預淨化選擇性取水構築物的製作方法
2023-10-17 12:33:49
專利名稱：預淨化選擇性取水構築物的製作方法
技術領域：
本發明涉及給水工程的固定取水裝置，具體涉及一種以湖庫作為城鎮水源的預淨化選擇性取水構築物。
背景技術：
城市用水主要考慮水溫、濁度、浮遊生物、溶解氧的分布情況，以獲取易處理、濁度低、浮遊生物等雜質含量小的水體。為達到此目的，眾多水庫對取水構築物進行了改造，採取分層取水方式，即通過開啟不同高度的取水口，規避含藻類、泥沙顆粒等較多的水層，從而獲取優質水體的取水方式。
然而，在夏季強降雨時期，水庫水體濁度會明顯增大，主要原因有以下幾個方面
I)強降雨會將空氣中的顆粒物質帶入水庫；
2)地表徑流攜帶大量泥沙顆粒、天然腐殖質和多種合成有機物等物質進入水庫；
3)受強降雨的衝刷作用，山體崩塌產生的泥石流也會進入水庫。
此外，夏秋季節正值藻類高發時期，藻類顆粒物也會使水體濁度增大，水質變差。
由於以上原因，現有的選擇性取水構築物很難取得優質水。例如，西安金盆水庫採用固定式分層取水構築物，在不同高度上設有3個取水口。根據實測數據研究發現，在夏季強降雨時期，水廠原水濁度高達100NTU以上、有機物含量也較高。由於進廠原水濁度偏高, 水廠在夏季強降雨時期往往處於高負荷運行狀態，主要表現在混凝階段藥劑投加量大，濾後水質不達標等，造成水廠處理成本增加。
現有研究表明，混凝劑PAC能有效降低水體濁度，並對腐殖酸等物質有很好的處理效果。PAC加入水中後即發生水解和聚合反應，生成一系列鋁鹽水解聚合物，具有絮凝體形成迅速、絮體顆粒大、機械強度好、沉降速度高等優點。用於高濁水、低溫低濁水和受汙染水均能達到良好的絮凝效果，並且對原水的PH值、溫度、渾濁度、鹼度、有機物等的變化均有較強的適應性。發明內容
針對現有取水構築物取水水質可能出現濁度高、藻類含量較大的特點，本發明的目的在於，設計一種能有效降低水廠原水濁度、浮遊生物雜質含量、降低水廠運行負荷的預淨化選擇性取水構築物。
為了實現上述任務，本發明採取如下的技術解決方案
預淨化選擇性取水構築物，包括位於湖庫的直立的箱型鋼筋混凝土取水塔，其特徵在於
在取水塔塔身的不同高度分層布置多個取水口，每個取水口前端設置有攔汙柵， 取水口中間設置電動閘閥；
在取水口後設置有往復式廊道，在往復式廊道的上部設置注水管，上接地面泵站；
所述的往復式廊道通過澆築的鋼筋混凝土隔板被分隔成三個格室；其中，第一格室上端設置藥劑投加管，該藥劑投加管延伸至每個取水口的末端；在第二格室和第三格室之間鋼筋混凝土隔板不同高度開設有過水通道，過水通道中間同樣設置電動閘閥，使第二格室和第三格室通過過水通道相連通，在第二格室和第三格室底部設置有泥渣槽，泥渣槽底設置排泥管，排泥管上有電動閘閥，在泥渣槽上部安裝有汙泥界面監測儀，第三格室上有出水鋼管。
本發明的預淨化選擇性取水構築物，採用汙泥界面監測儀來實現泥渣槽排泥。在排泥槽上部設置的汙泥界面監測儀使用紅外二極體系統的多光束交替光方法，能夠監測出汙泥的高度，當排泥槽內汙泥達到一定高度值時，汙泥界面監測儀通過電控室自動啟動地面泵站向取水塔內部注水，當地面泵站運行一段時間(可在汙泥界面監測儀內部設定)後， 取水塔內的水面會超過湖庫水面，此時汙泥界面監測儀通過電控室打開排泥管上的電動閘閥，泥沙等顆粒性物質會在壓力作用下排入湖庫底部。
本發明的預淨化選擇性取水構築物，其顯著效果是對進廠原水進行預處理，降低了進廠水的水質濁度，泥沙、藻類等顆粒物質含量低，能有效減小水廠運行負荷，降低水廠處理成本。取水構築物結構簡單，易於操作管理。具體表現為
I、採用分層取水結構，能夠較大概率取得優質水層的湖庫水。利用可攜式水質現場分析儀器或分層取樣實驗室分析水質，確定湖庫優質水層高度，通過開啟或關閉取水口的電動閘閥，即可在一定範圍內取得湖庫不同高度上的優質水。
2、能夠使原水水質得到進一步提升，尤其能有效改善強降雨時期的原水水質。強降雨時期，洪水潛流攜帶上遊大量天然有機汙染物、泥沙等濁質顆粒進入庫區水體，在下沉至等密度水層後水平流動，雖然取水塔在不同高度上開設了幾個取水口，但所取原水也有可能受到洪水潛流的影響。在本發明中，湖庫水通過取水口進入取水塔內部，同時低濃度的 PAC藥劑通過藥劑投加管加入，在取水口處與所取的湖庫水混合，經過往復式廊道的上下翻滾，與藥劑充分混合，混凝後水中雜質如泥沙顆粒、浮遊生物雜質等會形成大的泥渣顆粒， 沉降至往復式廊道底部的泥渣槽。經過預處理後，能進一步降低原水濁度，減少洪水潛流的影響，使原水水質進一步提升，從而滿足進廠原水水質滿的處理要求。
3、取水構築物運行耗電量低，維護方便。本發明採用圓筒形的取水口，用小型的電動閘閥取代以往的大型閘板，在閘板啟閉方面，本發明啟閉所消耗的電能少。取水口分層布置，每個取水口都設置維護間，另外，泥渣槽底部的管道同樣設置維護間，工作人員可以通過取水構築物配備的升降梯進入取水口的維護間，對電動閘閥等進行維護。
4、能有效降低水廠運行成本，減小運行負荷。水廠高負荷運行主要原因是由於原水濁度高以及藻類含量大造成的。本發明通過在取水塔內增加混凝處理工藝，向原水中投加低濃度的PAC藥劑，大大降低了原水濁度，將原本僅在水廠一次完成的混凝工藝改為在取水塔及水廠兩步完成，減小了水廠的運行負荷。
5、採用自控系統，操作簡單方便。採用汙泥界面監測儀實現泥渣槽排泥，無需工作人員操作管理，簡單方便。
圖I是本發明的預淨化選擇性取水構築物結構示意圖。
圖2是圖I的1-1剖面圖。
圖3是採用本發明在湖庫的高水位時的運行工況示意圖。
圖4是採用本發明在湖庫的中水位時的運行工況示意圖。
圖5是採用本發明在湖庫的低水位時的運行工況示意圖。
圖中的標號分別表示
I、取水口，2、攔汙柵，3、第一電動閘閥，4、往復式廊道，5、混凝土隔板，6、藥劑投加管，7、泥渣槽，8、排泥管，9、第二電動閘閥，10、汙泥界面監測儀，11、過水通道，12、連接梁， 13、注水管，14、第三電動閘閥，15、出水鋼管，16、1號升降梯，17、2號升降梯，18、吊物孔。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
具體實施方式
圖I給出了預淨化選擇性取水構築物的結構示意圖。該取水構築物是基於分層取水、隔板絮凝等理論技術進行設計的。通過開啟不同高度的取水口獲取優質水，添加混凝劑實現快速凝聚，往復式廊道和混凝土隔板作用促進絮體成長，而後大的絮體從原水中分離出來，從而達到選擇性獲取優質水、降低原水濁度及浮遊生物雜質含量的目的。該取水構築物能保證水廠的原水水質，有效減小水廠的運行負荷，降低運行成本，操作簡單，易於管理。
參見圖1，本實施例的取水構築物，包括位於湖庫的直立的箱型鋼筋混凝土取水塔，在取水塔塔身的不同高度分層布置多個取水口 1，取水口 I前端設置攔汙柵2，用於防止湖庫中大的漂浮物進入取水塔。取水口 I中間設置第一電動閘閥3，用於調節取水口 I的啟閉。取水口 I後設置往復式廊道4，通過鋼筋混凝土澆築的隔板5將往復式廊道4分隔成三個格室(圖中的格室I、格室II及格室III)，每個格室內有連接梁12，格室I上端設置有多個藥劑投加管6，用於添加低濃度的PAC藥劑，藥劑投加管6延伸至每個取水口 I的末端，使PAC藥劑在原水剛進入取水塔時便開始混合。格室II及格室III通過不同高度的過水通道11連通，在過水通道11中間同樣設置電動閘閥用於過水通道11的啟閉。格室III 底部設置出水鋼管15,出水鋼管15上有第三電動閘閥14。在往復式廊道4底部設置泥禮 槽7，泥渣槽7底部設置排泥管8，排泥管8上設有第二電動閘閥9，泥渣槽7上部安裝汙泥界面監測儀10。往復式廊道4的上部設置注水管13，注水管13連接地面泵站。
本實施例中，汙泥界面監測儀10選擇哈希公司生產的TSS可攜式濁度、懸浮物和汙泥界面監測儀，可以測量三個參數，無論測量濁度，還是測量懸浮物，都具有較寬的測量範圍。
當泥渣槽7進行排泥時，關閉進水口第一電動閘閥3與出水鋼管15上的第三電動閘閥14，通過地面泵站向取水塔內部注水，當取水塔內的水面超過湖庫水面時，打開排泥管 8上的第二電動閘閥9，泥沙等顆粒性物質會在壓力作用下排入湖庫底部。
參見圖2，原水經過取水口 I進入往復式廊道4，與通過藥劑投加管6投加的低濃度PAC藥劑混合，在往復式廊道4翻轉過程中絮體逐漸成長，形成大的絮體後與原水分離， 進入泥渣槽7，優質原水由出水鋼管15排出。在取水塔兩側設置的I號升降梯16、2號升降梯17以及吊物孔18，通過升降梯(16、17)可去取水塔的不同位置對設備進行檢修與維護， 通過吊物孔18可以對取水塔中的大型設備進行裝吊。
參見圖3，湖庫處於高水位時，關閉過水通道11的第一電動閘閥3，湖庫水從取水塔的上部取水口 I進入往復式廊道4後，從混凝土隔板5上部流過，此時進入取水塔的水體經過往復式廊道4的長度最長，在往復式廊道4的混凝效果最好。
參見圖4，湖庫處於中水位時，關閉相應的過水通道11的第一電動閘閥3，湖庫水從取水塔中部的取水口 I進入往復式廊道4後，從混凝土隔板5上部或中部的過水通道11 流過，此時進入取水塔的水體經過往復式廊道4的長度居中，在往復式廊道4的混凝效果其次。
參見圖5，湖庫處於低水位時，關閉相應的過水通道11的第一電動閘閥3，湖庫水從取水塔的底部的取水口 I進入往復式廊道4後，從混凝土隔板5底部的過水通道11流過， 此時進入取水塔的水體經過往復式廊道4的長度最短，在往復式廊道4的混凝效果最差，只能略微降低水體中的顆粒物質。
權利要求
1.一種預淨化選擇性取水構築物，包括位於湖庫的直立的箱型鋼筋混凝土取水塔，其特徵在於在取水塔塔身的不同高度分層布置多個取水口，每個取水口前端設置有攔汙柵，取水口中間設置電動閘閥；在取水口後設置有往復式廊道，在往復式廊道的上部設置注水管，上接地面泵站；所述的往復式廊道通過澆築的鋼筋混凝土隔板被分隔成三個格室；其中，第一格室上端設置藥劑投加管，該藥劑投加管延伸至每個取水口的末端；在第二格室和第三格室之間鋼筋混凝土隔板不同高度開設有過水通道，過水通道中間同樣設置電動閘閥，使第二格室和第三格室通過過水通道相連通，在第二格室和第三格室底部設置有泥渣槽，泥渣槽底設置排泥管，排泥管上有電動閘閥，在泥渣槽上部安裝有汙泥界面監測儀，第三格室上有出水鋼管。
2.如權利要求I所述的預淨化選擇性取水構築物，其特徵在於，所述的取水口為圓筒形。
3.如權利要求I所述的預淨化選擇性取水構築物，其特徵在於，所述的汙泥界面監測儀選擇哈希公司生產的TSS可攜式濁度、懸浮物和汙泥界面監測儀。
全文摘要
本發明公開了一種預淨化選擇性取水構築物，包括位於湖庫的直立的箱型鋼筋混凝土取水塔，取水塔塔身分層布置多個取水口，取水口前端設置有攔汙柵，取水口中間設置電動閘閥；在取水口後設置有往復式廊道，在往復式廊道的上部設置注水管，上接地面泵站；往復式廊道被分隔成三個格室；第一格室上端設置藥劑投加管，藥劑投加管延伸至每個取水口的末端；第二格室和第三格室之間鋼筋混凝土隔板不同高度開設有過水通道，在第二格室和第三格室底部設置有泥渣槽，泥渣槽底設置排泥管，排泥管上有電動閘閥，在泥渣槽上部安裝汙泥界面監測儀，第三格室上有出水鋼管，能預淨化原水，保證進廠水質，有效減小水廠的運行負荷，降低運行成本，操作簡單，易於管理。
文檔編號E03B3/04GK102535580SQ20121005600
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月6日 優先權日2012年3月6日
發明者盧金鎖, 胡亞潘 申請人:西安建築科技大學