可分为固定式(岸边式、河床式、斗槽式)和活动式(浮船式、缆车式)、低坝式及底栏栅式取水构筑物。
①岸边式取水:可用于潜水泵直接取水。凡河岸较陡,岸边具有足够水深,水位变化较小且地质条件较好的地方,均可采用水泵的吸水管与取水头部相连接,伸入河中即可取水,也可靠水泵吸水管直接取水。
②河床式取水:当河岸较平坦,枯水期主流离岸较远,岸边水深不足或水质不好,而江(河)心有足够水深或水质较好时,由取水头部、进水管与岸边水泵吸水管连接,从河床中取水。
③浮船式取水:当河流水位变化幅度大、枯水期水深大于1m;水深平稳、停泊条件较好且冬季无冰凌,可采用取水头部与水泵均装设在浮船上,组成浮船式取水构筑物,由水泵出水管向岸上供水。
④低坝式和底栏栅式取水:适用于从水深较浅的山溪中取水。其中,低坝式取水构筑物,适用于推移质不多的山区浅水河流;底栏栅式取水构筑物,适用于大颗粒推移质较多的山区浅水河流。
3)取水构筑物的设计最高水位,除日供水能力1000m 3 以下小型给水系统按50年一遇最高洪水位确定外,其余均应按100年一遇最高洪水位确定。
设计枯水位的保证率,须根据水源情况和供水重要性确定,应不小于90%。
4)取水头部设计要求。
①取水头部在河床中的位置:侧面进水孔下缘一般距河床底部的距离应不小于0.5m;顶部的进水孔,应高于河床底部1.0~1.5m。从湖泊水库取水,距离(湖)底,不应小于1.0m。
②进水孔流速:河床式取水头部进水孔流速,有冰凌时采用0.1~0.3m/s;无冰凌时,采用0.2~0.6m/s;岸边式取水头部进水孔流速,有冰凌时采用0.2~0.6m/s;无冰凌时采用0.4~1.0m/s。
③格栅间隙与孔口直径:格栅间隙应采用10~30mm,孔口直径应采用10~20mm,总开孔(隙)面积,可参照进水孔流速中的允许流速计算。
④进水管:农村给水工程中,当取水头部与水泵吸水管相连接时,进水管管径可按水泵吸水管流速计算。
6.给水系统设计规模
(1)一般规定
1)设计规模应根据供水范围内的最高日用水量(单位以m 3 /d表示)、供水范围、设计年限、用水人口及各种用水定额确定。
2)最高日用水量包括:最高日生活用水量、乡镇工业用水量、饲养畜禽最高日用水量、公共建筑最高日用水量、消防用水量、未预见水量、管网漏失量等。
3)设计年限可按15~20年计算。供水范围较大、经济条件较好、给水系统较为复杂的工程宜取高值。
4)用水人口为设计年限末的规划人口,应按下式计算:
式中 P ——设计用水人口总数(人);
P 0 ——现状人口总数(人);
a ——年人口自然增长率(%);
n ——设计年限(a);
P 1 ——设计年限内人口的机械增长数(人)。
5)消防水量,参照本章节相关内容执行。
6)未预见水量及管网漏失量,可按最高日生活用水量、乡镇工业用水量、饲养畜禽最高日用水量、公共建筑最高日用水量之和的15%~25%计算。
(2)设计流量
1)取水构筑物与取水泵房的设计流量,一般可按最高日工作时用水量计算。24h连续工作,则可按最高日平均时用水量计算,并应考虑以地表水为水源水厂的自用水量(宜按最高日用水量5%~10%计算);只经消毒即直接供水入配水管网的给水系统,则应按最高日最高时用水量计算。
2)净水厂中设置清水池,其净水构筑物设计流量,应按最高日工作时用水量计算;24h连续工作,应按最高日平均时用水量计算,均应考虑水厂自用水量。
3)净水厂在输水管终端,输水管的设计流量,可按最高日工作时用水量加水厂自用水量计算。净水厂在输水管网前端,管网设置前置水塔或高位水池时,输水管设计流量,可按最高日工作时用水量计算;无调节构筑物,直接向配水管网输水时,输水管设计流量,应按最高日最高时用水量计算。
4)配水泵房的设计流量。当管网中设有调节构筑物时,可按最高日工作时用水量计算;无调节构筑物时,应按最高日最高时用水量计算。
5)配水管网各管段的设计流量。
①管网中所有管段的沿线出流量之和应等于最高日最高时用水量。各管段的沿线出流量,可根据人均用水当量和各管段用水人口、用水大户的配水流量计算确定。人均用水当量可按式(1-8)计算:
式中 q ——人均用水当量, L /(h·人);
W ——村或镇的最高日用水量,m 3 /d;
W 1 ——企业、机关及学校等用水大户的用水量之和,m 3 /d;
K h ——时变化系数;
P ——村镇设计用水人口,人。
②树枝状管网的管段设计流量,可按其沿线出流量的50%加上其下游各管段沿线出流量计算。
③环状管网的管段设计流量,应通过管网平差计算确定。
6)不允许短时间间断供水的给水系统,以上各设计流量还应加上消防用水量。
7.输配水线路设计
(1)输水线路的选择
1)整个供水系统布局合理。
2)尽量缩短线路长度。
3)少拆迁、少占农田。
4)尽量满足管道地埋要求,避免急转弯、较大的起伏、穿越不良地质地段,减少穿越铁路、公路、河流等障碍物。
5)充分利用地形条件,优先采用重力流输水。
6)施工、运行和维护方便。
7)考虑近远期结合和分步实施的可能。
(2)输水管道布置
1)一般可按单管布置。长距离输水单管布置时,可适当增大调节构筑物的容积。规模较大的工程,宜按双管布置;双管布置时,应设连通管和检修阀,干管任何一段发生事故时仍能通过70%的设计流量。
2)在管道凸起点,应设自动进(排)气阀;长距离无凸起点的管段,每隔一定距离应设自动进(排)气阀。
3)在管道低凹处,应设排空阀。
4)向多个村镇输水时,分水点下游侧的干管和分水支管上应设检修阀;个别村(或镇)地势较高或较远,需分压供水时,应在适当位置设加压泵站。
5)重力流输水管道,地形高差超过60m并有富余水头时,应在适当位置设减压设施。
6)地埋管道在水平转弯、穿越铁路(或公路、河流)等障碍物处应设标志。
(3)配水管网选线和布置
1)管网应合理分布于整个用水区,线路尽量短,并符合村镇有关建设规划。
2)村庄及规模较小的镇,可布置成树枝状管网;规模较大的镇,有条件时,宜布置成环状或环、树结合的管网。
3)管线宜沿现有道路或规划道路路边布置。管道布置应避免穿越毒物、生物性污染或腐蚀性地段,无法避开时应采取防护措施。干管布置应以较短的距离引向用水大户。
4)在管道凸起点,应设自动进(排)气阀。树枝状管网的末稍,应设泄水阀。干管上应分段或分区设检修阀,各级支管上应在适宜位置设检修阀。
5)地形高差较大时,应根据供水水压要求和分压供水的需要在适宜的位置设加压泵站或减压设施。
6)应根据村镇具体情况,按GBJ16和GBJ39的有关要求设消火栓;消火栓应设在取水方便的醒目处。
7)集中供水点应设在取水方便处,寒冷地区有防冻措施。
8)测压表应设在水压最不利用户接管点处。
(4)水表设置
1)住宅的分户供水管上应设水表;单位或建筑物的引入管上应设水表;向多个村镇输水时,入村(或镇)的干管上应设水表。
2)应采用计量部门鉴定合格并发放生产许可证的水表。管道直径不超过50mm时,宜选用旋翼式水表;管道直径超过50mm时,宜选用螺翼式水表;水表的常用流量应略大于管道的设计流量。住宅的分户水表宜选用具有防滴漏措施的水表,且始动流量小于0.5L/h。
3)水表应装设在管理方便和不易破坏的地方。旋翼式水表和垂直螺翼式水表,应水平安装;水表前、后的直管段长度,应符合水表产品样本的规定,且不宜小于300mm;水表前应设检修阀,必要时水表后亦应设检修阀。
(5)村镇生活饮用水管网,不应与非生活饮用水管网、各单位自备生活饮用水供水系统连接。
(6)室外管道上的进(排)气阀、减压阀、消火栓、闸阀、蝶阀、泄水阀、排空阀、水表、测压表和法兰,应设置在井内,并有防冻、防淹措施。
(7)供水管材及其规格,应根据设计内径、设计内水压力、敷设方式、外部荷载、地形、地质、施工和材料供应等条件,通过结构计算和技术经济比较确定,并符合以下要求:
1)应符合卫生学要求,不污染水质;
2)应符合国家现行产品标准要求;
3)管道的设计内水压力,可按表1-10确定;选用管材的公称压力应不小于设计内水压力。
不同管材的设计内水压力(单位:MPa) 表1-10
注1:塑料管包括聚乙烯管、硬聚氯乙烯管、聚丙烯管等;铸铁管包括普通灰口铸铁管、球墨铸铁管等;混凝土管包括钢筋混凝土管、预应力混凝土管等。
2:最大工作压力应根据工作时的最大动水压力和不输水时的最大静水压力确定。
4)管道结构设计应符合《给水排水工程管道结构设计规范》(GB 50332)的规定。
5)地埋管道,应优先考虑选用符合卫生要求的给水塑料管,通过技术经济比较确定。选用PE或UPVC给水塑料管时,PE管应符合《给水用聚乙烯(PE)管材》(GB/T 13663)的要求,UPVC管应符合《给水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材》(GB/T 1002.1)的要求。
6)明设管道,应选用金属管或混凝土管,不应选用塑料管。
7)采用钢管时,应进行内外防腐处理,内防腐不得采用有毒材料;壁厚应根据计算需要的壁厚另加不小于2mm的腐蚀厚度。
(8)输水管(渠)设计流量
1)水源到水厂的输水管(渠)设计流量,应按最高日工作时平均取水量确定。
2)水厂到配水管网的输水管,向高位水池或水塔输水时,设计流量应按最高日工作时用水量确定;向无调节构筑物的配水管网输水时,设计流量应按最高日最高时用水量确定。
(9)配水管网各管段的设计流量可参照本章节相关内容规定。
(10)输配水管道的设计流速,宜采用经济流速;输送浑水的管道,设计流速宜不小于0.6m/s。
(11)管道设计内径,应根据设计流量和设计流速确定;设置消火栓的管道内径,不应小于100mm。
(12)管道水头损失计算,应包括沿程水头损失和局部水头损失:
1)沿程水头损失,可按式(1-9)计算:
式中 h 1 ——沿程水头损失,m;
L ——计算管段的长度,m;
( i )——单位管长水头损失,m/m。
2)UPVC、PE等塑料管的单位管长水头损失,可按式(1-10)计算:
式中 Q ——管段流量,m 3 /s;
d ——管道内径,m。
3)钢管、铸铁管的单位管长水头损失,可按式(1-11)和式(1-12)计算:
式中 υ ——管内流速,m/s;
d ——管道内径,m。
4)混凝土管、钢筋混凝土管的单位管长水头损失,可按式(1-13)计算:
式中 Q ——管段流量,m 3 /s;
d ——管道内径,m;
n ——粗糙系数,根据管道内壁光滑程度确定,可为0.013~0.014。
5)输水管和配水管网的局部水头损失,可按其沿程水头损失的5%~10%计算。
(13)环状管网水力计算时,水头损失闭合差绝对值,小环应小于0.5m,大环应小于1.0m。
(14)输配水管道应地埋。管道埋设符合以下要求:
1)管顶覆土应根据冰冻情况、外部荷载、管材强度、与其他管道交叉等因素确定。非冰冻地区,管顶覆土宜不小于0.7m,在松散岩基上埋设时,管顶覆土应不小于0.5m;寒冷地区,管顶应埋设于冻深线以下;穿越道路、农田或沿道路铺设时,管顶覆土宜不小于1.0m。
2)管道一般应埋设在未经扰动的原状土层上;管道周围200mm范围内应用细土回填;回填土的压实系数应不小于90%。在岩基上埋设管道时,应铺设砂垫层;在承载力达不到设计要求的软地基上埋设管道时,应进行基础处理。
3)当供水管与污水管交叉时,供水管应布置在上面,且不应接口重叠;若供水管敷设在下面,应采用钢管或设钢套管,套管伸出交叉管的长度每边应不小于3m,套管两端应采用防水材料封闭。
4)供水管道与建筑物、铁路和其他管道的水平净距,应根据建筑物基础结构、路面种类、管道埋深、内水工作压力、管径、管道上附属构筑物大小、卫生安全、施工和管理等条件确定。与建筑物基础的水平净距应大于3.0m;与围墙基础的水平净距大于1.5m;与铁路路堤坡脚的水平净距应大于5.0m;与电力电缆、通信及照明线杆的水平净距应大于1.0m;与高压电杆支座的水平净距应大于3.0m;与污水管、煤气管的水平净距应大于1.5m。
(15)露天管道应有调节管道伸缩的设施,冰冻地区尚应采取保温等防冻措施。
(16)穿越河流、沟谷、陡坡等易受洪水或雨水冲刷地段的管道,应采取必要的保护措施。
(17)承插式管道在垂直或水平方向转弯处支墩的设置,应根据管径、转弯角度、设计内水压力和接口摩擦力等因素通过计算确定。
(18)采用明渠输送原水时,应有可靠的防渗和水质保护措施。
8.调节构筑物设计
(1)农村水厂采用的调节构筑物有清水池、高位水池、水塔、气压水罐。
(2)清水池的有效容积,应根据产水曲线、配水曲线、自用水量及消防储备水量等确定,并应满足消毒所须接触时间的要求。在缺乏上述资料情况下,可按水厂最高日设计水量的20%~30%计算。
1)清水池可设计成圆形、矩形、材料为砖石结构或钢筋混凝土结构。个数或分格数不得少于2个。
2)清水池配管。
①进水管管径按最高日工作时用水量计算,管口应在池内平均水位以下。
②出水管应按最高日最高时用水量计算。可用水泵吸水管直接弯入池底集水坑吸水。
③溢流管管径应与进水管相同,管端为喇叭口并与池内最高水位持平,池外管口应设网罩。
④排水管管径不得小于100mm,管底应与集水坑底持平。
⑤池顶应设通风孔和人孔,通风孔直径不宜小于200mm,出口高度应高于覆土厚度0.7m,人孔直径不小于700mm。
(3)高位水池的有效容积,应根据配水曲线与用水曲线确定,当上述资料缺乏时,宜按最高日用水量的25%~40%设计。对于经常停电地区,则可适当放大,可按最高日用水量的50%~100%设计。
1)池内水深为2.5~4.0m;
2)分格数或个数不得小于2个;
3)北方地区应注意防冻;
4)池顶应安装避雷设施;
5)进水管管口位置在池内平均水位以下,出水管管口距集水坑底不小于0.3m;溢流管管端为喇叭口,管上不得安装阀门;排水管管径不小于100mm;管底应与集水坑底持平。
6)池顶应设通风孔和人孔,孔径与清水池有关规定相同,并应安装水位指示装置。
7)大容积水池应设置导流隔墙。
(4)水塔的有效容积应按最高日用水量的10%~15%设计,若用水塔水冲洗滤池,则应增加滤池中洗水量。
1)水塔中水柜可用钢筋混凝土或钢板建造,支座可用砖、石或钢筋混凝土砌筑;
2)进、出水管可分别设置,也可合用;竖管上需设伸缩接头;
3)溢流管、排水管可分别设置,也可合用,管径与进、出水管相同;
4)水柜中应设浮标水位计或水位自控装置;
5)塔顶应装避雷设施。
(5)气压水罐设计,应遵照以下规定:
1)气压水罐的总容积和罐内水的容积,应按下列公式计算:
式中 V ——空气和水的总容积(m 3 );
V x ——罐内水的容积(m 3 );
a b——罐内空气最小工作压力与最大工作压力比(以绝对压力计),宜采用0.65~0.85;
q b——水泵出水量(m 3 /h),当罐内为平均压力时,水泵出水量不应小于管网最大小时
流量的1.2倍;
n max ——水泵一小时内最多启动次数,宜采用6~8次;
C ——安全系数,宜采用1.5~2;
β ——容积附加系数,卧式水罐宜为1.25;立式水罐宜为1.10;隔膜式水罐宜为
1.05。
2)气压水罐最小工作压力,应按管网最不利处配水点所需水压计算确定。
式中 P 1 ——气压水罐最低工作压力(表压、MPa);
h 1 ——管网最高供水点相对于水源最低水位的位置水头(kPa);
h 2 ——水源最低水位至管网最高供水点的管路沿程阻力损失(kPa);
h 3 ——水源最低水位至管网最高供水点的管路局部阻力损失(kPa);
h 4 ——供水点卫生设备的流出水头或消防所需增加的压力(kPa)。
注:位置水头可近似地按几何高差(m)乘以10,单位以kPa计。
3)气压水罐应设安全阀、压力表、泄水管和密封人孔,水罐还应装设水位计。
4)气压水罐的水泵,应设自动开停装置。
5)气压水罐的设计单位和生产厂家,须分别持压力容器设计制造许可证。
9.水厂总体设计
(1)水厂厂址的选择,应按以下要求通过技术经济比较后确定:
1)给水系统布局合理;
2)符合村镇建设规划的要求;
3)不受洪水威胁;
4)有良好的工程地质条件;充分利用地形、减少土石方工程量;
5)少拆迁,不占或少占农田,并应留有发展的余地;
6)交通方便,靠近电源,并有较好的污水排除条件,良好的卫生环境;
7)当取水点靠近用水区时,水厂宜设在取水点处;当取水点远离用水区时,水厂应靠近用水区;
8)施工、运行和维护方便;
9)当不能满足上述条件时,应采用必要的防灾措施。
(2)水厂生产构筑物布置应符合下列要求:
1)高程布置时应充分利用原有地形坡度;
2)生产构筑物布置宜紧凑,但应满足构筑物和管线的施工要求,也可按组合式布置;
3)构筑物间的连接管道布置,应尽量缩短,防止迂回;
4)在地质条件变化较大的区域,构筑物应按工程地质情况布置;
5)构筑物宜采用平行布置,并考虑近远期的协调。
(3)水厂平面布置,应符合下列要求:
1)平面布置紧凑,构筑物间应便于操作管理和生产联系;
2)生产、辅助生产和生活福利设施应分开布置;
3)构筑物间尽量减少交叉;
4)加药间、絮凝池、沉淀池和滤池相互间的布置,宜通行方便;
5)絮凝池、沉淀池、澄清池排泥及滤池反冲洗水排除方便。
(4)水厂管道布置,应按以下原则:
1)应考虑分期建设的衔接与互换使用;
2)排水管宜采用重力流设计,必要时可设排水泵站;
3)尽量减少管道交叉,必要时绘制管线节点详图;
4)各类管线应设置必要的闸阀;
5)应设置必要的超越管;
6)水厂中生产构筑物的排水、排泥可合为一个系统,生活污水管道应另成体系,其排放口位置应符合水源卫生防护要求;
7)水厂自用水管线需来自二级泵房出水管,并自成体系;
8)构筑物间连接管道,宜采用金属管材。
(5)水厂附属建筑物的面积及组成,应根据水厂规模、工艺流程和经济条件确定。
1)水厂应考虑绿化。其占地面积视规模、场地、经济条件而定;
2)水厂内应根据需要设置滤料、管配件等露天堆放场;堆场应有5‰的排水坡度;
3)锅炉房、氯库防火设计应符合《村镇建筑设计防火规范》的要求。
(6)水厂应设置通向各构筑物和附属构筑物的通道,可按下列要求设计:
1)主干路应与厂外道路连接,单车道宽度为3.5m,并应有回转车道;
2)车行道转弯半径不宜小于6m;
3)人行道路宽度为1.5~2.0m;
4)水厂道路应考虑雨水的排除,纵坡宜采用1%~2%,最小纵坡为0.4%,山区或丘陵宜控制在6%~8%。
(7)水厂周围应设置围墙,其高度不宜小于2.5m。
10.水的净化设计
(1)基本要求
1)净水工艺、净水构筑物或净水器的选择,应根据原水水质设计规模,参照相似条件下水厂的运行经验,结合当地条件,通过技术经济比较确定。
①水源水质符合相关标准时,采取以下净水工艺:
——水质良好的地下水,可只进行消毒处理;
——原水浊度长期不超过20度、瞬间不超过60度时,可采用慢滤加消毒或接触过滤加消毒的净水工艺;
——原水浊度长期低于500度、瞬间不超过1000度时,可采用混凝沉淀(或澄清)、过滤加消毒的净水工艺;
——原水含沙量变化较大或浊度经常超过500度时,可在常规净水工艺前采取预沉措施;高浊度水应按《高浊度水给水设计规范》(CJJ40)的要求进行净化。
②限于条件,选用水质超标的水源时,采取以下净水工艺:
——微污染地表水可采用强化常规净水工艺,或在常规净水工艺前增加生物预处理或化学氧化处理,也可采用滤后深度处理;
——含藻水宜在常规净水工艺中增加气浮工艺,并符合《含藻水给水处理设计规范》(CJJ32)的要求;
——铁、锰超标的地下水应采用氧化、过滤、消毒的净水工艺;
——氟超标的地下水可采用活性氧化铝吸附、混凝沉淀或电渗析等净水工艺;
——苦咸水淡化可采用电渗析或反渗透等膜处理工艺。
③日供水规模>1000m 3 的工程宜采用净水构筑物,其中,日供水规模在1000m 3 ~5000m 3 的工程可采用组合式净水构筑物;日供水规模小于1000m 3 的工程可采用慢滤或净水装置。
2)净水构筑物或净水装置的生产能力应按供水规模加水厂自用水量、日工作时间确定。
3)净水构筑物应设排泥管、排空管、溢流管和压力冲洗设备等。
4)水厂运行过程中排放的废水和污泥应妥善处理,并符合环境保护和卫生防护要求;贫水地区,宜考虑滤池反冲洗水的回用。
5)净水工程设计应考虑任一构筑物或设备进行检修、清洗或停止工作时仍能满足供水要求。
6)净水构筑物上的主要通道应设防护栏杆,栏杆高度宜为1.0m。
7)在寒冷地区,净水构筑物和设备应有防冻措施。
8)与水接触的输配水设备、防护材料、化学处理剂、净水装置等,应符合卫生安全要求。
(2)自然沉淀
1)当原水浑浊度瞬时超过10000度,必须采用自然沉淀方式进行预沉。
2)当原水浑浊度经常超过500 度(瞬时超过5000度)或供水保证率较低时,也可将河水引入天然池塘或人工水池,进行自然沉淀并兼作贮水池。
3)自然沉淀池沉淀时间,与原水水质有关,可为8~12h。
4)自然沉淀池的有效水深宜为1.5~3.0m,保护高0.3m,底部存泥高度0.3~0.5m。
5)自然沉淀池面积,应按最高日用水量与有效水深计算。
(3)粗滤和慢滤
1)粗滤池构筑物型式,分为平流、竖流(上向流或下向流),选择时应根据地理位置,通过技术经济比较后确定。
2)竖流粗滤池宜采用二级粗滤串联,平流粗滤池通常由三个相连通的砾石室组成一体,并均与慢滤池串联。适用于净化原水浑浊度长期低于500度、瞬时不超过1000度的地表水。
3)竖流粗滤池的滤料宜选用砾石或卵石,按三层铺设,其粒径与厚度,应符合表1-11的规定。
竖流粗滤池滤料组成 表1-11
注:顺水流方向,粒径由大至小。
4)平流粗滤池的滤料,宜选用砾石或卵石,其粒径与池长,应符合表1-12的规定。
平流粗滤池滤料的组成与池长 表1-12
注:顺水流方向,粒径由大至小。
5)滤速宜为0.3~1.0m/h,原水浊度高时取低值。
6)竖流式粗滤池滤料表面以上水深为0.2~0.3m,保护高为0.2m。
7)竖流(上向流)粗滤池底部设有配水室、排水管和集水槽,闸阀宜采用快开蝶阀。
8)当原水浑浊度常年低于60度,可修建简易慢滤池,经加氯消毒后,即可用作生活饮用水。
9)慢滤池的设计参数选择,应根据原水水质按下列要求确定:
①滤料宜采用石英砂,粒径0.3~1.0mm,滤层厚度800~1200mm;
②承托层可为卵石或砾石,自上至下,分为五层,其粒径与厚度,应符合表1-13的规定:
慢滤池承托层组成 表1-13
③滤速宜为0.1~0.3m/h,原水浊度高时取低值;
④滤料表面以上水深为1.2~1.5m;
⑤滤池长宽比为1.25∶1~2.0∶1;
⑥滤池面积在10~15m 2 以内,可不设集水管,采用底沟集水,并以1%的坡度向集水坑倾斜。当滤地面积较大时,可设置穿孔集水管,管内流速,一般采用0.3~0.5m/s。
(4)凝聚剂和助凝剂的选择和投配
1)用于生活饮用水的凝聚剂或助凝剂,不得使净化后的水质对人体健康产生有害的影响。
2)凝聚剂和助凝剂品种的选择和用量,应根据当地或相似条件的水厂运行经验,或参照凝聚沉淀试验资料,通过技术经济比较后确定。
3)凝聚剂的投配方式宜采用湿投,凝聚剂的投加浓度,可采用1~5%。贮药池宜设两座,以便清洗轮换使用。
4)溶药池采用钢筋混凝土池体时,内壁需要进行防腐处理,也可选用符合塑料产品标准的硬质聚氯乙烯材料。
5)水厂采用的凝聚剂为硫酸铝、碱式氯化铝、三氯化铁、明矾与其他凝聚剂。当采用石灰作助凝剂时,应制成乳液投加。高浊度原水可用聚丙烯酰胺作助凝剂。
6)投药地点应优先选择在泵前投加,将凝聚剂加注在取水泵吸水管中或吸水管喇叭口处;当水泵距构筑物过远时,也可采用泵后投加,将凝聚剂加在水泵出水管或絮凝池进口处,应采取措施,保证快速混合。在水泵出水管处加药,须设加压投药设备,可采用水射器或计量泵投加。
7)输送与投加凝聚剂的管道及配件,必须耐腐蚀,对人体无害。
8)投药时应设计量装置,以控制药量,确保净化效果的稳定性。计量装置可采用孔板流量计、转子流量计、浮杯、苗咀与计量泵等。
9)加药间宜设在投药点附近,并与药剂仓库毗邻。加药间的地坪应有排水坡度。
10)加药间应设有冲洗、排污、通风设施。
11)药剂仓库的固定储备量,应根据当地药剂供应、运输等条件确定,可按最大投药量的15~30d用量考虑。
(5)混合
1)混合方式的选择应根据采用的凝聚剂品种,使凝聚剂和水进行充分地快速混合。
2)混合方式可采用水泵混合、管道混合、机械混合等。
3)混合是原水与凝聚剂和助凝剂进行充分混合的过程,应满足以下要求:
①混合速度快,凝聚剂与原水应在10~30s时间内均匀混合;
②混合装置离起始净水构筑物距离应小于120m,混合后的原水在管道内停留时间不超过2min。
(6)絮凝
1)絮凝池型式的选择和絮凝时间,应根据原水水质和相似条件水厂的运行经验确定,或通过试验确定,且宜与沉淀池合建。
2)设计隔板絮凝池,应符合下列要求:
①絮凝时间宜为20~30min;
②絮凝池流速应按由大渐小的变速设计,起始流速0.5~0.6m/s,终端流速0.1~0.2m/s;
③隔板间净距宜大于0.5m;
④隔板转弯处的过水断面积应为廊道过水断面的1.2~1.5倍;
⑤池底呈锥形,倾角不小于45°,池底应设排泥管和放空管;
⑥絮凝池超高宜为0.3m。
3)设计折板絮凝池时,应符合下列要求:
①絮凝时间宜为6~15min;
②絮凝过程中的速度应逐段降低,分段数不宜小于三段,各段流速可分别为:
第一段:0.25~0.35m/s;第二段:0.15~0.25m/s;第三段:0.10~0.15m/s;
③折板夹角宜为90~120°,第一、二段折板夹角宜采用90°;
④折板宽度采用0.5m,折板长度为0.8~1.0m。
4)设计穿孔旋流絮凝池时,应符合下列要求:
①絮凝时间宜为15~25min;
②絮凝池孔口流速,应按由大到小的渐变流速设计,起始端流速宜为0.6~1.0m/s,末端流速宜为0.2~0.3m/s;
③每格孔口应作上下对角交叉布置;
④每组絮凝池分格数宜为6~12格。
5)设计波纹板絮凝池时,应符合下列要求。
①絮凝时间宜为5~8min;
②絮凝过程中的速度应逐段降低,宜采用三段,各段的间距和流速分别为:
第一段时距为100mm,流速0.12~0.18m/s;第二段时距为150mm,流速0.09~0.14m/s;第三段时距为200mm,流速0.08~0.12m/s;
③波纹板波长宜采用131mm;波高宜为33mm;
④波纹板按竖流设计,可采用平行波纹布置,也可采用相对波纹布置;
6)栅条、网格絮凝池的设计,应符合表1-14要求。
栅条、网格絮凝池的主要设计参数 表1-14
(7)澄清和沉淀
1)一般要求。
①澄清、沉淀均系通过投加凝聚剂后的凝聚澄清和凝聚沉淀;
②选择澄清池和沉淀池类型时,应根据原水水质、设计生产能力、净化后水质要求,并结合絮凝池结构型式、当地条件等因素,通过技术经济比较后确定;
③澄清池和沉淀池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于两个;
④设计澄清池和沉淀池时应考虑均匀的配水和集水,出水浑浊度应小于10度;
⑤澄清池沉泥浓缩区和沉淀池集泥区的容积,应根据进出水的悬浮物含量、处理水量、排泥周期和浓度等因素,通过计算确定。
2)水力循环澄清池。
①水力循环澄清池适用于浑浊度长期低于2000度,瞬时不超过5000度的原水。单池生产能力不宜大于7500m 3 /d,多与无阀滤池配套使用;
②水力循环澄清池泥渣回流量宜为进水量的2~4倍,原水浓度高时取下限;
③清水区的上升流速宜采用0.7~1.0mm/s,当原水为低温低浊时,上升流速应适当降低。清水区高度宜为2~3m,超高为0.3m;
④水力循环澄清池的第二絮凝室有效高度,宜采用3~4m;
⑤喷嘴直径与喉管直径之比可采用1∶3~1∶4;喷嘴流速宜采用6~9m/s,喷咀水头损失为2~5m,喉管流速为2.0~3.0m/s;
⑥第一絮凝室出口流速宜采用50~80mm/s;第二絮凝室进口流速宜采用40~50mm/s;
⑦水力循环澄清池总停留时间为1~1.5h,第一絮凝室为15~30s;第二絮凝室为80~100s。进水管流速一般要求1~2m/s;
⑧水力循环澄清池斜壁与水平面的夹角不应小于45°;
⑨为适应原水水质变化,应有专用设施调节喷嘴与喉管进口的间距。
3)机械搅拌澄清池。
①机械搅拌澄清池适用于浑浊度长期低于5000度的原水;
②机械搅拌澄清池清水区的上升流速,应按相似条件下的运行经验确定,一般可采用0.7~1.0mm/s,当处理低温低浊水可采用0.5~0.8mm/s;
③水在机械搅拌池中总停留时间可采用1.2~1.5h,第一絮凝室与第二絮凝室停留时间宜控制在20~30min;
④搅拌叶轮提升流量可为进水流量的3~5倍,叶轮直径可为第二絮凝室内径的70%~80%,并应设调整叶轮转速和开启度的装置;
⑤机械搅拌澄清池是否设置刮泥装置,应根据池径大小、底坡大小、进水悬浮物含量及其颗粒组成等因素确定。
4)平流沉淀池。
①平流沉淀池适用于进水浑浊度长期低于5000度,瞬时不超过10000度的原水;
②平流沉淀池的沉淀时间,应根据原水水质、水温等或参照相似条件水厂的运行经验确定,宜为2.0~4.0h;
③平流沉淀池的水平流速可采用10~20mm/s,水流应避免过多转折;
④平流沉淀池的有效水深,可采用2.5~3.5m。沉淀池每格宽度(或导流墙间距),宜为3~8m,最大不超过15m,长度与宽度之比不得小于4;长度与深度之比不得小于10;
⑤平流沉淀池宜采用穿孔墙配水和溢流堰集水,溢流率不宜大于20m 2 /(m·h);
⑥平流沉淀池的液面负荷率应符合表1-15的规定。
平流沉淀池液面负荷率 表1-15
5)竖流沉淀池。
①竖流沉淀池宜与絮凝池合建。池数不应小于2个;
②竖流式沉淀池直径不宜大于10m,有效水深应为3~5m,超高应为0.3~0.4m;
③竖流式沉淀池沉淀时间宜为1.5~3.0h;
④竖流式沉淀池进水管流速(带絮凝池)宜为1.0~1.2m,/s,上升流速宜为0.5~0.6mm/s,出水管流速宜为0.6m/s;
⑤竖流式沉淀池中心导流筒的高度应为沉淀池圆柱部分高度的8/10~9/10;
⑥竖流式沉淀池圆锥斜壁与水平夹角不宜小于45°,底部排泥管直径不应小于150mm。
6)异向流斜管沉淀池。
①异向流斜管沉淀池适用于浑浊度长期低于1000度的原水;
②斜管沉淀区液面负荷,应按相似条件下的运行经验确定,宜采用7.2~9.0m 3 /(m 2 ·h);
③斜管设计可采用下列数据:管内切圆直径为25~35mm;斜长为1.0m;倾角为60°;
④水在斜管内停留时间,宜为4~7min;
⑤斜管沉淀池的清水区高度不宜小于1.0m;底部配水区高度不宜小于1.5m。
(8)过滤
1)一般要求。
①供生活饮用水的过滤池出水水质,经消毒后,应符合《农村实施<生活饮用水卫生标准>准则》的要求;
②滤池型式的选择,应根据设计生产能力,原水水质和工艺流程的高程布置等因素,并结合当地条件,通过技术经济比较确定;
③滤料可采用石英砂、无烟煤等,其性能应符合相关的水处理滤料标准;
④快滤池、无阀滤池和压力滤池的个数及滤池面积,应根据生产规模和运行维护等条件通过技术经济比较确定,但个数不得少于两个;
⑤滤池的滤速及滤料组成,应符合表1-16的规定,滤池应按正常情况下的滤速设计,并以检修情况下的强制滤速校核;
滤池的滤速及滤料组成 表1-16
⑥滤池工作周期,宜采用12~24h;
⑦快滤池宜采用大阻力或中阻力配水系统。大阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为0.20%~0.28%;中阻力配水系统孔眼总面积与滤池面积之比为0.6%~0.8%;无阀滤池采用小阻力配水系统,其孔眼总面积与滤池面积之比为1.0%~1.5%。
⑧滤池反冲洗用水的冲洗强度与冲洗时间,宜按表1-17的规定设计:
水洗滤池的冲洗强度与冲洗时间(水温为20℃) 表1-17
⑨每个滤池应设取样装置。
2)接触滤池。
①接触滤池,适用于浑浊度长期低于20度,短期不超过60度的原水,滤速宜采用6~8m/h。
②滤池采用双层滤料,由石英砂和无烟煤组成:
——石英砂滤料:粒径d min =0.5mm,d max =1.0mm, K 80 ≤1.8;滤料厚度400~600mm;
——无烟煤滤料:粒径d min =1.2mm,d max =1.8mm, K 80 ≤1.5;滤料厚度400~600mm。
③滤池冲洗前的水头损失,宜采用2~2.5m,滤层表面以上的水深可为2m;
④滤池冲洗强度宜采用15~18L/(s·m 2 );冲洗时间6~9min,滤层膨胀率采用40%~50%。
3)压力滤池。
①压力滤池有关滤料级配、滤速、工作周期,可按水质要求参照过滤的一般要求;
②压力滤池可采用立式,当直径大于3m时,宜采用卧式;
③压力滤池冲洗强度采用15L/(s·m 2 ),冲洗时间为10min;
④压力滤池配水系统应采用小阻力方式,可用管式、滤头或格栅;
⑤压力滤池应设排气阀、人孔、排水阀和压力表。
4)重力式无阀滤池。
①每座滤池应设单独的进水系统,并有防止空气进入滤池的措施;
②滤速宜采用6~10m/h;
③无阀滤池按滤池内滤料,可分为单层滤料、双层滤料两种。原水或沉淀出水浊度常年在15度以内,宜采用单层石英砂滤料,原水或沉淀出水浊度经常超过20 度(短期不超过50度),可采用双层滤料滤池;
④无阀滤池冲洗前的水头损失,可采用1.5m;
⑤冲洗强度宜采用15L/(s·m 2 );冲洗时间5~6min;
⑥过滤室滤料表而以上的直壁高度,应等于冲洗时滤料的最大膨胀高度加上保护高度;
⑦无阀滤池冲洗水箱应位于滤池顶部,当冲洗水头不高时,可采用小阻力配水系统。常见的有平板孔式、格栅、滤头和豆石滤板;
⑧承托层的材料及组成与配水方式有关,各种组成形式可按表1-18选用;
⑨无阀滤池应用辅助虹吸措施,并没有调节冲洗强度和强制冲洗的装置。
5)普通快滤池。
承托层材料及组成 表1-18
①普通快滤池滤料为石英砂、无烟煤。单层石英砂滤池滤速宜采用8~10m/h;双层滤料滤池可为12~14m/h;
②普通快滤池的分格数,应根据技术经济比较确定,不得少于2个,可参考表1-19选用:
滤池的分格数 表1-19
③滤池个数少于5个时,宜采用单行排列;
④单个滤池面积大于50m 2 时,管廊中应设置中央集水渠;
⑤滤层厚度应不小于700mm,滤层以上的水深宜为1.5~2.0m,滤池超高宜采用0.3m。
⑥滤池工作周期宜为12~24h;滤池冲洗前的水头损失应不超过0.2m;
⑦配水系统干管始端流速为0.8~1.2m/s,支管始端流速为1.4~1.8m/s,孔眼流速为3.5~5m/s,孔眼直径约为9~12mm,在支管上应设两排,与垂线呈45°角向下交叉排列;
⑧承托层宜用卵石或砾石,其组成和厚度见表1-20。
承托层的组成和厚度 表1-20
(9)一体化净水器
1)一体化净水器是将絮凝、沉淀(澄清)、过滤工艺组合在一起的小型净水装置,净化能力为5~50m 3 /h。
2)一体化净水器适用于浑浊度长期低于500度,瞬时不超过1000度的地表水。
3)一体化净水器型式的选择,应根据原水水质、设计生产能力、净化后水质要求,结合当地条件,通过调研进行产品性能、净化效果、价格等比较后确定。
4)一体化净水器产品应符合现行行业标准。
(10)小型净水塔
1)小型净水塔是将压力式无阀滤池或单阀滤池、水泵、加药间、水塔合并建造的小型净水构筑物。
2)小型净水塔适用于浑浊度经常小于20度,短时小超过60度的原水。
3)小型净水塔中水柜有效容积应按最高日用水量的10~15%计算。考虑滤池反冲洗用水时,则宜按最高日用水量的15~25%设计。
4)小型净水塔确定总容积时,应考虑保护高度0.3m(超高)所占的容积。
5)小型净水塔的进、出水管管径应与供水管网起端管径相同,溢流管、排水管管径不应小于100mm。
(11)消毒
1)生活饮用水必须经过消毒,一般采用氯消毒(液氯、漂白粉、次氯酸钠)。
2)加氯点应根据原水水质,工艺流程和净化要求选定,滤后必须加氯,必要时也可在混凝沉淀前和滤后同时加氯。
当农村水厂取用地下水时,加氯点可设在泵前(水泵吸水管)、泵后(水泵出水管或依靠水射器)或池中(高位水池、泉室)。
3)氯的设计用量,应根据相似条件下的消毒经验,按最大用量确定。
氯与水的接触时间应不小于30min,出厂水游离余氯含量应不低于0.3mg/L,管网末端游离余氯含量应不低于0.05mg/L。
4)投加液氯时应采用加氯机,加氯机应具备投加量的指示仪和防止水倒灌氯瓶的措施,以真空加氯机为宜。
5)加氯间应尽量靠近投加点。加氯间应设有磅秤作为校核设备。加氯间内部管线,应敷设在沟槽内。
6)加氯间必须与其他工作间分开,必须设观察窗和直接通向外部外开的门。
7)加氯间及氯库外部应备有防毒面具、抢救材料和工具箱。在直通室外的墙的下方设有通风设施,照明和通风设备应另设室外开关。有条件时,应设氯吸收装置。
8)通向加氯间的压力给水管道,应保证连续供水,并应保持水压稳定。
9)当加氯间需采暖时,宜用暖气采暖,如用火炉取暖,火口宜设在室外。
10)氯库应设在水厂的下风口,与值班室、居住区应保持一定的安全距离。
11)消毒剂仓库的固定储备量应按当地供应、运输等条件确定,一般按最大用量的15~30d计算。
12)采用漂白粉消毒,其投加量应经过试验或依照相似条件运行经验确定。
13)漂白粉消毒须设溶药池和溶液池,溶液池宜设2个,池底坡度≥2‰,坡向排渣管、排渣管管径应不小于50mm,池底有15%的容积作为贮渣部分,顶部超高应大于0.15m,内壁应作防腐处理。
14)漂白粉的溶液池,其有效容积宜按一天所需投加的澄清液体积计算,上清液浓度以1%~2%为宜(每升水加10~20g漂白粉)。
15)投加消毒剂的管道及配件必须耐腐蚀,宜用无毒塑料管材。
16)使用次氯酸钠发生器时,其发生器应符合国家规定次氯酸钠发生器标准。
17)采用次氯酸钠溶液,其投加方式与漂白粉溶液投加方式相同。
11.地下水特殊净化和深度净化
(1)除铁和除锰
1)工艺流程的选择。
当地下水中铁、锰含量超过《农村实施<生活饮用水卫生标准>准则》的规定时,应考虑除铁除锰。地下水除铁除锰工艺流程的选择,应根据原水水质、净化后水质要求,以及相似条件水厂的运行经验或除铁、除锰试验,通过技术经济比较后确定。
①地下水除铁宜采用接触氧化法或曝气氧化法:
a.接触氧化法工艺:
b.曝气氧化法工艺:
②地下水除锰宜采用接触氧化法,其工艺流程应根据下列条件确定:
a.当原水含铁量低于2.0mg/L,含锰量低于1.5mg,/L时,可采用:
b.当原水含铁量或含锰量超过上述数据时,应通过试验确定工艺,必要时可采用:
③当除铁受硅酸盐影响时,应通过试验确定工艺,必要时可采用:
2)曝气装置。
①曝气装置的选择应根据原水水质及曝气程度的要求选定,可采用跌水、淋水、喷水、射流曝气、板条式曝气塔、接触式曝气塔等装置。
②采用跌水曝气装置,可采用1~3级跌水,每级跌水高度0.5~1.0mm,单宽流量20~50m 3 /(h·m),曝气后水中溶解氧应为2~5mg/L。
③采用淋水装置(穿孔管或莲蓬头)时,孔眼直径4~8mm,孔眼流速1.5~2.5m/s,开孔率为10%~20%,距池内水面安装高度为1.5~2.5m。每个莲蓬头的服务面积为1.0~1.5m 2 。
当采用穿孔管曝气装置时可单独设置,也可设于曝气塔上或跌水曝气池上。
④采用喷水装置时,每个喷嘴服务面积为1.5~2.5m 2 ;喷嘴口径为25~40mm,喷嘴处的工作压力应不低于0.07MPa。
⑤采用射流曝气装置时,设计应按下列要求:
喷嘴锥顶夹角宜取15~25°;喷嘴前端应有长为0.25d o 的圆柱段(d o 为喷嘴直径);混合管为圆柱管,管长为管径的4~6倍;喷嘴距混合管入口的距离为喷嘴直径d o 的1~3倍;空气吸入口,应位于喷嘴之后;扩散管的锥顶夹角为8~10°;工作水可采用全部、部分原水或其他压力水。
⑥采用板条式曝气塔时,板条层数可采用4~6层,层间净距400~600mm,淋水密度5~10m 3 /(h·m 2 )。
⑦采用接触式曝气塔时,塔中填料粒径采用30~50mm焦炭块或矿渣,填料层层数可为1~3层,每层填料厚300~400mm,层间净距不小于600mm,接触式曝气塔多用于含铁量不高于10mg/L的地下水。
⑧淋水装置、喷水装置、板条式曝气塔和接触式曝气塔的淋氯密度,可采用5~10m 3 /(h·m 2 )。淋水装置接触池容积,应按30~40min净化水量计算。接触式曝气塔底部集水池容积,应按15~20min净化水量计算。
⑨当跌水、淋水、喷水、板条式曝气塔、接触式曝气塔设置在室内时,应考虑通风设施。
3)除铁滤池。
①除铁滤池的滤料宜采用天然锰砂或石英砂等。
②除铁滤池滤料的粒径:石英砂一般为d min =0.5mm、d max =1.2mm;锰砂一般为d min =0.6mm;d max =1.2~2.0mm;厚度为800~1200mm,滤速为6~10m/h。
③除铁滤池工作周期为8~24h。
④除铁滤池宜采用大阻力配水系统,其承托层组成可按表1-21选用。
锰砂滤池承托层的组成 表1-21
⑤除铁滤池冲洗强度和冲洗时间可按表1-22采用。
除铁滤池冲洗强度、膨胀率、冲洗时间 表1-22
4)除锰滤池。
①除锰滤池的滤料可采用天然锰砂或石英砂等。
②采用两级过滤除锰滤池设计宜按下列规定:
——滤料粒径和厚度同除铁滤池的规定相同;
——滤速5~8m/h;
——冲洗强度:锰砂滤料:16~20L/(s·m 2 );石英砂滤料:12~14L/(s·m 2 );
——膨胀率:锰砂滤料:15%~25%石英砂滤料;27.5%~35%;
——冲洗时间为5~15min。
③单级过滤除锰滤池,可参照两级过滤除锰滤池的有关规定进行设计,滤速宜取5m/h,滤料层厚度宜取1200mm。
(2)除氟
1)一般要求。
①作为生活饮用水的地下水源,当含氟超过《农村实施<生活饮用水卫生标准>准则》的规定时,应考虑除氟。
②地下水除氟的工艺流程选择及构筑物的组成,应根据原水水质、净化后水质要求,除氟试验或参照相似水质的水厂运行经验,通过技术经济比较稳定。
③地下水除氟宜采用活性氧化铝吸附过滤法、混凝沉淀法。
2)活性氧化铝吸附过滤法。
①除氟采用活性氧化铝吸附过滤,滤料粒径不得大于2.5mm,一般宜采用0.45~1.50mm。
②除氟滤池滤料层厚度应按下列要求选用:
——当原水含氟量小于4mg/L时,滤料层厚度不得小于0.8~1.1m;
——当原水含氟量大于10mg/L时,滤料层厚度不得小于1.5m。
③除氟滤池承托层一般采用砂卵石,厚度采用400~700mm,其粒径级配一般自上而下从小到大分层铺设,宜按表1-23选用。
承托层粒径与厚度 表1-23
当布水方式采用缝隙式滤头时,应在滤料层下面铺设厚度150mm、粒径2~4mm石英砂作为承托层。
④除氟滤池滤速与运行方式可按下列要求:当原水pH值>7时,滤速为2~3m/h,宜采用间歇运行;当pH值<7时,滤速为6~10m/h,宜采用连续运行。
⑤除氟滤池当采用活性氧化铝吸附过滤时,活性氧化铝需再生。再生剂一般可采用硫酸钒、氢氧化钠。再生可分为反冲、再生、一次反冲和中和四个阶段。当采用硫酸铝再生时,可省去中和。再生阶段一般可采用下列数据:
——首次反冲的冲洗强度可采用12~30L/(m 2 ·s),冲洗时间10~1.5min,膨胀率30%~50%。
——再生液流向自上而下,当采用硫酸铝再生剂时,其再生液浓度为2%~3%,硫酸铝与除氟量之比为(60~80)∶1,流速为2~2.5m/h;当采用氢氧化钠再生时,再生液浓度为0.80%~0.85%,氢氧化钠与除氟量之比为(8~10)∶1,流速为3~5m/h。
——二次反冲的冲洗强度可采用3~5L/(m 2 ·s),冲洗时间2~3h。当采用硫酸铝作再生剂时,反冲后出水pH值≥6.5。
——当采用氢氧化钠再生剂时,二次反冲后滤料必须进行中和。中和液可采用1%~2%硫酸,pH值调至3.0,中和时间1~2h。出水pH值达8.5时,完成中和过程。
3)混凝沉淀法。
①混凝沉淀法适用于氟化物含量不超过4.0mg/L的原水。
②混凝沉淀法投加的凝聚剂一般采用三氯化铝、硫酸铝或碱式氯化铝。
③凝聚剂投加量应通过试验确定,为原水含氟量的10~20倍。
(3)深度净化
1)作为生活饮用水的水源,经一般的常规净化(混凝、沉淀、过滤)或接触过滤净化工艺,其无机或有机污染物含量超过《农村实施<生活饮用水卫生标准>准则》的规定时,应考虑水的深度净化。
2)深度净化工艺宜采用活性炭吸附。
3)活性炭吸附深度净化工艺,应根据原水水质、净化后水质要求、必须去除的污染物种类及含量,经活性炭吸附试验或参照水质相似的水厂运行经验,通过技术经济比较后确定。
4)粒状活性炭吸附滤池的设计,宜按下列要求:
①选用的粒状活性炭其性能应符合国家规定净水用活性炭的现行标准;
②进水浊度不宜大于5度;
③滤速6~8m/h;
④层厚1000~1200mm;
⑤配水系统宜选用小阻力的格网、尼龙网、孔板、穿孔管、滤料等;
⑥反冲洗强度采用13~15L/(s·m 2 ),冲洗时间5~7min。
⑦承托层应根据配水方式,按照快滤池有关规定设计。
(4)电渗析
1)含盐量小于15000mg/L的苦咸水淡化以及含氟量小于12mg/L的地下水除氟可采用电渗析。
2)电渗析淡化苦咸水、除氟的主要工艺流程应为:
3)进入电渗析器的原水应进行预处理,进入电渗析器的水质应符合表1-24的规定;铁锰不超标的地下水可采用砂滤器和精密过滤器进行预处理,地下水有异味时宜在电渗析器后设活性炭吸附装置。
电渗析器的进水水质要求 表1-24
4)进入电渗析器的水压不应大于0.3MPa。
5)电渗析器的出水含盐量宜为200~500mg/L,含氟量宜为0.5mg/L。
6)电渗析器的型号、流量、级、段和膜对数,应根据原水水质、出水水质要求和设计规模选择。
7)选择电渗析器主机时,离子交换膜、隔板、隔网及电极的材质应无毒;离子交换膜的选择透过率应大于90%,单张膜厚度公差应小于0.04mm,爆破强度应大于0.3MPa;隔板应耐酸厂碱。不受温度变化,厚度可采用0.5~2.0mm;隔网厚度和孔眼分布应均匀;电极应具有良好导电性能、机械强度、化学及电化学稳定性。
8)电渗析器应有频繁倒极装置。倒极装置应能在切换电极极性的同时改变浓淡水水流方向,可采用自动或手动倒极;倒极周期应根据原水水质及工作电流密度确定,频繁倒极周期宜为10~30min。
9)电渗析器的淡水流量应按处理水量确定;浓水流量可略低于淡水流量,但不应低于2/3的淡水流量;极水流量可为淡水流量的1/3~1/4。
10)电渗析器应采用可调的直流电源;变压器容量应为正常工作电流的2倍;控制台应满足整流、调压、倒极及电极指示等要求。
11)电渗析器的工作电压和电流应根据原水含盐量、含氟量及相应的去除率,或通过极限电流试验确定:
①隔板厚度为0.5~1.0mm时,膜对电压可采用0.3~1.0V/对;隔板厚度为1~2mm时,膜对电压可采用0.6~2.0V/对。
②原水含盐量在500~2000mg/L时,电流密度可采用1~5mA/cm 2 ;原水含盐量在2000~10000mg/L时,电流密度可采用5~20mA/cm 2 。
12)当除盐率下降5%时,应停机进行酸洗;采用频繁倒极装置时,酸洗周期应根据原水硬度和含盐量确定,可为3~4周;酸洗液宜采用工业盐酸,浓度宜为1.0%~1.5%。
13)水厂应配备氟离子测定仪或电导仪、浊度仪等检验仪器。
(5)消毒
1)生活饮用水应消毒。消毒剂可采用液氯、次氯酸钠、二氧化氯、漂白粉或漂粉精等,无配水管网的规模较小水厂可采用紫外线消毒。
2)消毒剂宜在滤后投加,原水中有机物和藻类较多时,可在混凝沉淀前和滤后分别投加。
3)消毒剂与水应充分混合,其接触时间不应小于30min。消毒剂投加点宜设在清水池或高位水池的进水口处;无水池时,可在泵前或泵后管道中投加。
4)消毒剂的最大用量应根据原水水质、管网长度和相似条件下的运行经验确定,使水中消毒剂残留量和有害副产物控制在允许范围内。采用氯消毒时,出厂水游离性余氯应不低于0.3mg/L,管网末梢水游离性余氯应不低于0.05mg/L。采用二氧化氯消毒时,出厂水二氧化氯余量应不低于0.1mg/L,管网末梢水二氧化氯余量应不低于0.02mg/L、亚氯酸盐含量应不超过0.8mg/L。
5)消毒剂投加系统应有控制投加量的措施和指示瞬时投加量的计量装置,必要时应考虑投加设备的备用,有条件时宜采用自动控制投加系统。
6)液氯应采用加氯机投加,并有防止水倒灌氯瓶的措施;加氯间应有校核氯量的磅秤。
7)采用次氯酸钠或二氧化氯消毒时,宜采用次氯酸钠发生器和二氧化氯发生器现场制备,发生器质量应符合现行行业标准。
8)漂白粉消毒应设溶解池和溶液池,用清水制成浓度为1%~2%的澄清液投加。
溶液池的有效容积应按1d所需投加的澄清液体积加沉渣体积计算,沉渣体积可为有效容积的15%;溶液池应设直径不小于50mm的排渣管,池底向排渣管的坡度应不小于2%,内壁应做防腐处理,顶部超高应大于150mm。
9)消毒剂投加间及其仓库的设计。
①应相互隔开和毗邻,并与其他工作间隔开;
②应设观察窗、直接通向外部的外开门和通风设施;
③内部管线宜敷设在沟槽内;
④照明和通风设备的开关应设在室外;
⑤通向消毒间的压力给水管道应保证连续供水,并保持水压稳定;
⑥采用液氯消毒时,室外应备有防毒面具、抢救材料和工具箱;室内宜设测定空气中氯气浓度的仪表和报警装置,必要时应设吸收装置;
⑦需采暖时,宜采用暖气采暖,散热片离开投加设备;如用火炉取暖,火口应设在室外。
10)投加消毒剂的管道及配件应采用无毒的耐腐蚀材料。
11)消毒剂仓库的固定储备量应根据当地供应、运输等条件,按15~30d的最大用量计算;其周转储备量应根据当地具体条件确定。
1.一般要求
(1)集中式供水工程宜通过招投标确定施工单位和监理单位;供水规模W<200m 3 /d的工程,条件不具备时,可由有类似工程经验的单位承担施工。
(2)施工前,应进行施工组织设计或编制施工方案,明确施工质量负责人和施工安全负责人,经批准后方可实施。
(3)施工过程中,应作好材料设备、隐蔽工程和分部工程等中间环节的质量验收;隐蔽工程应经过中间验收合格后,方可进行下一道工序施工。
(4)施工过程中,应作好材料设备采购、工程进度、设计变更、质量事故处理、中间验收、技术洽商等记录。
(5)应按设计图纸和技术要求进行施工;施工过程中,需要变更设计时,应征得建设单位同意,由设计单位完成。
(6)应符合国家相关施工及验收规范的要求。构筑物应符合《给水排水构筑物施工及验收规范》(GBJ141)的规定;机井应符合《机井技术规范》(SL256)的规定;混凝土结构工程应符合《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB 50204)的规定;砌体结构工程应符合《砌体工程施工质量验收规范》(GB 50203)的规定;管道工程应符合《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB 50268)的规定;机电设备应符合《泵站技术规范》(SD 204)和《电气装置安装工程电器设备交接试验标准》(GB 50150)的规定。
2.土建工程
(1)深基础开挖时,应保证边坡稳定,并留有足够的施工空间。
(2) 构(建)筑物基础处理应满足承载力和变形要求,并按规定进行基槽验收。
(3)土方回填,应排除积水、清除杂物、分层回填夯实,分层厚度宜采用200~250mm,回填料、回填高度以及压实系数应符合设计要求。
管沟回填前,管道安装应验收合格,回填时应注意保护管道。
(4)凿井时,应对设计含水层进行复核,校正过滤器的设计位置和长度,封闭非取水含水层;成井过程中应控制每100m顶角倾斜不超过1.5°;在松散、破碎或水敏性地层中凿井,应采用泥浆护壁;成井后应进行洗井和抽水试验,出水水质和水量应满足设计要求。
(5)防渗体和反滤体的施工,应作为关键工序进行单项验收;验收合格后,应注意保护。
(6)地表水取水构筑物施工,应作好防洪、导流、排水、清淤工作,不影响原有工程的安全。
(7)水池施工,应作好钢筋保护层、防渗层、变形缝,避免和减少施工冷缝,控制好温度裂缝,保证其水密性和耐蚀性。施工完成后,应进行满水试验;合格的水池,满水试验时,应无渗水现象,混凝土水池的渗水量应小于2L/(m 2 ·d),砌体水池的渗水量应小于3L/(m 2 ·d)。
3.材料、设备采购
(1)材料、设备的采购应符合设计要求,主要材料、设备应在设计人员的指导下采购。
(2)材料、设备的采购,应向厂家索取生产许可证以及产品的质检报告、合格证和说明书;采购合同中应详细说明技术指标和质量要求。
(3)管材及其配件、设备及其配件,宜选用同一厂家的配套产品。
(4)塑料管道、气压水罐、电气设备、净水器、计量仪表等产品不应采用旧货或淘汰品。
(5)材料、设备到货后,应及时对照供货合同和产品说明书进行数量、规格、材质、外观、备件等检查。
(6)管道验货
1)应进行外观和防腐层检查、外型尺寸量测,对照相应的技术标准,判断其是否符合要求。
2)批量购置的塑料管道,应委托有资质的检测单位,按《长期恒定内压下热塑性塑料管材耐破坏时间的测定方法》(GB 6111)和相应的产品标准进行抽样检测,每种规格的抽样数不应少于3根。
(7)材料、设备应按性质合理存放,不应与有毒物质和腐蚀性物质存放在一起,水泥、钢材应有防雨、防潮措施,塑料管道应有遮阳等防老化措施。
4.管道、设备安装
(1)主要管道、设备的安装和调试宜要求生产厂家派技术人员进行现场指导。
(2) 构(建)筑物中管道安装位置允许偏差为±10mm,机电设备与金属结构安装部位允许偏差为±3mm。
(3)管道、设备安装前,应逐一进行质量检查,并清除其内部杂物和表面污物;相关的土建工程应验收合格。
(4)管道安装应根据管材的特性采取合理的连接方式,接头部位应不漏水、不破坏其强度。
(5)输配水管道安装完成后,根据以下要求进行水压试验:
1)长距离管道试压应分段进行,分段长度不宜大于1000m。
2)试验段管道灌满水后,应在不大于工作压力条件下浸泡,金属管和塑料管的浸泡时间不少于24h,混凝土管及有水泥砂浆衬里金属管的浸泡时间不少于48h。
3)试验压力应不低于设计内水压力;当水压升到试验压力时,保持恒压10min,检查接口、管身无破损及渗漏现象,实测渗水量不大于表1-25规定的允许渗水量时,可认为管道安装合格。
严密性试验允许渗水量 [L/(min·km)] 表1-25
5.试运行
(1)工程按审批的项目全部完成后,应至少经过15~20d的试运行期。设计单位、供水管理单位和施工单位应参与工程的试运行。
(2)试运行前,应根据净水工艺要求按设计负荷对净水系统进行调试,定时检验各净水构筑物和净水设备的出水水质,作好药剂投加量和水质检验记录。在连续3次水质检验均合格后,方可进入整个系统的试运行。
(3)试运行前,按以下要求进行管道冲洗和消毒:
1)宜用流速不小于1.0m/s的水连续冲洗管道,直至进水和出水的浊度、色度相同为止。
2)管道消毒应采用含氯离子浓度不低于20mg/L的清洁水浸泡24h,再次冲冼,直至取样检验合格为止。
(4)整个供水系统投入试运行后,应定时记录机电设备的运行参数、药剂投加量、絮凝效果和消毒剂投加量,定时检验各净水构筑物和净水设备的出水浊度、出厂水余氯以及特殊水处理的控制性指标,每天检验一次出厂水的细菌学指标、记录沉淀池(或澄清池)的排泥情况和滤池的冲洗情况。
(5)投入试运行72h后,应定点测量管网中的供水流量和水压,对出厂水和管网末梢水各进行一次全分析检验。当水量、水压、水质合格,设备运转正常后,方可进入试运行观察期,观察期应按水厂管理要求作好各项观测记录和水质检验。
6.竣工验收
(1)集中式供水工程应经过竣工验收后,方可投入使用。
(2)验收前,应完成管理单位组建、管理制度制定、管理人员的技术培训。
(3)建设单位、设计单位、供水管理单位和卫生部门应参加验收。
(4)验收时,应提供工程建设全过程的技术资料。
(5)验收时,应对供水系统的安全状况和运行状况进行现场查看分析,并实测其供水能力、各净水构筑物和净水设备的出水浊度、出厂水余氯以及特殊水处理的控制性指标。
(6)供水能力、供水水质应达到设计要求,工程质量无安全隐患。
(7)验收合格后,有关单位应向管理单位办理好技术交接,提供完整的技术资料。
1.一般要求
(1)供水部门应根据工程具体情况建立包括水源卫生防护、水质检验、岗位责任、运行操作、交接班、维护保养、计量收费等运行管理制度,按制度进行管理。
(2)供水部门应按照因事设岗、以岗定员、精简高效的原则合理设置岗位、配备管理人员;管理人员应经过岗前培训,熟练掌握其岗位的技术要求,持证上岗。
(3)供水部门应认真填写运行管理日志,做好档案管理,定期向主管部门报告供水情况。
(4)因维修等原因临时停止供水时,应及时通告用户;发生水致传染病等影响群众身体健康的事故时,应及时向主管部门报告,查明原因,妥善处理。
(5)供水部门应定期听取用户意见,不断总结管理经验,提高管理水平。
(6)供水部门应对用户进行用水卫生和节约用水知识宣传。
(7)供水部门可参照《城镇供水厂运行、维护及安全技术规程》(CJJ58)的有关规定,对村镇供水工程进行管理。
2.水质检验
(1)供水部门应根据工程具体情况建立水质检验制度,配备检验人员和检验设备,对原水、出厂水和管网末梢水进行水质检验,并接受当地卫生部门的监督。
(2)水质检验项目和频率应根据原水水质、净水工艺、供水规模确定,并符合表1-26的要求。
水质检验项目及检验频率 表1-26
续表
注1:感官性状指标:包括浑浊度、肉眼可见物、色、臭和味。
注2:细菌学指标:主要包括细菌总数、总大肠菌群,当水源受粪便污染时,应增加检测粪大肠菌群,出厂水和管网末梢水的粪大肠菌群的限值是不得检出。
注3:消毒控制指标:采用氯消毒时,为余氯含量;采用氯胺消毒时,为总氯含量;采用二氧化氯消毒时,为二氧化氯余量;采用其他消毒措施时,为相应检验消毒控制指标。
注4:特殊检验项目:是指水源水中氟化物、砷、铁、锰、溶解性总固体或COD Mn 等超标且有净化要求的项目;出厂水的COD M n一般不应超过3mg/L,特殊情况下不应超过5mg/L。
注5:进行水样全分析时,检测项目可根据当地水质情况和需要,由供水单位与当地卫生部门共同研究确定;苯并(a)芘、DDT、六六六和银一般情况可不检测。全分析每年2次,应为丰、枯水期各1次;全分析每年1次,应为枯水期1次。
注6:水质变化较大时,应根据需要适当增加检验项目和检验频率。
(3)原水采样点,应布置在取水口附近。管网末梢水采样点,应设在水质不利的管网末梢,按供水人口每2万人设1个;供水人口在2万以下时,不少于1个。
(4)水样采集、保存和水质检验方法应符合《生活饮用水标准检验方法》(GB5750)的规定,也可采用国家质量监督部门、卫生部门认可的简便方法和设备进行检验。
(5)供水单位不能检验的项目应委托具有生活饮用水水质检验资质的单位进行检验。
(6)当检验结果超出水质指标限值时,应立即重复测定,并增加检验频率。水质检验结果连续超标时,应查明原因,并采取有效措施防止对人体健康造成危害。
(7)水质检验记录应完整清晰并存档。
3.水源管理
(1)供水单位应按照国家颁发的《饮用水水源保护区污染防治管理规定》的要求,结合实际情况,合理设置生活饮用水水源保护区,并经常巡视,及时处理影响水源安全的问题。
1)地表水水源保护。
①取水点周围半径100m的水域内,不应从事捕捞、网箱养鱼、放鸭、停靠船只、洗涤、游泳等可能污染水源的任何活动,并设置明显的范围标志和禁止事项的告示牌。
②取水点上游1000m至下游100m的水域,不应排入工业废水和生活污水;其沿岸防护范围内,不应堆放废渣、垃圾,不应设立有毒、有害物品的仓库和堆栈,不应设立装卸垃圾、粪便和有毒有害物品的码头,不应使用工业废水或生活污水灌溉及施用持久性或剧毒的农药,不应从事放牧等有可能污染该段水域水质的活动:
③以河流为供水水源时,根据实际需要,可将取水点上游1000m以外的一定范围河段划为水源保护区。并严格控制上游污染物排放量。受潮汐影响的河流,取水点上游、下游及其沿岸的水源保护区范围应根据具体情况适当扩大。
④以水库、湖泊和池塘为供水水源时,应根据不同情况的需要,将取水点周围部分水域或整个水域及其沿岸划为水源保护区,防护措施与上述要求相同。
⑤输水渠道、作预沉池(或调蓄池)的天然池塘,防护措施与上述要求相同。
2)地下水水源保护。
①地下水水源保护区和井的影响半径范围应根据水源地所处的地理位置、水文地质条件、开采方式、开采水量和污染源分布等情况确定,且单井保护半径应不小于50~100m。
②在井的影响半径范围内,不应开凿其他生产用水井,不应使用工业废水或生活污水灌溉和施用持久性或剧毒的农药,不应修建渗水厕所和污废水渗水坑、堆放废渣和垃圾或铺设污水渠道,不从事破坏深层土层的活动。
③雨季应及时疏导地表积水,防止积水入渗和漫溢到井内。
④渗渠、大口井等受地表水影响的地下水源,其防护措施与地表水源保护要求相同。
⑤地下水资源匮乏地区,开采深层地下水的水源井应保证生活用水,不宜用于农业灌溉。
3)任何单位和个人在水源保护区内进行建设活动,应征得供水单位的同意和水行政主管部门的批准。
4)水源保护区内的土地宜种植水源保护林草或发展有机农业。
(2)水源的水量分配发生矛盾时,应优先保证生活用水。
(3)每天应记录水源取水量。
(4)地表水取水构筑物管理
1)每天应观测取水口水位、水质变化和来水情况。
2)及时清理取水口处的杂草、浮冰等漂浮物,拦污栅前后的水位差不宜超过0.3m。
3)定期观测取水口处的水深,并及时清除取水口处的淤泥和水生物。
4)汛期防止洪水危害;冬季防止冰凌危害。
(5)地下水取水构筑物管理
1)定期观测水源井内的静水位、动水位;当水位、含砂量出现异常时,及时查明原因。
2)暂时停用或备用的水源井,每隔15~20d进行一次维护性抽水,运行时间不少于8h。
3)定期量测井深,每半年至少1次;井底淤积较多时,及时清理。
4)管井的单位降深出水量减少、不能满足要求时,应洗井;渗渠、大口井出水量不能满足要求时,需更换或清洗反滤层。
5)集取地表渗透水的取水构筑物,汛期需防止洪水危害。
4.净水厂管理
(1)水厂生产区和单独设立的生产构(建)筑物的卫生防护应符合以下要求:
1)防护范围应不小于其外围30m,并设立明显标志。
2)防护范围内保持良好的卫生状况,有条件时进行绿化美化,不设置生活居住区、禽畜饲养场、渗水厕所、渗水坑、污水渠道,不堆放垃圾、粪便、废渣等。
3)各类生产构(建)筑物和设备经常保持清洁。
4)调节构筑物内部,每年进行一次清洗消毒;消毒宜采用氯离子浓度不低于20mg/L的清洁水,消毒完成后用清水再次冲洗。
5)水厂管理人员每年进行一次体检,取得体检合格证的方可上岗;传染病患者或健康带菌者不得进入生产区。
(2)药剂(凝聚剂、消毒剂)管理应符合以下要求:
1)根据净水工艺、水质情况、有关试验和设计要求选择药剂。
2)药剂质量应符合国家现行的有关标准;购置药剂时,应向厂家索取产品的卫生许可证、质量合格证和说明书。
3)药剂管理人员应掌握药剂特性及其安全使用要求。
4)药剂应根据其特性和安全要求分类妥善存放,作好入、出库记录。
5)药剂仓库和加药间应保持清洁,并有安全防护措施。
6)运行时,应按规定的浓度用清水配置药剂溶液;应根据水质和流量确定加药量,水质和流量变化较大时,应及时调整加药量;按设计投加点投加方式计量投加,保证药剂与水快速均匀混合。
7)每天应经常巡视各类加药系统的运行状况,发现问题及时处理,并记录各种药剂每天的用量、配置浓度、投加量以及加药系统的运行状况。
8)应不断总结加药经验,在满足净化效果的前提下,合理降低药耗。
(3)计量仪表和器具应按标准进行周期检定。
(4)净水构筑物和净水器,宜按设计工况运行;应严格控制运行水位(或水压),运行负荷不应超过设计值的15%,发现异常及时处理。
各净水构筑物(或净水器)的出口应设质量控制点;粗滤池的出水浊度宜小于20度,沉淀池或澄清池的出水浊度宜小于10度,滤池和净水器的出水浊度宜小于2度,当出水浊度不能满足要求时,应立即查明原因。
(5)预沉池应每天观测其进水的含砂量,定期测量淤积高度,及时清淤。
(6)慢滤池的运行管理
1)宜24h连续运行;滤速应不超过0.3m/h。
2)初期应半负荷、低滤速运行,15d后可逐渐增大到设计值。
3)应定时观测水位和出水流量,及时调整出水堰高度或阀开度,满足设计出水量和滤速要求;不能满足设计出水量要求时,应刮去表面20~50mm的砂层,并把堰口高度恢复到最高点或调整阀开度到原位。
4)每年应补砂一次;补砂时,应先刮去表面50~100mm的砂层,补新砂滤料至设计厚度。
5)每隔5年左右,应对滤料和承托层全部翻洗一次。
(7)絮凝池、沉淀池或澄清池运行管理:
1)应经常观测絮凝池的絮体颗粒大小和均匀程度,及时调整混合设备和加药量,保证絮体颗粒大、密实、均匀、与水分离度大。
2)应及时排泥;经常检查排泥设备,保持排泥畅通。
3)藻类繁殖旺盛季节,平流沉淀池应采取除藻措施,防止藻类进入滤池。
4)澄清池,应不间断运行;初始运行符合以下要求:
①初始水量宜为正常水量的1/2~2/3;初始投药量宜为正常投药量的1~2倍;原水浊度低时,可投加石灰、黏土,以尽快形成活性泥渣。
②二反应室沉降比达标后,方可减少投药量、增加水量;每次增加水量应间隔进行,每小时增加量不宜超过正常水量的20%。
(8)普通快滤池的冲洗应符合以下要求:
1)应经常观察滤池的水位;当水头损失达1.5~2.5m或滤后水浊度大于2度时,应按设计冲洗强度进行冲洗。
2)冲洗前,应先关进水阀,待滤料层表面以上的水深下降到200mm时,再关闭滤水阀。
3)冲洗时,应先开启冲洗管道上的放气阀,冲洗水阀开启1/4,待残气放完后再逐渐开大冲洗水阀。
4)冲洗结束时,排水浊度应小于15度;重新投入运行时滤池中的水位应不低于排水槽。
(9)间断运行的快滤池,运行结束后应进行冲洗;冲洗结束后,应保持滤料层表面有一定的水深。
(10)冲洗后,滤池的出水浊度仍不能满足要求时,应更换滤料;新装滤料应在含氯量不低于0.3mg/L的溶液中浸泡24h,经检验合格后,冲洗两次以上方可投入使用。
(11)净水器应按照产品说明书的要求操作和维护。
(12)每天应记录水厂供水量。
(13)水厂生产区和单独设立的生产构(建)筑物,应有安全保卫措施。
5.泵站管理
(1)泵站管理应符合《泵站技术管理规程》(SL255)的有关规定。
(2)离心泵应在泵体内充满水、出水阀关闭的状态下启动,并合理调节出水阀开度和运行水泵台数,使其在高效区运转。停泵时,应先关闭出水阀。
(3)除止回阀外,泵站和输配水管线上的各类控制阀,应均匀缓慢开启或关闭。
(4)应经常巡查机电设备的运行状况,记录仪表读数,观察机组的振动和噪声;发现异常,应及时处理。
油浸式变压器的上层油温不应超过85℃;水泵轴承温升不应超过35℃;电动机的轴承温度,滑动轴承不应超过70℃,滚动轴承不应超过95℃;电动机的运行电压应在额定电压的95%~110%范围内;电动机的电流,除启动过程外,不应超过额定电流。
(5)水泵工作时,吸水池(或井)水位不应低于最低设计水位。
(6)环境温度低于0℃、水泵不工作时,应将泵内存水排净。
(7)电气设备的操作和维护应符合《电业安全工作规程》(DL408)的有关规定。
(8)机电设备每月应保养一次;停止工作的机电设备,每月应试运转一次。
6.输配水管理
(1)应定期巡查输配水管道的漏水、覆土、被占压和附属设施运转等情况,发现问题应及时处理。
(2)应根据原水含砂量和输水管(渠)运行情况,及时清除输水管(渠)内的淤泥。
(3)树枝状配水管网末梢的泄水阀,每月至少应开启1次,排除滞水。
(4)每天应定时查看高位水池或水塔内的水位及其指示装置,水位应保持在最高、最低设计水位范围内,水位指示装置应工作正常。
(5)对管线中的进(排)气阀,每月至少应检查维护1次,及时更换变形的浮球。
(6)每年应对管道附属设施检修一次,并对钢制外露部分涂刷一次防锈漆。
(7)供生活饮用水的配水管道,不应与非生活饮用水管网和自备供水系统相连接。
(8)未经批准,不应私自从配水管网中接管。
(9)管道及其附属设备更换和维修后,应严格冲洗、消毒。
(10)应定期观测配水管网中的测压点压力,每月至少2次。
(11)应定期检查供水系统中的水表,不应随意更换水表和移动水表位置。
(12)应有完整的输配水管网图,详细注明各类阀井的位置。并及时更新。
1.一般要求
(1)分散式供水工程的形式,根据以下条件选择:
1)淡水资源缺乏或开发利用困难,但多年平均降雨量大于250mm时,可建造雨水集蓄供水工程。
2)水资源缺乏,但有季节性客水或泉水时,可建造引蓄供水工程。
3)有良好浅层地下水或泉水,但用户少、居住分散时,可建造分散式供水井或引泉工程。
(2)分散式供水工程,供生活饮用水的水质应符合《农村实施<生活饮用水卫生标准>准则》的要求。
(3)建造分散式供水工程时,应作好典型示范,对用户进行技术指导和培训。
(4)分散式供水工程管理,应加强卫生防护和生活饮用水消毒。有条件的用户,消毒可采用电灭菌器、家用臭氧发生器等消毒设备,或采用氯消毒片、漂白粉、漂粉精等消毒剂。
2.雨水集蓄供水工程
(参见本书雨水利用部分)
3.引蓄供水工程
(1)引蓄供水系统宜与雨水集蓄供水系统相结合。
(2)设计供水规模可按表1-27条确定。
设计供水规模 表1-27
(3)季节性客水(或泉水)水质应符合CJ3020的要求,并定期进行水质检验。
(4)引水管(渠)设计
1)应布置在水质不易受污染的地段;
2)应充分利用已有输水设施;
3)有条件时,应优先采用管道引水;采用明渠引水时,应有防渗和卫生防护措施。
(5)蓄水构筑物,宜选择水窖或地下水池;其位置应便于引水、取水和卫生防护,有地形可利用时宜设在高处;蓄水容积应根据年用水量、引蓄时间和次数确定。
(6)客水泥砂含量较高时,应根据具体条件设集中沉淀池或逐户分设粗滤池。
(7)客水为灌溉水时,应选择水质较好的时段引水,先冲洗引水管(渠),再引入蓄水构筑物;不应引蓄灌溉退水。
(8)引水管(渠),不应与污废水管(渠)相连接。
4.分散式供水井
(1)分散式供水井的设计
1)井位应选择在水量充足、水质良好、环境卫生、取水方便的地段,远离渗水厕所等污染源。
2)地下水埋深较浅时,可选择真空井、砖砌或石砌的筒井、大口井,深度不宜超过15m;地下水埋深较深时,可选择便于小型机械施工的小管井,井管内径比提水设备外径应至少大50mm。
3)井水的含砂量应小于10mg/L;多户共用的井,出水量应不低于1.0m 3 /h。
4)井口周围应设不透水散水坡,宽度宜为1.5m,在透水土壤中,散水坡下面应填厚度不小于1.5m的黏土层;井口应设置井台和井盖,井台应高出地面300mm。
(2)提水设备的选择
1)电源有保障时,可选择微型潜水电泵。
2)枯水位到井口的深度不超过8m时,可采用真空手压泵。
3)枯水位到井口的深度在8~30m范围内时,可采用深井手动泵。
(3)真空手压泵和深井手动泵,应安装在坚固的井台上;在寒冷地区,应采取防冻措施。
(4)井旁设洗涤池时,应设排水沟,将废水排至水源井30m外;水池和排水沟应采取防渗措施。
(5)分散式供水井的管理
1)应将井周围30m范围划为卫生防护区;防护区内不应有渗水厕所、渗水坑、污水沟、畜禽圈、粪堆、垃圾堆等污染源;井口周围应经常保持清洁。
2)应定期进行水质监测;当水质不符合饮用水卫生标准时,应停止供水,及时处理,并对类似水源井进行抽检。
1.室内给水系统设计
(1)建筑给水系统的分类
建筑给水系统的任务是按其水量、水压供应不同类型建筑物及小区内的用水,即满足生活、生产和消防的用水需要。建筑给水系统一般包括建筑小区和建筑物内的给水两部分,按其供水用途可分为三种给水系统。
1)生活给水系统。
供应民用建筑、公共建筑和工业建筑中的饮用、烹饪、洗浴及浇灌和冲洗等生活用水。除水量、水压应满足需要外,水质必须符合国家颁布的生活饮用水水质标准。
2)生产给水系统。
供给生产设备冷却、原料和产品的洗涤以及各类产品制造过程中所需的生产用水。由于工业种类、生产工艺各异,因而对水量、水压及水质的要求也不尽相同。为了节约水量,在技术经济比较合理时,应设置循环或重复利用给水系统。
3)消防给水系统。
供给层数较多的民用建筑、大型公共建筑及某些生产车间的消防系统的消防设备用水。消防用水对水质要求不高,但必须保证其足够的水量和水压,并应符合国家制定的现行建筑设计防火规范要求。
上述三种给水系统应根据建筑的性质,综合考虑技术、经济和安全条件,按水质、水量、水温及室外给水系统的情况,组成不同的共用系统。如生活、生产、消防共用给水系统,生活、消防共用给水系统,生活、生产共用给水系统,生产、消防共用给水系统。
在工业企业内,给水系统比较复杂,由于生产过程中所需水压、水质、水温等不同,常分设成数个单独的给水系统。为了节约用水,将生产用水又划分为循环使用及重复使用给水系统。
(2)建筑给水系统的组成
一般的建筑内部给水系统是由下列各部分组成的,如图1-5所示。
图1-5 建筑给水系统
1)引入管。
是从室外给水管网引入建筑物或由市政管道引入至小区给水管网的管段。
2)接户管。
是布置在建筑物周围,直接与建筑物引入管相接的给水管道。
3)入户管(进户管)。
是住宅内生活给水管道进入住户至水表的管段。
4)水表节点。
是引入管上装设的水表及其前后设置的闸门、泄水装置的总称。
5)管道系统。
①干管指引入管进入室内的水平主管。干管一般布置在底层地面下或管沟内,也称为下行上给式干管;如干管布置在天棚顶内,称其为上行下给式干管。
②立管由水平干管向上或向下分出的竖管,其作用是竖向供给各楼层的用水。
③支管由立管分出支管,供楼层各卫生用具及配水龙头的用水。
6)给水附件。
是指给水管路上装设的各种配水龙头及相应的闸阀、止回阀等。
7)升压和贮水设备。
在室外给水管网压力不能满足建筑用水要求或对供水保障、水压稳定有要求时,需要设置的水泵、水箱、气压装置、水池等升压和贮水设备。
8)室内消防设备。
按建筑物的防火要求及规定,设置消防给水时,一般应设消火栓设备。有特殊要求时,另专设自动喷洒消防或水幕消防设备。
图1-5示出居住建筑内卫生间和厨房设置的洗脸盆、浴盆、坐便器、洗涤盆及相应的给水管道系统。在进户管上设有总水表,也可在每住户室内装设分户水表。总水表设在地下室;分户水表设在各用户的供水支管上。
(3)给水系统的供水压力
图1-6 给水系统所需供水压力
室内供水系统应具有一定的供水压力,以确保所有用水设备需用的水量。室内管网需要的压力可以用下式计算,如图1-6。
式中 H ——室内给水所需供水压力,mH 2 O;
H 1 ——室内最高最远点(即最不利点)与引入管起点的高差,m;
H 2 ——管路的水头损失,mH 2 O;
H 3 ——最不利点配水龙头的流出水头,mH 2 O;
H 4 ——水表的水头损失,mH 2 O。
用水器具的流出水头是指各种配水龙头或用水设备,在规定的出水量(额定流量)时所需要的最小压力。
如果给水管网的供水压力为 H 0 ,室内供水所需压力 H 与 H o 值的比较可能有下列两种情况:
1) H 0 ≥ H ,表明给水管网水压满足室内给水所需要的压力。
2) H 0 < H ,说明市政给水管网的水压小于室内给水所需要的压力。如果二者相差不大,可以适当调整局部给水管段的管径,减小 H 2 值,使 H 0 ≥ H ,即可满足供水需要;否则,只有采取升压的措施,所需提高的压力即为 H o 与 H 的差值。
(4)给水系统的给水方式
给水方式是指建筑内部给水系统的供水方案。合理的供水方案,应根据建筑物的各项因素,如使用功能、技术、经济、社会和环境等方面,采用综合评判的方法进行确定。
在初步确定给水方式时,按一般配水管网的供水压力,对于一般的多层民用建筑所需的给水压力,可按其层数估算:一层建筑为10mH 2 O,二层为12mH 2 O,三层以上建筑每增加一层,按水压增加4mH 2 O计算,即三层为16mH 2 O,四层为20mH 2 O。
1)直接给水方式。
室外给水管网的压力、水量在一天内任何时候均能满足室内供水需要时,可以采用最简单的直接给水方式,由室外给水管网直接供水,如图1-7所示。这种方式简单、经济又安全,是一般建筑中最常用的给水方式。
图1-7 直接给水方式
2)设屋顶水箱的给水方式。
在室外给水管网供水压力周期性不足时,可采用设水箱的给水方式,如图1-8所示。用水低峰时,可利用室外给水管网水压直接供水,同时向水箱蓄水。用水高峰时,室外管网水压不足,则由水箱供水。
图1-8 设水箱给水方式
当室外给水管网水压偏高或不稳定时,为保证建筑内给水系统的良好工况或满足稳压供水的要求,可采用室外管网直接向水箱供水,再由水箱向建筑内给水系统供水,如图1-9所示。
图1-9 设水箱给水方式
3)设水泵的给水方式。
在室外给水管网的水压经常不足时,可采用设水泵的给水方式,如图1-10所示。当建筑内用水量大且较均匀时,可用恒速水泵供水;当建筑内用水不均匀时,可采用一台或多台水泵变速(采用变频器控制)运行供水,以提高水泵的工作效率,减少能耗。因水泵直接从室外管网抽水,会影响给水外网的压力,同时还可能造成水质污染。采用这种方式供水必须征得供水部门的同意,并在管道连接处采取必要的防护措施。常规的做法是在系统中增设贮水池,使水泵从贮水池抽水,采用水泵与室外管网间接连接的方式。
图1-10 设水泵的给水方式
4)设水泵、贮水池和水箱的给水方式。
当给水管网中的水压不能满足室内供水所需的压力,且室内用水量较大、不均匀时,可采用设置水泵、贮水池和水箱的给水方式。此方式自成一体,既可保证供水压力,又可利用贮水池、水箱的容积进行水量调节,如图1-11所示。
图1-11 设水箱、水泵的给水方式
5)气压给水方式。
在室外给水管网压力低于或经常不能满足建筑内给水管网所需水压,室内用水不均匀,且不宜设置高位水箱时,可采用气压给水方式。利用气压水罐内气体的可压缩性升压供水。气压水罐的作用相当于高位水箱,其位置可根据需要设置在高处或低处,如图1-12所示。
图1-12 气压给水方式
1—水泵;2—止回阀;3—气压水罐;4—压力信号器;5—液位信号器;6—控制器;7—补气装置;8—排气阀;9—安全阀;10—阀门
(5)给水管道的布置
一幢建筑物给水管道的布置,需要考虑用水要求、建筑结构、配水点和室外给水管道的位置,以及供暖、通风、空调和供电等其他建筑设备工程管线布置等因素的影响。在进行管道布置时,要满足以下基本要求。
1)保证供水安全,力求经济合理。
管道布置时应力求长度最短,尽可能呈直线走向,并与墙、梁、柱平行敷设。给水干管应尽量靠近用水量最大设备处或不允许间断供水的用水处,以保证供水可靠,并减少管道转输流量,使大口径管道长度最短。给水引入管,应从建筑物用水量最大处引入。当建筑物内卫生用具布置比较均匀时,应在建筑物中央部分引入,以缩短管网向不利点的输水长度,减少管网的水头损失。当建筑物不允许间断供水或室内消火栓总数在10个以上时,引入管要设置两条或两条以上,并应由城市管网的不同侧引入,在室内将管道连成环状或贯通状双向供水。如不可能时可由同侧引入,但两根引入管间距不得小于15m,并应在接点间设置阀门。若条件不可能满足,可采取设贮水池(箱)或增设第二水源等安全供水措施。
2)保证管道安全,便于安装维修。
当管道埋地时,应当避免被重物压坏或被设备震坏;不允许管道穿过设备基础,特殊情况下,应同有关专业人员协商处理;工厂车间内的给水管道架空布置时,不允许把管道布置在遇水能引起爆炸、燃烧或损坏的原料、产品和设备上面;为防止管道腐蚀,管道不允许布置在烟道、风道和排水沟内,不允许穿大、小便槽。当立管位于小便槽端部≤0.5m时,在小便槽端部应有建筑隔断措施。
室内给水管道也不宜穿过伸缩缝、沉降缝,若需穿过,应采取保护措施。常用的措施有:软性接头法,即用橡胶软管或金属波纹管连接沉降缝、伸缩缝两边的管道;丝扣弯头法,在建筑沉降过程中,两边的沉降差由丝扣弯头的旋转来补偿,适用于小管径的管道;活动支架法,在沉降缝两侧设支架,使管道只能垂直位移,以适应沉降、伸缩的应力。
布置管道时,其周围要留有一定的空间,以满足安装、维修的要求,给水管道与其他管道和建筑结构的最小净距见表1-28。需进入检修的管道井,其通道直径不宜小于0.6m。
给水管与其他管道和建筑结构之间的最小净距(mm) 表1-28
3)不影响生产安全和建筑物的使用。
为避免管道渗漏,造成配电间电气设备故障或短路,管道不能从配电间通过;不能布置在妨碍生产操作和交通运输处;不允许穿过橱窗、壁柜、吊柜、木装修处。
(6)给水管道的敷设
1)敷设形式。
室内给水管道的敷设,根据建筑对卫生、美观方面的要求,一般分为明装和暗装两类。
①明装:
管道在室内沿墙、梁、柱、天花板下、地板旁暴露敷设。其优点是造价低,施工安装、维护修理均较方便。缺点是由于管道表面积灰、产生凝结水等影响环境卫生,而且明装有碍房屋内部的美观。一般装修标准不高的民用建筑和大部分生产车间均采用明装方式。
②暗装:
即管道敷设在地下室天花板下或吊顶中,或在管井、管槽、管沟中隐蔽敷设。
暗装的卫生条件好,美观,对于标准较高的高层建筑、宾馆、实验室等均采用暗装;
在工业企业中,针对某些生产工艺要求,如精密仪器或电子元件车间要求室内洁净无尘时,也采用暗装。暗装的缺点是造价高,施工维修均不方便。
给水管道除单独敷设外,亦可与其他管道一同架设,考虑到安全、施工、维护等要求,当平行或交叉设置时,对管道间的相互位置、距离、固定方法等应按管道综合有关要求统一处理。
2)敷设要求。
对于引入管的敷设,其室外部分埋深由土壤的冰冻深度及地面荷载情况决定。
管顶最小覆土深度不得小于土壤冰冻线以下0.15m,行车道下的管线覆土深度不宜小于0.7m。建筑内埋地管在无活荷载和冰冻影响的条件下,其管顶高出地面不宜小于0.3m。引入管进入建筑内有两种情况,如图1-13(a)和(b),一种由浅基础下面通过,另一种穿过建筑物基础或地下室墙壁。在地下水位高的地区,引入管穿地下室外墙或基础时,应采取防水措施,如设防水套管。
图1-13 引入管进入建筑物
入户管上的水表节点一般装设在建筑物的外墙内或室外专门的水表井中。装置水表的地方气温应在2℃以上,并应便于检修,不受污染,不被损坏,查表方便。
管道在穿过建筑物内墙、基础及楼板时均应预留孔洞。暗装管道在墙中敷设时,也应预留墙槽,以免临时打洞、刨槽影响建筑结构的强度。管道预留孔洞和墙槽的尺寸如表1-29所示。横管穿过预留洞时,管顶上部净空不得小于建筑物的沉降量,以保护管道不致因建筑沉降而损坏,一般不小于0.1m。
给水管预留孔洞、墙槽尺寸(mm) 表1-29
对于给水管,采用软质的交联聚乙烯管或聚丁烯管埋地敷设时,宜采用分水器配水,并将给水管道敷设在套管内。
管道在空间敷设时,必须采取固定措施,以保证施工方便和供水安全。固定管道可用管卡、吊环、托板等给水钢立管一般每层须安装一个管卡,当层高大于5m时,则每层须安装两个。水平钢管支架最大间距见表1-30。
钢管支架最大间距 表1-30
(7)管道防护措施
建筑给水系统要保证在较长年限内正常工作,除应加强维护管理外,在施工过程中还需要采取如下一系列措施。
1)防腐。
明装和暗装的金属管道都要采取防腐措施,以延长管道的使用寿命。通常的防腐做法是管道除锈后,在管外壁刷涂防腐涂料。明装的焊接钢管和铸铁管外刷防锈漆一道,银粉面漆两道;镀锌钢管外刷银粉面漆两道;暗装和埋地管道均刷沥青漆两道。
2)防高温。
塑料给水管道不得布置在灶台上边缘;明设的塑料给水立管距灶台边缘不得小于0.4m,距燃气热水器边缘不宜小于0.2m。塑料给水管道不得与水加热器或热水炉直接连接,应有不小于0.4m的金属管段过渡。
给水管道因水温变化而引起伸缩,必须予以补偿。塑料管的线膨胀系数是钢管的7~10倍,必须予以重视。伸缩补偿装置应按直线长度、管材的线胀系数、环境温度和水温变化、管道节点允许位移量等因素计算确定。
3)防漏。
管道漏水,不仅浪费水,影响正常供水,还会损坏建筑,特别是在湿陷性黄土地区,埋地管漏水将会造成土壤湿陷,严重影响建筑基础的安全稳固性。
防漏的主要措施是避免将管道布置在易受外力损坏的位置,或采取必要的保护措施,避免其直接承受外力。并要健全管理制度,加强管材质量和施工质量的检查监督。在湿陷性黄土地区,可将埋地管道敷设在防水性能良好的检漏管沟内,一旦漏水,水可沿沟排至检漏井内,便于及时发现和检修。管径较小的管道,也可敷设在检漏套管内。
4)防振。
当管道中水流速度过大时,启闭水龙头、阀门,易出现水锤现象,引起管道、附件的振动,不但会损坏管道附件造成漏水,还会产生噪声。所以在设计时应控制管道的水流速度,在系统中尽量减少使用电磁阀或速闭型水栓。住宅建筑进户管的阀门后,可装设可曲挠橡胶接头进行隔振,并可在管道支架、管卡内衬垫减振材料,减少噪声的扩散。
2.室内给水塑料管道安装
(1)硬聚氯乙烯(PVC-U)给水管道安装
1)适用范围。
适用于新建、改建、扩建的民用建筑工程中水温不高于45℃系统工作压力不大于0.6MPa, DN ≤110的室内给水管道工程,以及 DN ≤315的居住小区、厂区室外给水管道埋地铺设。工业建筑工程可参考使用。该管材不得用于室内消防管道和与其相连接的其他给水系统。
2)管材选择。
①应根据系统的工作压力和输送的水温,再考虑工程安全余量来选择管材的公称压力。公称压力(PN)指在20℃、50年寿命的条件下,管材的设计最大允许工作压力。
②若温度t在25~45℃之间时应按表1-31中不同温度的下降系系数( f t )修正管材设计最大允许工作压力(P D ),P D = f t ·PN。
表1-31
③考虑在施工和使用过程中,管道会产生一定的附加应力和磨损等不利情况。因此推荐系统的工作压力Ps=0.6~0.8P D 。
④综合上述因素,系统工作压力≤0.6MPa的室内给水管道,当 DN ≤40时宜选用公称压力1.6MPa的管材;当 DN ≥50时宜选用公称压力1.0MPa及以上的管材。
3)管道连接。
①粘接承插接口:适用管径 DN ≤110,一般用于室内给水管道安装。
②橡胶圈承插接口:适用管径 DN ≥63,可用于室内,外给水管道安装。
③过渡连接:
PVC—U管道与小管径的金属附件或其他种类的管道,宜采用注塑成型的嵌铜内丝连接。
PVC—U管道与较大管径的金属附件或其他种类的管道可采用法兰连接。
4)管道布置与敷设。
①室内管道宜暗装,也可明装,但不得埋设在承重结构内。
②室内管道可在管井,管窿、吊顶、管沟内敷设。 DN ≤25时也可嵌墙埋设,并应采用粘接。
③管道明装时,在有可能碰撞、冰冻或阳光直射的场所应采取保护措施。
④管道垂直穿越墙,板、梁、柱时应加套管;穿越地下室外墙时应加防水套管;穿楼板和屋面时应采取防水措施。
⑤与其他管道同沟(架)平行敷设时,宜沿沟(架)边布置;上下行敷设时,不得敷设在热水或蒸汽管的上面,且平面位置应错开;与其他管道交叉敷设时,应采取保护措施。
⑥管道距热源应有足够的距离,且不得因热源辐射使管外壁温度高于45℃。立管距灶具边缘净距不得小于400mm,与供暖管道净距不得小于200mm。
⑦室内管道不宜穿越伸缩缝、沉降缝。如需要穿越时,应采取补偿管道伸缩和剪切变形的措施。
⑧水箱(池)的进(出)水管,排污管等,自水箱(池)至阀门的管段应采用金属管。
⑨PVC—U管不得直接与水加热器或热水机组(器)连接,应采用长度不小于400mm的金属管段过渡。
5)管道伸缩补偿与支承。
①室内管道应合理设置伸缩补偿装置与支承(包括固定支承和滑动支承),以控制管道伸缩方向,补偿管道伸缩。
②室内管道常用的伸缩补偿方式包括利用管道折角自然补偿、多球橡胶伸缩节和塑料伸缩节补偿等。有条件时优先选择自然补偿。多球橡胶伸缩节宜用于横管,塑料伸缩节宜用于立管。
③管道伸缩长度按相关规程的规定计算。
④室内管道最小自由臂长度按相关规程的规定计算。
⑤室内管道由干管引出的支管部位,与供水设备或容器连接处,宜采取自由臂补偿措施。
⑥当管道采用伸缩节补偿时,伸缩节的工作压力、温度,伸缩量和膨胀力应能满足要求。
⑦室内管道暗埋敷设和采用橡胶圈承插接口的管段可不设置管道伸缩补偿装置。
⑧立管和横管的支承间距不得大于表1-32的规定。
表1-32
注:室内立管每层之间应设有支承。
⑨室内直线管段固定支承间距,粘接管段不宜大于18m;橡胶圈连接管段不宜大于6m。
⑩室内管道穿楼板、穿屋面、三通,附件、配水点,橡胶圈承插接口管段的承口处应设置固定支承。
橡胶圈连接的室内管道,在弯头处应采取防止推脱的措施。
管道紧固件不得损伤管壁。金属管卡与管道接触部位应加橡胶垫或塑料软垫。
室外埋地管道中,采用橡胶圈连接时一般不设置伸缩节;采用粘接时应按相关规程的规定设置伸缩节。
DN ≤90采用粘接的室外埋地管道可不设止推墩,其余应按相关规程的规定设支墩。
6)施工安装。
①所选用的管材、管件的质量应符合国家现行产品标准的要求,见表1-33。
管材物理、力学性能及卫生指标 表1-33
管材、管件、胶粘剂、橡胶圈及专用机具等应由同一厂家配套供应。
②管材、管件在运输、装卸、储存时应小心轻放,排列整齐,避免油污和化学物污染,不得受到剧烈撞击及尖锐物品触碰不得抛、摔、滚、拖。库房应通风良好,室温应低于40℃,堆放高度不应超过1.5m,管材应分类水平堆放,支垫物间距不应大于1m。不得露天堆放和在阳光下长期曝晒,距热源不得小于1.0m。胶粘剂、丙酮等易燃品,宜存放在危险品仓库内,存放处应阴凉干燥,远离火源,严禁明火。
③管道粘接不宜在湿度很大的环境下进行。操作现场应远离火源。
④管道与卫生器具金属配件连接时,宜采用嵌铜内丝的注塑管件。
⑤管道穿墙壁、楼板及嵌墙暗装时,宜配合土建预埋套管或开凿墙槽。
⑥管道引出地(楼)面处应设置护套管,护套管顶部宜高出地(楼)面100mm。
⑦管道穿基础墙处,应预埋套管,管顶与套管内顶净空距离不应小于建筑物的沉降量,且不宜小于100mm,管道穿越屋面、楼面及地下室时应采取防水措施。
⑧室内地坪以下管道埋设,应在土建工程回填土夯实以后重新开挖进行。不得在回填土之前或未经夯实的土层上埋设。
⑨埋地管道沟底应平整,不得有突出的尖硬物。原土的粒径不宜大于12mm,必要时可铺100mm厚的砂垫层。管道周围的回填土填至管顶以上300mm处,经夯实后方可回填原土。室内埋地管道的埋深不宜小于300mm。
⑩小区室外埋地 DN ≤315给水管的管顶埋深:在车行道下不宜小于0.7m:在人行道下不宜小于0.5m。寒冷地区管项标高应在冰冻线以下200mm。
7)管道的水压试验、冲洗、消毒和验收。
①室内给水管的水压试验:
a.试验压力应为工作压力的1.5倍,但不得小于0.6MPa;
b.对于粘接的管道,水压试验必须在粘接安装完成24h后进行;
c.水压试验前,对试压管道应采取有效的固定和保护措,但接头部位必须明露。
②室外埋地给水管的水压试验:
a.对于长距离给水管道应分段试验,试压管段的长度不宜大于1km;
b.试验静水压不得小于设计内水压力,且不得小于0.8MPa;
c.管道严密性及强度试验必须以水为介质,采用水压试验法试验。严禁以气体为介质用气压试验法试验。
③管道的冲洗、消毒:
生活饮用水管道试压合格后,在竣工验收前应进行冲洗、消毒。冲洗水应采用生活饮用水,流速宜大干1.0m/s。冲洗后用含有效氯量不小于20~50mq/L的清洁水浸泡24h消毒后,放空管道内消毒液,再用生活饮用水冲洗管道,使出水符合生活饮用水水质标准后方可交付使用。
④管道的验收:
应检查选材是否正确,管道接口是否牢固,有无漏水现象,管道支墩、支架是否牢固,间距是否正确,管道安装是否达到横平竖直,阀门,仪表、补偿装置是否安装正确等。
(2)无规共聚聚丙烯(PPR)给水管道安装
1)适用范围:
适用于新建、改建、扩建的民用建筑工程中长期工作水温≤70℃,最高水温≤80℃,系统工作压力≤0.6MPa, DN ≤110的室内冷热水管道安装,工业建筑工程可参考使用。
该管材不得用于室内消防管道和与其相连接的其他给水系统。
2)管材选择:
①应根据系统的工作压力和输送的水温,再考虑工程安全余量来选择管材尺寸的管系列S。
PP—R管材尺寸有S5、S4、S2.5、S2五个管系列及示意,见表1-34
管材规格系列及壁厚基本尺寸(mm) 表1-34
续表
②用于热水系统时,根据长期设计温度不同分为两个应用级别,见表1-35。
应根据系统适合的应用级别,和所需管材的设计压力P D 确定管材尺寸的管系列S,见表1-36。
表1-35
表1-36
③用于冷水系统时,应根据所需管材的公称压力PN确定管材尺寸的管系列S,见表1-37。
表1-37是指在20℃、50年寿命的条件下的情况。当在40℃、50年寿命的条件下,管材的设计压力P D ≈0.7PN。
表1-37
④考虑在施工和使用过程中,管道会产生一定的附加应力和磨损等不利情况。因此推荐系统的工作压力P S =0.6~0.8P D 。
⑤综合上述因素,系统工作压力0.6MPa的室内冷热水管道按表1-38选用管系列S。
表1-38
3)管道连接。
①热熔连接:PP—R管材与管件 DN ≤110时一般采用热熔连接。
②电熔连接:适用于PP—R管材与管件的连接。由于成本较高,一般用于大口径( DN ≥110)、管道最后连接或热熔施工困难的场合。
③过渡连接:PP-R管与小口径金属管或卫生器具金属配件一般采用螺纹连接,宜使用带铜内丝或外丝嵌件的PP-R过渡接头。
PP—R管与大口径金属管或法兰阀门,管件连接时,采用套法兰管件。
4)管道布置与敷设。
①管道宜暗装,但不得埋设在承重结构内。
②管道可在管井、管窿、吊顶内敷设。管径较小时也可嵌墙或沿垫层埋没,并应采用热熔接口。
③明装管道,在有可能碰撞、冰冻或阳光直射的场所应采取保护措施。
④管道垂直穿越墙、板、梁、柱时应加套管;穿越地下室外墙时应加防水套管;穿楼板和屋面时应采取防水措施。
⑤管道应远离热源,立管距热水器或灶具边净距应≥400mm;当条件不具备时,应采取隔热防护措施,但净距应≥200mm。
⑥管道不宜穿越伸缩缝、如需要穿越时,应采取补偿管道伸缩和剪切变形的措施。
⑦水箱(池)的进(出)水管、排污管等,自水箱(池)至阀门的管段应采用金属管。
⑧PP—R管不得直接与水加热器或热水机组(器)连接,应采用长度不小于400mm的金属管段过渡。
5)管道伸缩补偿与支承。
①管道应合理设置伸缩补偿装置与支承(包括固定支承和滑动支承),以控制管道伸缩方向,补偿管道伸结合实际。
②常用的伸缩补偿装置包括利用管道折角自然补偿、多球橡胶伸缩节和自耦合压力密封单向伸缩节补偿等。有条件时应优先选择自然补偿。
③管道伸缩长度按下式计算:
式中 ΔL ——计算管段伸缩长度(mm);
ΔT ——计算温差(℃);
L ——计算管段长度(m);
α ——线膨胀系数(mm/m·℃),可取0.15;
式中 Δts ——管道内水温变化最大温差(℃)
Δtg ——管道外环境温度变化最大温差(℃)。
④管道最小自由臂长度按下式计算:
式中 La ——最小自由臂长度(mm);
ΔL ——计算管段伸缩长度(mm);
DN ——管道公称外径(mm);
K ——材料常数,取20。
⑤由于管引出的支管部位,与供水设备或容器连接处,宜采取自由臂补偿措施。
⑥当管道采用伸缩节补偿时,伸缩节的工作压力、温度、伸缩量和膨胀力应能满足要求。
⑦暗埋敷设和设有半圆形金属管托的管段可不设伸缩补偿装置。
⑧立管与横管最大支承间距应符合表1-39的规定:
立管与横管最大支承间距(mm) 表1-39
注:直埋暗敷管道的支承间距可放大一倍。
⑨直线管段固定支承间距,冷水管不宜大于6m;热水管水宜大于3m。
⑩管道穿楼板、穿屋面、三通、附件、配水点处均应设置固定支承。
管道紧固件不得损伤管壁。金属管卡与管道接角部位应加橡胶热或塑料软垫。
6)施工安装。
①所选用的管材、管件的质量应符合国家现行产品标准的要求,见表1-40和表1-41。管格、管件和专用机具应由同一厂家配套供应,并应同时出具管材、管件的系统适用性检测报告。
PP—R管的主要物理性能 表1-40
②管材、管件在运输、装卸,储存时应小心轻放、排列整齐,避免没污和化学物污染,不得受到剧烈撞击及尖锐物品触碰,不得抛、摔、滚、拖。库房应通风良好,室温应低于40℃,堆放高度不得超过1.5m,管材应分类水平堆放,支垫物间距不宜大于1m,不得露天堆放和在阳光下长期曝晒,距热源不应小于1.0m。
③管材的截断应采用专用管剪或管子割刀,其截断面应垂直于管材中心线。
管材、管件的主要物理、力学性能 表1-41
④采用嵌墙或在地面垫层内埋设管道,其管道应采用热熔或电熔连接方式,不得采用螺纹连接或套法兰连接。
⑤管道穿墙壁、楼板、水池壁或嵌墙暗装时,宜配合土建预埋套管、预留孔槽。
⑥在冬季施工时,应注意PP-R管道的低温脆性。
⑦管道穿基础墙处,应预埋套管,管顶与套管内顶净空距离不应小于建筑物的沉降量,且不宜小于100mm,管道穿越屋面、楼面、及地下室时应采取防水措施。
⑧室内地坪以下管道埋设,应在土建工程回填土夯实以后重新进行。开挖不得在回填土之前或未经夯实的土层上埋设。
⑨埋地管道沟底应平整,不得有突出的尖硬物。原土的粒径不宜大于12mm,必要时可铺100mm厚的砂垫层。管道周围的回填土填至管顶以上300mm处,经夯实后方可回填原土。室内埋地管道的管顶埋深不宜小于500mm。
7)管道的水压试验,冲洗、消毒和验收。
①管道的水压试验:
a.试验压力:冷水管试验压力为系统工作压力的1.5倍,但不得小于0.9MPa;热水管试验压力为系统工作压力的2.0倍,但不得小于1.2MPa。
b.热熔连接的管道,水压试验的时间应在连接完成24h后进行。
c.水压试验前,试压管道应固定,但接头部位应明露。
d.将各配水点封堵,缓慢向试压管道充水,同时排出管内气体待系统充满水后,进行水密性试验。
②管道的冲洗、消毒:
生活饮用水管道试压合格后,在竣工验收前应进行冲洗、消毒。
冲洗水应采用生活饮用水,流速不宜小于2m/s。冲洗后用含有效氯量不低于20mg/L的清洁水浸泡24h消毒后,放空管道内消毒液,再用生活饮用水冲洗管道,使出水符合生活饮用水标准后方可交付使用。
③管道的验收:
应检查冷热水管是否选材正确,管道接口是否牢固,有无漏水现象,管道支架是否牢固,间距是否正确,管道安装是否达到横平竖直,阀门、仪表、补偿装置是否安装正确等。
(3)铝塑复合管给水管道安装
1)适用范围。
适用于新建、改建、扩建的民用建筑工程中长期工作温度不超过95℃,系统工作压力不大于0.6MPa, DN ≤50的室内冷热水管道安装,工业建筑工程可参考使用。该管材不得用于室内消防管道和与其相连接的其他给水系统。
2)管材选择。
①由于铝塑复合管有多种结构形式,而每种结构形式只有一种壁厚。因此应根据系统的工作压力和输送的水温,再考虑工程安全余量来选择管材的结构形式。
②铝塑复合管为五层结构。中间为铝或铝合金层,按焊接方式又分为超声波搭接焊和氩弧对接焊;内外为塑料层;铝层与内外塑料层之间为热熔粘合剂(乙烯聚合物)层,见图1-14。
图1-14 铝塑复合管结构图
铝塑复合管按由外到内的材料不同分为以下几种:
a.搭接焊铝塑复合管:
聚乙烯/铝合金/聚乙烯(PAP)
交联聚乙烯/铝合金/交联聚乙烯(XPAP)
b.对接焊铝塑复合管:
聚乙烯/铝合金/交联聚乙烯(XPAP1)
交联聚乙烯/铝合金/交联聚乙烯(XPAP2)
聚乙烯/铝合金/聚乙烯(PAP3)
③铝塑复合管材设计参数,见表1-42。
铝塑复合管材设计参数 表1-42
④考虑在施工和使用过程中,管道会产生一定的附加应力和磨损等不利情况,因此推荐系统的工作压力P s =0.6~0.8P D 。
3)管道连接。
①卡压式(冷压式):不锈钢接头,专用卡钳压紧,适用于各种管径连接。
②卡套式(螺纹压紧式):铸铜接头,采用螺纹压紧,可拆卸,适用于 DN ≤32的管道连接。
③螺纹挤压式:铸铜接头,接头与管道之间加塑料密封层,采用锥形螺帽挤压形式密封,不能拆卸,适用于 DN ≤32的管道连接。
④过渡连接:铝塑复合管与其他管材,卫生器具金属配件、阀门连接时,采用带铜内丝或铜外丝的过渡接头,管螺纹连接。
4)管道布置与敷设。
①管道宜暗装,也可明装。但不得埋设在承重结构内。由于管材柔性好, DN ≤32时又为盘卷方式供货,所以特别适用于室内配水支管。
②管道可在管井、管窿、吊顶,地坪架空层内敷设。管径较小时也可嵌墙或沿垫层埋设,直埋管段不应有接头,并宜套波纹护套管。
③在用水器具集中的卫生间,宜采用分水器配水,并使各支管以最短距离到达各配水点。
④管道明装时,在有可能碰撞、冰冻或阳光直射的场所应采取保护措施。
⑤管道垂直穿越墙、板、梁、柱时应加套管;穿越地下室外墙时应加防水套管;穿楼板和屋面时应采取防水措施。
⑥管道应远离热源,立管距灶台边缘应≥400mm,距燃气热水器边缘不得小于200mm。不满足时应采取隔热措施。
⑦管道不宜穿越伸缩缝、沉降缝,如需要穿越时,应采取补偿管道伸缩和剪切变形的措施。
⑧水箱(池)的进(出)水管,排污管等,自水箱(池)至阀门的管段应采用金属管。
⑨铝塑管与水加热器或热水机组(器)连接,应采用长度不小400mm的金属管段过渡。
⑩当 DN ≤32管段采用管道弯曲时,转弯半径不得小于5 DN 。
5)管道伸缩补偿与支承。
①应合理设置伸缩补偿装置与支承(包括固定支承和滑动支承),以控制管道伸缩方向,补偿管道伸缩。
② DN ≤32且固定支承间距不大于6m(冷水管)或3m(热水管)的管段均可不设置伸缩补偿装置。
③常用的温度补偿装置包括利用管道折角自然补偿和多球橡胶伸缩节补偿等。有条件时优先选择自然补偿。
④管道伸缩长度按相关规程的规定计算。
⑤管道最小自由臂长度按相关规程规定计算,但自由臂长度不应小于300mm。
⑥由干管引出的支管部位,与供水设备或容器连接处,宜采取自由臂补偿措施。
⑦当管道采用伸缩节补偿时,伸缩节的工作压力,温度、伸缩量和膨胀力应能满足要求。
⑧立管与横管最大支承间距应符合表1-43的规定:
立管与横管支承间距(mm) 表1-43
注: DN ≤32暗装管段滑动支承间距可适当放宽。
⑨管道在穿楼板、屋面以及在三通、附件、配水点处均应设置固定支承。
⑩管道紧固件不得损伤管壁。金属管卡与管道接触部位应加橡胶垫或塑料软垫。
6)施工安装。
①所选用的管材、管件的质量应符合国家现行产品标准的要求。管材、管件和专用机具应由同一厂家配套供应,并应同时出具管材,管件的系统适用性检测报告。
②管材、管件在运输、装卸、储存时应小心轻放、排列整齐,避免油污和化学物污染,不得受到剧烈撞击及尖锐物品触碰,不得抛、摔、滚、拖。库房应通风良好,室温控制在-20℃~40℃,堆放高度不宜超过2.0m,管材应分类水平堆放,支垫物间距不宜大于1m。不得露天堆放和在阳光下长期曝晒,距热源应≥1.0m。
③截断管材应采用专用管剪或割刀,截断面应垂直管材中心线。
④管道转折宜采用弯曲管道的形式弯曲成形。 DN ≤32时,宜采用插入相应规格的弹簧弯曲管道,弯曲半径应≥5 DN ,一次成型,不宜反复弯曲; DN ≥40的管道,应采用专用的弯管器弯曲。
⑤埋设在墙面和楼(地)板垫层的管道,应采用整条管道,中间不应设接头。
⑥管道穿墙壁、楼板或嵌墙暗装时,应配合土建预埋套管或预留孔槽。
⑦管道穿基础墙处,应预埋套管,管顶与套管内顶净空距离不应小于建筑物的沉降量,且不宜小于100mm,管道穿越屋面、楼面,及地下室时应采取防水措施。
⑧室内地坪以下管道敷设,应在土建工程回填土夯实以后重新开挖进行。不得在回填土之前或未经夯实的土层上铺设。
⑨埋地管道沟底应平整,不得有突出的尖硬物。原土的粒径不宜大于12mm,必要时可铺100mm厚的砂垫层。管道周围的回填土填至管顶以上300mm处,经夯实后方可回填原土。室内埋地管道的埋设深度不宜小于300mm。
7)管道的水压试验、冲洗、消毒和验收。
①管道的水压试验:
管道安装完毕后,应进行水压试验和水密性检查。管道试验压力为工作压力的1.5倍,但不得小于0.6MPa。
②管道的冲洗消毒:
生活饮用水管道试压合格后,在竣工验收前应进行冲洗、消毒。冲洗水应采用生活饮用水,流速不得小于1.0m/s。冲洗后用含有效氯量不小于20~30mg/L的清洁水浸泡24h消毒后,放空管道内消毒液,再用生活饮用水冲洗管道,使出水水质符合生活饮用水卫生标准后方可交付使用。
③管道的验收:
应检查冷热水管是否选材正确,管道接口是否牢固。有无漏水现象,管道支架是否牢固,间距是否正确。管道安装是否达到横平竖直,阀门、仪表、补偿装置是否安装正确等。