摘要:本文筆者根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)，在舊自來(lái)水廠(chǎng)改建工程中，對(duì)水廠(chǎng)所在位置特點(diǎn)、凈水處理工藝、建筑物設(shè)計(jì)要求以及所采用的新材料、新技術(shù)、新設(shè)備等進(jìn)行了探討，為類(lèi)似的舊水廠(chǎng)改建工程提供相關(guān)的技術(shù)參考。
　　關(guān)鍵詞:城鎮(zhèn)自來(lái)水廠(chǎng)；改建工程；工藝設(shè)計(jì)
　　
　　1工程概況
　　福建省某鄉(xiāng)鎮(zhèn)自來(lái)水廠(chǎng)建廠(chǎng)年代久遠(yuǎn),許多凈水構(gòu)筑物已經(jīng)報(bào)廢停用多年。隨著該水廠(chǎng)主供水區(qū)域的高速發(fā)展,建設(shè)新的給水工程以提高城市供水能力已經(jīng)刻不容緩。老廠(chǎng)靠近城鎮(zhèn)中心,廠(chǎng)區(qū)比較寬敞,在規(guī)劃中一直作為候選水廠(chǎng)地址保留。改建凈水廠(chǎng)位置選在原廠(chǎng)址,總面積4.0ha。
　　2水廠(chǎng)改建方案
　　2.1工程規(guī)模
　　拆除原有凈水系統(tǒng),改建凈水廠(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)模Q=3.0×104m3/d,水廠(chǎng)自用水量按5%計(jì)算,凈水廠(chǎng)設(shè)計(jì)水量3.15×104m3/d,并按城鎮(zhèn)總體規(guī)劃要求，對(duì)水廠(chǎng)遠(yuǎn)期規(guī)劃10.0×104m3/d進(jìn)行布置和相關(guān)構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)。
　　2.2原水水質(zhì)
　　凈水廠(chǎng)的原水來(lái)自附近水庫(kù),其水質(zhì)符合國(guó)家飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),原水濁度為10～200NTU;每年約有10～20d中原水濁度大于200NTU。冬季原水為典型的低溫低濁水。
　　2.3凈水工藝要求
　　根據(jù)原水水質(zhì)情況和出廠(chǎng)水水質(zhì)要求,本著工藝先進(jìn)、技術(shù)經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、管理方便的原則來(lái)選擇凈水工藝。凈水廠(chǎng)工藝流程如下圖所示：
　　
　　水廠(chǎng)工藝流程示意圖
　　3水廠(chǎng)各建筑物的設(shè)計(jì)要求
　　3.1穩(wěn)壓配水井
　　設(shè)計(jì)水量10.8×104m3/d（按遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)），停留時(shí)間2min,配水井平面尺寸為5m×4m,水深為7.5m,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。進(jìn)水管為1根D1220鋼管,出水管采用2根D920鋼管。穩(wěn)壓配水井內(nèi)設(shè)溢流管、放空管、超聲波液位計(jì)。
　　3.2混合
　　采用2個(gè)DN400靜態(tài)混合器,水頭損失按0.8m計(jì),最大停留時(shí)間6s。在靜態(tài)混合器的前端環(huán)向均勻設(shè)置4個(gè)布藥孔,確保藥液均勻進(jìn)入并擴(kuò)散到原水中。
　　3.3凈水間
　　改建凈水間設(shè)計(jì)水量為3.15×104m3/d,圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面尺寸為96m×48m。將凈水構(gòu)筑物設(shè)在一座凈水間內(nèi),凈水構(gòu)筑物分成兩個(gè)系統(tǒng),各系統(tǒng)的絮凝池、沉淀池、濾池的設(shè)計(jì)水量均為1.575×104m3/d。在凈水間端部建鼓風(fēng)機(jī)房和反沖洗泵房,平面尺寸為22m×9m,一層主要為鼓風(fēng)機(jī)房和反沖洗泵房,二層為控制室和低壓配電室等。
　　3.3.1折板絮凝池
　　分為兩個(gè)系統(tǒng),并列布置,每個(gè)系統(tǒng)設(shè)1座絮凝池。每池設(shè)計(jì)水量為1.575×104m3/d,絮凝時(shí)間23min。每座絮凝池平面尺寸4.5m×9m,池深6.2m,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。絮凝池排泥采用DN200穿孔管,每條排泥管管端設(shè)手動(dòng)檢修刀閘閥、液控排泥角閥。
　　3.3.2斜管沉淀池
　　分為兩個(gè)系統(tǒng),每個(gè)系統(tǒng)設(shè)1座沉淀池。每池設(shè)計(jì)水量為1.575×104m3/d,清水區(qū)上升流速為1.6mm/s。每座沉淀池平面尺寸9m×8m,池深5.4m,鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。斜管系乙丙共聚材料制作,斜管直徑35mm,安裝傾角60°。每座沉淀池排泥采用4臺(tái)鋼絲繩牽引式刮泥機(jī),污泥被刮到沉淀池一端集泥坑內(nèi),然后通過(guò)DN200排泥管排進(jìn)池外排泥渠道,排泥管上設(shè)置手動(dòng)檢修刀閘閥。斜管沉淀池與折板絮凝池采用合建方式。
　　3.3.3均粒濾料濾池
　　濾池分4格,每格過(guò)濾面積50m2,設(shè)計(jì)水量為328m3/h,濾速為6.7m/h,強(qiáng)制濾速控制在9.0m/h以?xún)?nèi)。均粒石英砂濾料粒徑為0.9～1.2mm,濾料層厚度1.15m。卵石承托層粒徑為3～5mm,承托層厚度0.1m。氣沖強(qiáng)度15L/(s•m2),水沖強(qiáng)度5L/(s•m2)。沖洗歷時(shí)12min，先氣沖2min,再氣水同時(shí)沖洗4min,最后單獨(dú)水沖6min。單池進(jìn)水、出水均設(shè)置堰板,進(jìn)水閥、反沖洗排水閥采用氣動(dòng)提板閘門(mén),反沖洗進(jìn)水閥、進(jìn)氣閥采用氣動(dòng)蝶閥,出水閥采用氣動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥。另外設(shè)有2臺(tái)空壓機(jī)及1個(gè)儲(chǔ)氣罐。
　　3.3.4反沖洗水泵及鼓風(fēng)機(jī)間
　　設(shè)在凈水間濾池側(cè),尺寸22m×9m,選羅茨鼓風(fēng)機(jī)2臺(tái)(1用1備),單臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)Q=48.69m3/min、PN=0.07MPa、電機(jī)功率N=90kW,空壓機(jī)2臺(tái)(1用1備),空壓機(jī)設(shè)于鼓風(fēng)機(jī)間內(nèi)。按水沖強(qiáng)度5L/(s•m2)配反沖洗水泵,選臥式離心泵2臺(tái)(1用1備)。單臺(tái)水泵Q=964.8m3/h、H=11.5m、電機(jī)功率N=45kW。
　　3.4加藥間
　　藥庫(kù)儲(chǔ)存量按20d計(jì),投藥間及藥庫(kù)平面尺寸24m×12m(土建按遠(yuǎn)期10萬(wàn)噸/日)�；炷齽┎捎镁勐然�鋁,設(shè)計(jì)最大加藥量40mg/L,設(shè)計(jì)平均加藥量15mg/L。投藥間設(shè)3個(gè)溶液池,每天3班,每班調(diào)制一次,藥液調(diào)配濃度為10%,單池尺寸為2.6m×2.6m×2.8m,每池設(shè)1臺(tái)電動(dòng)攪拌機(jī),用于藥劑溶解。加藥間內(nèi)設(shè)計(jì)量泵3臺(tái)(2用1備),用以投加藥液,計(jì)量泵參數(shù)Q=900L/h，H=50m。
　　3.5加氯間
　　加氯間平面尺寸為24.0m×9.0m(土建按遠(yuǎn)期10萬(wàn)噸/日),前加氯采用手動(dòng)控制,后加氯采用復(fù)合環(huán)控制自動(dòng)投加。前加氯最大投加量為2.0mg/L,后加氯最大投加量為1.0mg/L。設(shè)計(jì)選用柜式加氯機(jī)3臺(tái)(1臺(tái)手動(dòng),2臺(tái)自動(dòng)),單臺(tái)加氯量為10kg/h。工作氯瓶分為2組,每組設(shè)3個(gè)氯瓶,2組氣源設(shè)壓力式自動(dòng)切換裝置,以保證連續(xù)消毒。氯庫(kù)儲(chǔ)氯量按30d計(jì),氯庫(kù)內(nèi)設(shè)噸級(jí)儲(chǔ)備氯瓶10個(gè)。加氯間及氯瓶間設(shè)置每小時(shí)換氣12次的通風(fēng)設(shè)備,設(shè)計(jì)選用4臺(tái)玻璃鋼防腐軸流風(fēng)機(jī)。為了避免漏氯,設(shè)漏氯中和吸收裝置一套,回收量為1000kg/h。
　　3.6清水池
　　設(shè)2座清水池,每座清水池有效容積2500m3,單池尺寸為30m×22m,有效水深4.0m,遠(yuǎn)期增加2座相同規(guī)格清水池，使未來(lái)整座水廠(chǎng)清水調(diào)節(jié)能力達(dá)到10%以上。
　　3.7送水泵房
　　泵房平面尺寸為30m×9m(土建按遠(yuǎn)期10萬(wàn)噸/日)，泵房?jī)?nèi)設(shè)單級(jí)雙吸離心泵4臺(tái)(3用1備),單臺(tái)離心泵Q=1390m3/h、H=40m、N=220kW,將清水池水送入鎮(zhèn)區(qū)供水管網(wǎng),采用變頻控制。
　　3.8廢水回收池
　　設(shè)廢水回收池1座,用來(lái)接納濾池的沖洗廢水,并考慮遠(yuǎn)期廢水接入。廢水回收池容積按單格濾池一次反沖洗水量的2倍確定,回收池平面尺寸為15m×10m,有效水深4m。池內(nèi)設(shè)潛污泵2臺(tái)(1用1備),單臺(tái)水泵Q=150m3/h、H=10m、N=7.5kW,將反沖洗廢水送入穩(wěn)壓井。
　　3.9排泥調(diào)節(jié)池
　　設(shè)1座排泥調(diào)節(jié)池，用來(lái)接納絮凝池和沉淀池的排泥水，并考慮遠(yuǎn)期排泥水接入。污泥調(diào)節(jié)池分為2格，單格尺寸為15m×12m×4.0m。每池設(shè)1臺(tái)潛污泵(Q=110m3/h,H=5m,N=3kW),用于將泥水打入濃縮池的進(jìn)泥井。
　　3.10污泥濃縮池
　　設(shè)2座輻流式污泥濃縮池，分兩期建設(shè)。凈水廠(chǎng)每天產(chǎn)生的干污泥量為10.12m3,濃縮池直徑為16m,中間水深5.6m,周邊水深4.2m。兩座濃縮池同時(shí)運(yùn)行,濃縮池固體負(fù)荷為25.2kg/(m2•d),濃縮時(shí)間為16h,濃縮后的污泥含水率為97%。上清液溢流進(jìn)入濃縮池周邊集水渠,然后排入廠(chǎng)區(qū)下水井。每座濃縮池設(shè)刮泥機(jī)一臺(tái),刮泥機(jī)采用中心驅(qū)動(dòng)方式,驅(qū)動(dòng)裝置安裝在固定的中心柱上。沉淀污泥從池中心的底部排出。濃縮池設(shè)有配泥井,井徑為3m。來(lái)自污泥調(diào)節(jié)池的污泥首先進(jìn)入配泥井,然后分配到2座濃縮池。濃縮池排出的污泥到污泥脫水間進(jìn)行脫水。
　　3.11污泥脫水間
　　設(shè)污泥脫水間1座,土建按遠(yuǎn)期10萬(wàn)噸/日，平面尺寸為30m×9m。污泥脫水間的主要作用是將從污泥濃縮池處理后的的含水率為97%的污泥,脫水至含水率低于80%的污泥,每天產(chǎn)生含水率80%的污泥50.6m3。貯泥系統(tǒng)即為設(shè)貯泥池一個(gè),尺寸為10m×6m×3.5m。內(nèi)設(shè)潛水?dāng)嚢杵?臺(tái),用于貯泥池內(nèi)污泥的攪拌;定容式單螺桿泵(1用1備),用來(lái)將貯泥池內(nèi)的污泥打入脫水系統(tǒng)。螺桿泵Q=8～30m3/h,H=0.2MPa,N=5.5kW。脫水系統(tǒng)選用離心脫水機(jī)1臺(tái),每天工作12h，Q=0～30m3/h，N=30kW；無(wú)軸螺旋輸送機(jī)1臺(tái),配套功率N=5.5kW,通過(guò)無(wú)軸螺旋輸送機(jī)將脫水后的泥餅輸送到運(yùn)泥車(chē),然后運(yùn)出廠(chǎng)外衛(wèi)生填埋。加藥系統(tǒng)所加助凝劑采用聚丙烯酰胺,采用粉狀高分子絮凝劑自動(dòng)投加裝置1套。選用定容式單螺桿泵2臺(tái)(1用1備),用來(lái)給污泥脫水系統(tǒng)進(jìn)行投藥。
　　4改建工程的特點(diǎn)
　　原水廠(chǎng)地勢(shì)較高,新建水廠(chǎng)可充分利用原水的水頭,節(jié)省能量消耗,運(yùn)行成本低;新建過(guò)程中能結(jié)合場(chǎng)地情況,合理布置新建凈水構(gòu)筑物,使土建施工時(shí)土方開(kāi)挖量和場(chǎng)地基礎(chǔ)處理費(fèi)用最少;無(wú)需征地,建設(shè)周期短;配水集中,管網(wǎng)改造工程量少;維護(hù)管理方便。
　　針對(duì)原水冬季低溫低濁的特點(diǎn),改建水廠(chǎng)采用均質(zhì)濾料濾池,恒水位等速過(guò)濾,石英砂濾料粒徑比較均勻,可充分利用濾池深層截污能力,延長(zhǎng)過(guò)濾周期,提高過(guò)濾效果;采用長(zhǎng)柄濾頭,使濾池配水、出水、氣水反沖能均勻分配;濾床是在微膨脹的狀態(tài)下進(jìn)行反沖洗,故反沖洗耗水量少于普通快濾池,可用最小的水頭損失和電耗,獲得理想的沖洗效果。消毒采用先進(jìn)的復(fù)合環(huán)路真空自動(dòng)投氯新工藝,使投氯量能夠隨水量變化適時(shí)保持最佳投量,在保證消毒效果的同時(shí)使投氯量最省。水廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的污泥主要來(lái)自絮凝沉淀池的排泥水,排泥水經(jīng)濃縮池濃縮處理后,送入污泥脫水間進(jìn)行脫水處理,最終產(chǎn)生的泥餅外運(yùn)衛(wèi)生填埋,不影響環(huán)境。
　　5結(jié)束語(yǔ)
　　在舊水廠(chǎng)改建工程中,凈水廠(chǎng)位置的選擇要充分考慮節(jié)能因素;水處理工藝應(yīng)簡(jiǎn)單有效,處理構(gòu)筑物布置緊湊,以減少水頭損失,節(jié)省電耗;構(gòu)筑物應(yīng)結(jié)合場(chǎng)地情況,少占地并根據(jù)場(chǎng)地情況合理布置使場(chǎng)地基礎(chǔ)處理費(fèi)用最少;盡量減少輸配水管網(wǎng)改造工程量;盡量采用新技術(shù)、新材料、新設(shè)備,達(dá)到節(jié)省人力,減少投藥量和投氯量的目的,保證出廠(chǎng)水質(zhì)安全可靠。