建筑给水系统中的调节池

建筑给水系统中的调节池

在给水系统中，调整池的应用非常广泛。广义来讲,给水系统中用到的水塔、清水池,建筑给水系统中用到的贮水池都属于调节池的范畴。水处理系统中,调节池又分为水质调节池和水量调节池。调节池虽不具水处理的功能,但其对给排水系统的正常运行具有非常重要的作用。给水系统中用到的水塔、清水池,其作用之一在于调节泵站供水量和用水量之间的流量差值。建筑给水系统中用到的贮水池,其作用之一在于调节市政给水管网供水量与建筑升压水泵之间的流量差。污水处理系统中,水量调节池主要用于处理系统进水量不均匀时,调节进水量与处理水量之间的差值;水质调节池主要用于系统进水水质指标波动比较大的情况,以均和水质,存盈补缺,保证系统稳定运行。1级泵站的水塔给水系统中用到的调节池,即水塔和清水池。给水一级泵站通常全天均匀供水,而二级泵站为分级供水,故一、二级泵站的每小时供水量并不相等,为调节两级泵站供水量的差额,在两级泵站之间建造清水池。二级泵站每小时供水量与居民用水量之间又存在一定的差额,因此需要在供水管网内设置水塔;水塔在管网内的设置位置根据各城市具体条件定,可置于管网起端、中间或末端,但其调节容积不会因此而改变。1.1水池有效容积计算清水池中除了储存调节用水外,还存放消防用水和水厂生产用水,因此,清水池有效容积V计算公式如下:式中:V1为调节容积,m3;V2为消防贮水量,m3,按2h火灾延续时间计算;V3为净水厂冲洗滤池等生产用水,m3,等于最高日用水量的5%~10%;V4为安全贮量,m3。1.2水塔有效容积设计水塔除储存调节用水外,仅存放消防用水,水塔有效容积V计算公式如下:式中:V1为调节容积,m3;V2为消防贮水量,m3,按10min室内消防用水量计算。1.3日用电和月用时长清水池和水塔的调节容积均有两种计算方法:一种是根据24h供水量和用水量变化曲线推算,另一种是缺乏用水量变化规律的资料时,凭经验估算。具体讲,清水池根据一级泵站供水线和二级泵站输水曲线来确定调节容积;水塔调节容积根据二级泵站供水线和用户用水量曲线确定。当资料缺乏时,清水池调节容积,可按最高日用水量的10%~20%估算;水塔调节容积,可按最高日用水量的2.5%~3%或5%~6%估算。计算示例1:某大城市最高日用水量为20000m3/d,一级泵站均匀供水,二级泵站可分级供水,每小时用水量按最高日用水量的百分数计,0:00—24:00的用水百分数列表见表1。根据以上用水量变化情况,分别计算清水池和水塔的调节容积。解:(1)水塔调节容积计算。分析表1,可见该城市的用水高峰主要在5:00—20:00之间,用水量为4.35%~6%,其余时段处于用水低峰期,用水量为1.63%~3.19%。据此计算考虑二级泵站分级供水,高峰时段供水5%,低峰时段供水2.78%。绘制逐时流量曲线求水塔的调节容积。水塔的调节容积计算见图1。从图1中,水塔所需调节容积V1即供水量大于用水量累计的A部分面积6.55%,或等于B部分面积。(2)清水池调节容积计算。一级泵站均匀供水,1h供水4.17%;二泵站分级供水:高峰5:00—20:00时段供水5%,低峰21:00—24:00,0:00—4:00时段供水2.78%。绘制逐时流量曲线求清水池的调节容积。清水池的调节容积计算见图2。从图2中可以看出,水塔所需调节容积V1即供水量大于用水量累计的C部分面积6.55%,或等于D部分面积。2贮水池调节容积计算贮水池主要是储存和调节水量的构筑物,市政管网的供水量与加压泵站的提升水量不一致,需要设贮水池进行调节。其生活用水调节容积应根据流入量和供出量的变化曲线,并考虑消防储备水量和生产事故备用水量,经计算确定。可按下式计算:式中:V为贮水池有效容积,m3;Qb为水泵出水量,m3/h;Qj为水池进水量(即:市政管网的供水量),m3/h;Tb为水泵最长连续运行时间,h;Vf为消防储备水量,m3;Vs为生产事故备用水量,m3。当资料不足时,生活用水调节容积(Qb-Qj)Tb可以按经验估算。居住小区贮水池的调节容积按最高日用水量的15%~20%确定;建筑物内低位贮水池的调节容积按最高日用水量的20%~25%确定。3流量和浓度不均匀的处理方式工业废水与城市污水的水量、水质都是随时间而不断变化的,有高峰流量和低峰流量,也有高峰浓度和低峰浓度。流量和浓度的不均匀往往给处理设备带来不少困难,或者使其无法保持在最优的工艺条件下运行,或者短时无法工作,甚至遭到破坏。为了改善污水处理系统的工作条件,需对水量和水质进行调节,调节的主要方式是设置污水调节池。按调节池的作用,将其分为水量调节池和水质调节池。3.1调节池有效容积的确定水量调节池实际是一座变水位的调节池,进水为重力流,出水由水泵提升。调节池的容积可用图解法计算,可以绘制逐时流量曲线或者累计流量曲线来求解调节池的有效容积。计算示例2:某污水处理站处理规模为4000m3/d,全天24h的进水量变化资料见表2。解法一:污水站一天(24h)进水量:式中:qi为在ti时段内污水流量,m3/h;ti为时段,h。污水站一天(24h)平均流量Q,即调节池的水泵提升量:根据污水量的变化,可以绘制出一天逐时流量曲线,并根据进水量与出水量求调节池的有效容积,方法同计算示例1,过程略,计算结果,调节池的调节容量=1152m3。解法二:根据污水量的变化,可以绘制出一天的进水流量累计曲线(见图3)。用直线连接O、A两点,则OA为调节池均匀出水量的累计曲线,其斜率为调节池的水泵提升量。从图3可知,A点的累计水量为4000m3/d,OA的斜率为166.67m3/h。通过流量累计曲线的最高点和最低点作平行于OA的两条切线,得切点B、C,分别自B、C点作平行于纵轴的直线,与OA分别相交于D、E点。线段BD所代表的水量为600m3,CE所代表的水量为420m3,BD+CE=600+420=1020m3,即为调节池的理论调节容积。考虑增加理论调节容积的10%~20%来作为设计调节池容积,故设计调节池有效容积为V=1020×1.15=1173m3。与解法一所得结果相似。3.2调节池的设计及实现(1)调节池的混合方法。水质调节分两种情况:一种是进水的水量均匀,水质不均匀;另一种是水量、水质都不均匀。前一种情况的水质调节比较容易实施,后一种情况的水质均和较为困难。但无论哪种情况,水质调节池均必须将进水进行充分混合。可以利用外动力(如机械搅拌、空气搅拌等)使污水强制混合,或利用差流方式使污水进行自身水力混合(见图4)。如图4所示,同时进入调节池的废水,由于流程的长短不同,从而导致时间的差异,使得前后进入调节池的废水相混合。实践证明,利用调节池的特殊构造来达到均匀水质的效果还是很明显的。调节池的形式,除了上述矩形调节池外,还可以采用圆形、正方形等形式;除了采用穿孔导流槽的形式外,还可以利用折流墙来实现均化水质。(2)调节池的容积计算。对调节池可写出物料平衡方程:式中:Q为取样间隔时间内的平均流量,m3/h;C1为取样间隔时间内进入调节池污物的质量浓度,mg/L;T为取样间隔时间,h;C0为取样间隔时间开始时调节池内污物的质量浓度,mg/L;V为调节池容积,V=QT,m3;C2为取样间隔时间终了时调节池内污物的质量浓度,mg/L。假设在一个取样间隔时间内出水质量浓度不变,将上式变化后,每一个取样间隔后的出水质量浓度为:不同的取样间隔时间T,对应不同的调节池容积V,则会有不同的出水污物质量浓度C2。V与T成正比关系,C2与V、T成反比关系;即调节时间越长,所需调节池容积越大,出水污物质量浓度越均匀,处理效果越好,但调节池容积的增大则带来工程投资的增加。实际应用中,可以采取试算的方法,比较不同调节时间对出水污物质量浓度的影响程度,结合工程投资综合确定调节池容积。4调节池及调节容积调节池在给排水系统中应用非常广泛,只是在不同的领域其称谓不同,但作用均是相同的,起到调节水量或者均化水质的作用。调节池在不同领域中除起到调节作用外,有时还兼顾其他作用,如在给水系统中起还起到储存消防、事故、生产用水等作用,设计时应考虑周全。水量调节池调节容积的计算均可以采用图解法求解,通