锡林浩特市供水水源井运行工况分析.doc

锡市水源井运行工况分析
张磊 2011.9.11
位于城市西南的锡市给排水公司水源地是供应全市生产、生活用水的重要区域，现在该区域投入使用的水源井有15眼，分别为位于新水厂西部的14、15、16、17、18、20、22、23和新水厂东部的1、4、6、9、10、11、19。各井水泵平均出水量为100立方米/小时，扬程60米左右。加上东苗圃的三眼7号井，基本满足了锡市人们的生产生活用水。
这15眼井是通过潜水泵将水从地下抽出，由输水管网分配给新、旧两个水厂，经除铁除锰水工艺处理后将合格的自来水打入市政管网并进入千家万户。新水厂水处理设计运行流量必须满足最低800立方米/小时，因为采用了先进的自动控制系统，使进入水处理的水量恒定不变，不会因输水管网的压力波动而发生变化。 旧水厂水处理采用传统的重力式跌水曝气，进水量随输水管网的流量和压力实时变化，由于整个工艺都是在重力流情况下完成的，从而大大节省了运行成本。通过对2011年上半年的运行数据统计：新水厂的水处理加上泵站的千吨耗电量高达210kWh，而旧水厂由于水处理运行工艺是在重力流下完成的，不存在电耗的问题，所以旧水厂的泵站千吨耗电量只有139kWh，运行成本远远低于新水厂。因为新水厂水处理工艺的要求，为了保证新水厂的运行，不得不使大部分源水进入新水厂，造成能耗的增加。与此同时，在保证了两个水厂能同时运行的情况下，在实际生产运行过程中也遇到了一些问题和安全隐患。
在水源井、新旧两个水厂均正常生产运行中，新水厂的进水量是恒定不变的，而旧水厂的进水量却是由启井数量和输水管网的压力决定的。当新水厂的进水量不发生改变时，每增加一眼井，就会造成输水管网的压力升高，管网阻力变大，从而改变了管网特性曲线。水泵的工作，必然需要与管路系统以及许多外界条件联系在一起。当管网特性曲线改变后，根据水泵特性曲线和管网特性曲线之间关系得知，当管网压力上升时，水泵的工况点会向左移动，造成压力上升，流量下降，严重时使水泵偏离高效区，造成能原的浪费。在实际生产运行中，既要保证新水厂水处理能满足最低水量运行，还得保证旧水厂有一定的供水量，必然造成水源井输水管网压力偏高，水泵效率下降。结果是，井是增加了，可进入新旧水厂的水量实质性并没有增加多少。输水管网压力高，在水泵的选型方面为克服管网阻力，不得不选用高扬程水泵，高扬程就意味着高能耗。
在水源井单独为旧水厂供水的时期，输水管网的压力只有0.15——0.2Mpa之间，而现在的输水管网压力达到了0.3、0.4Mpa，是以前输水管网压力的两倍多。自新水厂生产运行之后，多次出现潜水泵断轴事故，虽然没能找到理论依据，但从管网压力来看，必将是有一定关系的。
在运行管理方面，由于所有的水源井都是由新水厂的中心控制室集中完成的，造成旧水厂处于被动运行，无法及时掌控水处理、清水池运行工况，造成由于人为原因出现的跑水、无水事故的发生。
在用水高峰期（如：夏季、白天），以上情况表现的并不明显，不容易被察觉。当用水量减少时，两水厂同时运行的问题会凸显出来。当新水厂的清水池因泵站出水量减少而水位升高到90%以上时，就只能通过关闭一部分水源井，停止新水厂水处理系统，防止清水池溢水。因此每次新水厂水处理的启停都会因压力变化、水流方向改变等原因，造成对水源井管网、水泵等设备带来水力冲击。在新水厂运行投产初期表现尤为明显，各水源井安全阀或管道跑水的事故时有发生。当出现突发事件时，如：停电。这种高水压带来的危害会更大，突然的停电会使输水管网水流流速剧烈变化，从而引起一系列急剧的压力交替升降的水力冲击现象，造成水锤事故的发生。水锤对管道的冲击高出正常水压好多倍，是对管网危害最大的事故之一。
通过对两水厂和输水管网的现状分析，最大限度地降低输水管网节点水头可有效节约电能，并同时解决生产运行中的一些问题。不但可以使所有水泵工作在高效区，还可适当减小水泵的扬程，从而提高了水泵的工作效率，降低了能耗。一般城市给水系统从取水水源开始到供水至用户，对水的总提升高度约为70——80米左右，我国的统计数据表明，在供水区域内的地形标高相差不悬殊的城镇中，每向用户输送一千吨水的平均电能总耗量为300kWh左右，其中包括制水工艺过程和生产管理的用电量。通过2011年上半年数据统计，锡市水厂水源井千吨水耗电量高达233.4kWh，加上泵站的耗电量远高于300kWh千吨水耗电量标准，降低运行成本的空间还很巨大。所以如何优化生产运行工艺，如何合理科学的进行管理，是当前需要我们思考摸索并解决的重要问题。