2021-4-10 | 建筑工程
0引言
目前神东煤炭集团中心区最高需水量约4万m3/d，而水源总量约为3万m3/d，缺口近1万m3/d。矿区生产、生活用水年平均增幅约为6．8%，但水源总量在减少，供需矛盾日趋严重。如矿区三大供水水源，考考赖水厂由于周边煤矿的开采造成了水源地塌陷，水量已由1995年供水能力3．1万m3/d，降至2010年的0．3万m3/d，目前已经基本枯竭，供水水量极少。哈拉沟水厂目前水源已经枯竭。现有的活鸡兔净水厂由于河道污染，水源水质不达标，利用率很低。为了有效缓解神东矿区生产、生活用水，已经实施了乌兰木伦煤矿、石圪台煤矿井下清水利用工程，即便如此，目前的供水能力还达不到要求。本文就神东煤炭集团生活小区应用管道直饮水系统解决用水困难问题作简要分析。
1管道直饮水系统应用背景
1．1有效缓解供水紧张局面
根据实际调查结果显示，神东矿区属于水质性缺水，如能够改善和优化水资源结构，就可以缓解用水紧张状况。通过合理布局，采用先进技术等手段，有效利用现有资源，充分实现中水回用等，即可保证生产、生活用水安全可靠。
1．2解决方案
神东煤炭集团公司为解决水资源短缺问题下了很大工夫，近5年投资计划已突破1亿元，包括污水处理厂、净水厂和直饮水系统。为了合理利用水资源，公司通过反复研究，形成开辟新的净水水源、扩大生产及绿化复用水用量、加快建设矿井深度水处理以及直饮水项目这三大解决方案。
开辟新的净水水源，增加供水量:目前已实施了乌兰木伦煤矿、石圪台煤矿井下清水利用工程，供水能力约为25000m3/d，石圪台煤矿二期井下清水利用工程已完工，可新增供水能力约为3000m3/d。另外实施了考考赖沟除砂站新增取水井、公捏尔盖取水设施改造、考考赖沟水源塌陷区增加导流管、乌兰木伦强排场地沿线清水补给、哈拉沟水源地东沟增设导流管等5项紧急补水工程，保证近一两年枯水期矿区生产、生活用水。
扩大生产及绿化复用水用量:通过管路改造将上湾热电厂、上湾洗煤厂、大柳塔及洗煤厂生产用水改为复用水，每日可节约净水3570m3。矿区范围内所有绿化用水全部用复用水，节约自来水用量。
加快建设矿井深度水处理和直饮水工程:①矿井深度水处理工程。以矿井水为水源，经过深度工艺处理后的矿井水水质可基本达到国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749－2006)要求，出水用于生产、绿化灌溉、非直饮用水及景观用水。目前正在实施的项目包括大柳塔煤矿和布尔台煤矿深度水处理工程，其中大柳塔煤矿深度水处理工程完工后可向大柳塔小区、李家畔生态园小区提供热电厂生产用水和洗浴、洗衣、冲厕等生活用水约10000m3/d;布尔台矿深度水处理工程完工后可供井下生产系统及地面洗浴、洗衣、冲厕等生活用水约15000m3/d;②管道直饮水系统。为解决神东矿区供水紧张状况，神东煤炭集团2010年启动在大柳塔小区和李家畔生态园小区实施管道直饮水工程项目，该项工程以现有生活饮用水为水源，对其进行深度处理，加工为优质饮食用水，通过新建洁净管道供至用户。
2管道直饮水系统工艺
2．1管道直饮水处理站工艺
直饮水处理站位于神东煤炭集团李家畔生态园小区内换热站的东侧，处理能力为48m3/h。净水设备每天工作时间按照16h考虑，变频供水设备24h连续运行。采用“臭氧消毒+机械过滤+活性炭过滤+纳滤+消毒”的水处理工艺，进水引自李家畔现有自来水管网供水，水源来自考考赖水厂。出水水质达到建设部《饮用净水水质标准》(CJ94－2005)。管道直饮水处理站工艺流程如图1。
原水水箱和成品水箱:原水水箱用于储存李家畔生态园生活小区自来水，原水水箱及成品水箱均采用SUS304不锈钢材质，成品水箱不设溢流管。
氧化塔:不锈钢罐体，内置?100塑料空心球，负压投加臭氧3～5mg/L，用于将难以生物处理的大分子有机化合物氧化成易被活性炭吸附的小分子有机化合物，提高水的可生化性。
机械过滤器:不锈钢罐体，卵石承托层，石英砂(d0．5～5．0)，活性炭(?20)，采用人工固化技术将除铁、除锰工程菌固定于填料表面，形成生物填料，用于去除水中的铁、锰及去除浊度。
活性炭过滤器:不锈钢罐体，内置?20颗粒活性炭，然后将高效去除有机物的工程菌群人工固定于活性炭表面，形成生物活性炭，本单元是核心技术。可以高效地去除水中的有机物，充分利用活性炭的吸附作用和工程菌的生物氧化作用，使水的高锰酸盐指数明显降低，可达到1mg/L以下，为后续的膜处理提供了必要的条件。
双重消毒:为了使管道直饮水卫生指标更安全，采用臭氧和二氧化氯双重消毒技术，一方面分别利用了臭氧和二氧化氯的杀菌能力，另一方面利用臭氧在二氧化氯作用下，产生的强氧化羟基自由基，进一步将水中残余的有机化合物矿化成二氧化碳，提高了管道直饮水的含氧量和生物稳定性。
2．2直饮水系统管道部分
直饮水处理站内工艺管道采用316不锈钢管，当管道管径大于等于DN100时，管道与设备连接处采用法兰连接，管道之间采用焊接;当管径小于DN100时，管道连接方式采用卡箍连接。如需与其他材料的管材连接，则应采用防止电化学腐蚀的措施。直饮水管道应保持空气清洁、流通，定期对不锈钢管道进行清理、检修。直饮水管道支架的材质选用316不锈钢，一般采用给水排水标准图集“GB03S402”相应的支架、管卡。管道安装完毕后应进行水压试验，试压按照《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB50268－2008)有关规定进行，本工程中成品水输水管的最高压力为1．0MPa，其余管道的最高工作压为0．6MPa。试压合格后，用0．03%KMnO消毒液灌满管道进行消毒。消毒液在管道中静置消毒24h，排空后再用饮用水进行冲洗。饮用水的水质应达到现行国家标准《生活饮用水卫生标准》(GB5749)。室外管道架空安装或埋深在冰冻线(－1．4m)以上时需在管外设50mm厚的聚氨脂保温层，外做聚乙烯板保护层。
本管道直饮水系统分李家畔生态园生活小区、大柳塔南区、大柳塔中区和大柳塔北区的室内外管道工程。本文仅以李家畔生态园生活小区为例，该生态园总人数约11066人，主要为住宅居民饮用水，饮用水水量为156．29t/d。直饮水室外管道工作压力0．94MPa，试验压力1．44MPa。小区室内外直饮水管道需安装DN10～DN200的316不锈钢管约12000m。住户或需要分户计量的小区内宿舍楼、办公楼等公共建筑支管设直饮水LXSDY型智能饮用水射频卡式水表，方便计量及收取直饮水费用。李家畔供水干管自直饮水处理站接出后，设LD不锈钢电磁流量计一台，电源接自直饮水处理站，流量数据信号线接至直饮水处理站，机房统一读取管理。直饮水室外管道均采用316不锈钢管，连接方式为管道管径DN≥50时，采用焊接、与阀门或设备采用法兰连接。管道管径DN＜50时，采用丝扣连接。管道根据小区情况大部分采用直埋方式，部分采用架空方式。直饮水室外管道外露及局部埋深不足1．65m的需作保温，保温层采用80mm的聚氨酯发泡材料，外壳做玻璃钢保护层。