供水規(guī)劃與設(shè)計(jì)節(jié)能研究
一、選擇合理的供水系統(tǒng)
整個(gè)供水系統(tǒng)可以分為取水、凈水及輸配水等三個(gè)部分。供水系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，由于涉及到城市總體規(guī)劃、水文、水文地質(zhì)、地形地質(zhì)、水質(zhì)、以及經(jīng)濟(jì)、技術(shù)環(huán)境等多方面因素而顯得十分復(fù)雜。在供水系統(tǒng)中，取水和輸配水部分所能耗占整個(gè)系統(tǒng)能耗的70-80%左右，所以系統(tǒng)優(yōu)化對(duì)供水工程就得顯得十分重要。利用能量分析可有助于論證和選擇合理的供水系統(tǒng)。
供水系統(tǒng)的能量由取水泵房和送水泵房的流量及其揚(yáng)程乘積之和組成的，它直接反映了耗能的大小。在選擇給水系統(tǒng)中，往往遇到一次加壓還是二次加壓，泵站與水廠位置，泵站與水廠內(nèi)的能量消耗，這些問(wèn)題都可以用能量分析手段進(jìn)行方案比較，以選出最佳的供水系統(tǒng)方案。
關(guān)于一次加壓還是二次加壓的問(wèn)題，目前供水公司的取水泵站和輸配水泵站的距離都比較近，所以在各水廠中往往都采用一次加壓，這樣就大大節(jié)省了二次加壓所需的電能。如果一級(jí)泵站距離水廠較
遠(yuǎn)，也要經(jīng)過(guò)充分論證后在決定是否建立二級(jí)泵站。
二、提高泵房綜合效率
泵房設(shè)計(jì)中節(jié)能問(wèn)題至關(guān)重要，水廠中電力消耗了極小一部分在變配電系統(tǒng)中損耗以外，幾乎97%是水泵電機(jī)耗掉的。理論上每千噸/時(shí)送上一米的高度耗電是2.72度，但實(shí)際上由于電機(jī)、水泵的效果是隨水泵運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，管路中的流量大小，即水頭損失的變化而改變的。水泵效率高的可達(dá)92--95%、低的只有60-65%。兩者相差30%，即每千噸.米電耗在4.45與2.96度之間浮動(dòng)。以歡喜嶺水廠為例，其日產(chǎn)達(dá)到一萬(wàn)立方米，如果平均揚(yáng)程為60米，則由于水泵效果的高低不同，年耗電量相差可達(dá)35萬(wàn)度之巨。亦即水泵效果平均能提高10%，每年就可省11.5萬(wàn)度，水廠規(guī)模越大，其相對(duì)差值也越大。可見(jiàn)研究泵房設(shè)計(jì)綜合效率問(wèn)題對(duì)于節(jié)能十分重要的。在泵房設(shè)計(jì)中應(yīng)當(dāng)注意下述問(wèn)題：
1、要選擇高效率的水泵。
2、水泵應(yīng)大小搭配，合理組合。
3、推廣采用變頻調(diào)速泵，節(jié)約能量。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外廣泛采用變頻調(diào)速泵，即根據(jù)管網(wǎng)水量變化自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速達(dá)到節(jié)省能量的效果。實(shí)踐表明泵站的經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用（主要是動(dòng)力費(fèi)用）占水廠制水成本的50%甚至更大，為了降低水廠制水成本，在新水廠設(shè)計(jì)時(shí)，不但考慮水泵大小搭配合理，而且應(yīng)采用變頻調(diào)速這一新的節(jié)能技術(shù)。例如歡喜嶺水廠在近年來(lái)廣泛采用了變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，雖說(shuō)要投入一部分資金。但長(zhǎng)年節(jié)能，所需費(fèi)用可在短期內(nèi)收回，并達(dá)到降低制水成本的目的。每年為該廠節(jié)約電費(fèi)約50萬(wàn)元，所增加的投資在一年內(nèi)即收回。
三、減少水廠中的能量消耗
如果不把一級(jí)泵站的能量水泵包括在內(nèi)，水廠中的能耗約為3.0-6.0米，這部分能量水泵由于上、下幅度差值較大，也應(yīng)在設(shè)計(jì)中盡可能考慮和減少。一般在水廠設(shè)計(jì)中節(jié)能考慮主要有以下二個(gè)方面：
1、在工藝選擇時(shí)，要比較能量消耗
目前混合一般采用泵前，跌水與管道混合。從節(jié)能角度看，采用泵前混合比較有利，因?yàn)榛旧喜恍枰獙ｉT的耗能裝置。
沉淀工藝，從節(jié)能角度平流式沉淀池與斜管沉淀地是最合適的，目前海口市米鋪水廠一期工程采用是鈄管沉淀池，二期工程采用平流式沉淀池。
濾池的水廠凈化設(shè)備中耗能大戶，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分注意節(jié)能問(wèn)題，濾池耗能主要在反沖洗水上，水廠中自用水量大部分就是反沖洗水。對(duì)于反沖洗水的節(jié)能，一是盡可能減少反沖洗水的耗量，二是盡可能減少反沖洗水頭。一般設(shè)計(jì)采用反沖洗強(qiáng)度15升/秒/米2，如果考慮氣水沖洗則反沖強(qiáng)度可減至8升/秒/米2。例如：海口市米鋪水廠二期工程就采用氣水反沖洗，先進(jìn)的V型濾池工藝、并采用自動(dòng)控制的形式、達(dá)到節(jié)水、節(jié)能的目的。
減少反沖洗水量的另一個(gè)途徑就是將反沖洗水回收。
2、在水廠布置中要注意減少能量消耗
水廠布置為了減少其能量消耗，往往采以以下幾個(gè)措施：
⑴工藝間平面布置盡可能集中；
⑵必要情況下設(shè)置超越管。
當(dāng)采用水質(zhì)較好的水庫(kù)水源時(shí)，一般原水濁度在5-7℃以下。設(shè)置反應(yīng)，沉淀池只是在高濁度時(shí)才利用。因此從反應(yīng)地到濾池間設(shè)置一根超越渠道，水質(zhì)好時(shí)不經(jīng)過(guò)反應(yīng)、沉淀而采用接觸過(guò)濾工藝，由此減少了反應(yīng)與沉淀的水頭損失，達(dá)到了節(jié)能的目的。
例如：海口市米鋪水廠存在季節(jié)性原水濁度低，加入反應(yīng)池的硫酸鋁產(chǎn)生的絮凝體不能及時(shí)沉淀。如果設(shè)置超越渠道采用接觸過(guò)濾，就可以達(dá)到節(jié)能目的。
四 重視輸水管路設(shè)計(jì)中的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
水泵所耗的電能轉(zhuǎn)化為出廠壓力后，除了服務(wù)壓力部分有用處，其余都水泵在輸水管網(wǎng)及地形高差中，這部分能量的水泵占整個(gè)供水系統(tǒng)電量水泵的極大部分，因此在規(guī)劃設(shè)計(jì)中應(yīng)十分注意經(jīng)濟(jì)流速問(wèn)題。
所謂經(jīng)濟(jì)流速是一次投資與經(jīng)常費(fèi)用
之和最小時(shí)的流速為經(jīng)濟(jì)流速，而相應(yīng)的管徑即為經(jīng)濟(jì)管徑。所以選擇輸配水管管徑的大小涉及投資與耗電的大小，管徑大基建費(fèi)用高，電費(fèi)卻省，管徑小一次投資省，但水頭損失大，水泵揚(yáng)程高，電費(fèi)貴。故以往設(shè)計(jì)中以經(jīng)濟(jì)流速來(lái)控制。為了更合理設(shè)計(jì)管網(wǎng)，我們往往采用計(jì)算機(jī)對(duì)管網(wǎng)進(jìn)行平差，以便降低能耗。
由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，需要新建、擴(kuò)建的水廠很多。除了新水廠設(shè)計(jì)應(yīng)考慮節(jié)能措施，對(duì)已建水廠亦應(yīng)根據(jù)節(jié)能需要進(jìn)行改造。如果我們都能在供水規(guī)劃、設(shè)計(jì)中將節(jié)能提到相應(yīng)重視程度，綜合權(quán)衡，重視節(jié)能，又重視建設(shè)投資的節(jié)能，那么，供水節(jié)能的潛力將是可觀的。
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