建筑給水系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)池

建筑給水系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)池

在給水系統(tǒng)中，調(diào)整池的應(yīng)用非常廣泛。廣義來講,給水系統(tǒng)中用到的水塔、清水池,建筑給水系統(tǒng)中用到的貯水池都屬于調(diào)節(jié)池的范疇。水處理系統(tǒng)中,調(diào)節(jié)池又分為水質(zhì)調(diào)節(jié)池和水量調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池雖不具水處理的功能,但其對(duì)給排水系統(tǒng)的正常運(yùn)行具有非常重要的作用。給水系統(tǒng)中用到的水塔、清水池,其作用之一在于調(diào)節(jié)泵站供水量和用水量之間的流量差值。建筑給水系統(tǒng)中用到的貯水池,其作用之一在于調(diào)節(jié)市政給水管網(wǎng)供水量與建筑升壓水泵之間的流量差。污水處理系統(tǒng)中,水量調(diào)節(jié)池主要用于處理系統(tǒng)進(jìn)水量不均勻時(shí),調(diào)節(jié)進(jìn)水量與處理水量之間的差值;水質(zhì)調(diào)節(jié)池主要用于系統(tǒng)進(jìn)水水質(zhì)指標(biāo)波動(dòng)比較大的情況,以均和水質(zhì),存盈補(bǔ)缺,保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。1級(jí)泵站的水塔給水系統(tǒng)中用到的調(diào)節(jié)池,即水塔和清水池。給水一級(jí)泵站通常全天均勻供水,而二級(jí)泵站為分級(jí)供水,故一、二級(jí)泵站的每小時(shí)供水量并不相等,為調(diào)節(jié)兩級(jí)泵站供水量的差額,在兩級(jí)泵站之間建造清水池。二級(jí)泵站每小時(shí)供水量與居民用水量之間又存在一定的差額,因此需要在供水管網(wǎng)內(nèi)設(shè)置水塔;水塔在管網(wǎng)內(nèi)的設(shè)置位置根據(jù)各城市具體條件定,可置于管網(wǎng)起端、中間或末端,但其調(diào)節(jié)容積不會(huì)因此而改變。1.1水池有效容積計(jì)算清水池中除了儲(chǔ)存調(diào)節(jié)用水外,還存放消防用水和水廠生產(chǎn)用水,因此,清水池有效容積V計(jì)算公式如下:式中:V1為調(diào)節(jié)容積,m3;V2為消防貯水量,m3,按2h火災(zāi)延續(xù)時(shí)間計(jì)算;V3為凈水廠沖洗濾池等生產(chǎn)用水,m3,等于最高日用水量的5%~10%;V4為安全貯量,m3。1.2水塔有效容積設(shè)計(jì)水塔除儲(chǔ)存調(diào)節(jié)用水外,僅存放消防用水,水塔有效容積V計(jì)算公式如下:式中:V1為調(diào)節(jié)容積,m3;V2為消防貯水量,m3,按10min室內(nèi)消防用水量計(jì)算。1.3日用電和月用時(shí)長(zhǎng)清水池和水塔的調(diào)節(jié)容積均有兩種計(jì)算方法:一種是根據(jù)24h供水量和用水量變化曲線推算,另一種是缺乏用水量變化規(guī)律的資料時(shí),憑經(jīng)驗(yàn)估算。具體講,清水池根據(jù)一級(jí)泵站供水線和二級(jí)泵站輸水曲線來確定調(diào)節(jié)容積;水塔調(diào)節(jié)容積根據(jù)二級(jí)泵站供水線和用戶用水量曲線確定。當(dāng)資料缺乏時(shí),清水池調(diào)節(jié)容積,可按最高日用水量的10%~20%估算;水塔調(diào)節(jié)容積,可按最高日用水量的2.5%~3%或5%~6%估算。計(jì)算示例1:某大城市最高日用水量為20000m3/d,一級(jí)泵站均勻供水,二級(jí)泵站可分級(jí)供水,每小時(shí)用水量按最高日用水量的百分?jǐn)?shù)計(jì),0:00—24:00的用水百分?jǐn)?shù)列表見表1。根據(jù)以上用水量變化情況,分別計(jì)算清水池和水塔的調(diào)節(jié)容積。解:(1)水塔調(diào)節(jié)容積計(jì)算。分析表1,可見該城市的用水高峰主要在5:00—20:00之間,用水量為4.35%~6%,其余時(shí)段處于用水低峰期,用水量為1.63%~3.19%。據(jù)此計(jì)算考慮二級(jí)泵站分級(jí)供水,高峰時(shí)段供水5%,低峰時(shí)段供水2.78%。繪制逐時(shí)流量曲線求水塔的調(diào)節(jié)容積。水塔的調(diào)節(jié)容積計(jì)算見圖1。從圖1中,水塔所需調(diào)節(jié)容積V1即供水量大于用水量累計(jì)的A部分面積6.55%,或等于B部分面積。(2)清水池調(diào)節(jié)容積計(jì)算。一級(jí)泵站均勻供水,1h供水4.17%;二泵站分級(jí)供水:高峰5:00—20:00時(shí)段供水5%,低峰21:00—24:00,0:00—4:00時(shí)段供水2.78%。繪制逐時(shí)流量曲線求清水池的調(diào)節(jié)容積。清水池的調(diào)節(jié)容積計(jì)算見圖2。從圖2中可以看出,水塔所需調(diào)節(jié)容積V1即供水量大于用水量累計(jì)的C部分面積6.55%,或等于D部分面積。2貯水池調(diào)節(jié)容積計(jì)算貯水池主要是儲(chǔ)存和調(diào)節(jié)水量的構(gòu)筑物,市政管網(wǎng)的供水量與加壓泵站的提升水量不一致,需要設(shè)貯水池進(jìn)行調(diào)節(jié)。其生活用水調(diào)節(jié)容積應(yīng)根據(jù)流入量和供出量的變化曲線,并考慮消防儲(chǔ)備水量和生產(chǎn)事故備用水量,經(jīng)計(jì)算確定?？砂聪率接?jì)算:式中:V為貯水池有效容積,m3;Qb為水泵出水量,m3/h;Qj為水池進(jìn)水量(即:市政管網(wǎng)的供水量),m3/h;Tb為水泵最長(zhǎng)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間,h;Vf為消防儲(chǔ)備水量,m3;Vs為生產(chǎn)事故備用水量,m3。當(dāng)資料不足時(shí),生活用水調(diào)節(jié)容積(Qb-Qj)Tb可以按經(jīng)驗(yàn)估算。居住小區(qū)貯水池的調(diào)節(jié)容積按最高日用水量的15%~20%確定;建筑物內(nèi)低位貯水池的調(diào)節(jié)容積按最高日用水量的20%~25%確定。3流量和濃度不均勻的處理方式工業(yè)廢水與城市污水的水量、水質(zhì)都是隨時(shí)間而不斷變化的,有高峰流量和低峰流量,也有高峰濃度和低峰濃度。流量和濃度的不均勻往往給處理設(shè)備帶來不少困難,或者使其無法保持在最優(yōu)的工藝條件下運(yùn)行,或者短時(shí)無法工作,甚至遭到破壞。為了改善污水處理系統(tǒng)的工作條件,需對(duì)水量和水質(zhì)進(jìn)行調(diào)節(jié),調(diào)節(jié)的主要方式是設(shè)置污水調(diào)節(jié)池。按調(diào)節(jié)池的作用,將其分為水量調(diào)節(jié)池和水質(zhì)調(diào)節(jié)池。3.1調(diào)節(jié)池有效容積的確定水量調(diào)節(jié)池實(shí)際是一座變水位的調(diào)節(jié)池,進(jìn)水為重力流,出水由水泵提升。調(diào)節(jié)池的容積可用圖解法計(jì)算,可以繪制逐時(shí)流量曲線或者累計(jì)流量曲線來求解調(diào)節(jié)池的有效容積。計(jì)算示例2:某污水處理站處理規(guī)模為4000m3/d,全天24h的進(jìn)水量變化資料見表2。解法一:污水站一天(24h)進(jìn)水量:式中:qi為在ti時(shí)段內(nèi)污水流量,m3/h;ti為時(shí)段,h。污水站一天(24h)平均流量Q,即調(diào)節(jié)池的水泵提升量:根據(jù)污水量的變化,可以繪制出一天逐時(shí)流量曲線,并根據(jù)進(jìn)水量與出水量求調(diào)節(jié)池的有效容積,方法同計(jì)算示例1,過程略,計(jì)算結(jié)果,調(diào)節(jié)池的調(diào)節(jié)容量=1152m3。解法二:根據(jù)污水量的變化,可以繪制出一天的進(jìn)水流量累計(jì)曲線(見圖3)。用直線連接O、A兩點(diǎn),則OA為調(diào)節(jié)池均勻出水量的累計(jì)曲線,其斜率為調(diào)節(jié)池的水泵提升量。從圖3可知,A點(diǎn)的累計(jì)水量為4000m3/d,OA的斜率為166.67m3/h。通過流量累計(jì)曲線的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)作平行于OA的兩條切線,得切點(diǎn)B、C,分別自B、C點(diǎn)作平行于縱軸的直線,與OA分別相交于D、E點(diǎn)。線段BD所代表的水量為600m3,CE所代表的水量為420m3,BD+CE=600+420=1020m3,即為調(diào)節(jié)池的理論調(diào)節(jié)容積?？紤]增加理論調(diào)節(jié)容積的10%~20%來作為設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池容積,故設(shè)計(jì)調(diào)節(jié)池有效容積為V=1020×1.15=1173m3。與解法一所得結(jié)果相似。3.2調(diào)節(jié)池的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)(1)調(diào)節(jié)池的混合方法。水質(zhì)調(diào)節(jié)分兩種情況:一種是進(jìn)水的水量均勻,水質(zhì)不均勻;另一種是水量、水質(zhì)都不均勻。前一種情況的水質(zhì)調(diào)節(jié)比較容易實(shí)施,后一種情況的水質(zhì)均和較為困難。但無論哪種情況,水質(zhì)調(diào)節(jié)池均必須將進(jìn)水進(jìn)行充分混合?？梢岳猛鈩?dòng)力(如機(jī)械攪拌、空氣攪拌等)使污水強(qiáng)制混合,或利用差流方式使污水進(jìn)行自身水力混合(見圖4)。如圖4所示,同時(shí)進(jìn)入調(diào)節(jié)池的廢水,由于流程的長(zhǎng)短不同,從而導(dǎo)致時(shí)間的差異,使得前后進(jìn)入調(diào)節(jié)池的廢水相混合。實(shí)踐證明,利用調(diào)節(jié)池的特殊構(gòu)造來達(dá)到均勻水質(zhì)的效果還是很明顯的。調(diào)節(jié)池的形式,除了上述矩形調(diào)節(jié)池外,還可以采用圓形、正方形等形式;除了采用穿孔導(dǎo)流槽的形式外,還可以利用折流墻來實(shí)現(xiàn)均化水質(zhì)。(2)調(diào)節(jié)池的容積計(jì)算。對(duì)調(diào)節(jié)池可寫出物料平衡方程:式中:Q為取樣間隔時(shí)間內(nèi)的平均流量,m3/h;C1為取樣間隔時(shí)間內(nèi)進(jìn)入調(diào)節(jié)池污物的質(zhì)量濃度,mg/L;T為取樣間隔時(shí)間,h;C0為取樣間隔時(shí)間開始時(shí)調(diào)節(jié)池內(nèi)污物的質(zhì)量濃度,mg/L;V為調(diào)節(jié)池容積,V=QT,m3;C2為取樣間隔時(shí)間終了時(shí)調(diào)節(jié)池內(nèi)污物的質(zhì)量濃度,mg/L。假設(shè)在一個(gè)取樣間隔時(shí)間內(nèi)出水質(zhì)量濃度不變,將上式變化后,每一個(gè)取樣間隔后的出水質(zhì)量濃度為:不同的取樣間隔時(shí)間T,對(duì)應(yīng)不同的調(diào)節(jié)池容積V,則會(huì)有不同的出水污物質(zhì)量濃度C2。V與T成正比關(guān)系,C2與V、T成反比關(guān)系;即調(diào)節(jié)時(shí)間越長(zhǎng),所需調(diào)節(jié)池容積越大,出水污物質(zhì)量濃度越均勻,處理效果越好,但調(diào)節(jié)池容積的增大則帶來工程投資的增加。實(shí)際應(yīng)用中,可以采取試算的方法,比較不同調(diào)節(jié)時(shí)間對(duì)出水污物質(zhì)量濃度的影響程度,結(jié)合工程投資綜合確定調(diào)節(jié)池容積。4調(diào)節(jié)池及調(diào)節(jié)容積調(diào)節(jié)池在給排水系統(tǒng)中應(yīng)用非常廣泛,只是在不同的領(lǐng)域其稱謂不同,但作用均是相同的,起到調(diào)節(jié)水量或者均化水質(zhì)的作用。調(diào)節(jié)池在不同領(lǐng)域中除起到調(diào)節(jié)作用外,有時(shí)還兼顧其他作用,如在給水系統(tǒng)中起還起到儲(chǔ)存消防、事故、生產(chǎn)用水等作用,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮周全。水量調(diào)節(jié)池調(diào)節(jié)容積的計(jì)算均可以采用圖解法求解,通