水廠設計與運行研究論文

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摘要：長沙市第八水廠凈水工藝采用橋板絮凝反應、平流沉淀和氣水反沖濾池，并對絮凝池和沉淀池出水進行了收集、貯存、調節、濃縮、離心機脫水處理。全廠采用了DCS自動監控系統。輸配水管網采用了球墨鑄鐵管和鋼管。運行兩年多來出水完全符合《城市給水工程規劃規范》GB50282－98附錄A中規定的生活飲用水一級標準和《生活飲用水水質衛生規范》（2001）要求。

關鍵詞：自來水給水處理取水凈化絮凝沉淀

DesignandOperationofChangshaNo.8WaterPlant

ZHOUJian

(TheBuildingDesigningInstituteofHunanProvince,Changsha410011,China)

Abstract:ThewatercleaningprocessinchangshaNo.8waterPlantusesflapflocculationreaction,advec-

tionsedimentationandair-waterbackflushfiltertank,andtheoutletwaterfromtheflocculationtankandsedimen-tationtankiscollected,stored,adjusted,thickenedanddewateredthroughacentrifuge.DCSautomaticmonitoringandcontrollingsystemisusedforthewholeplant.Graphitecastironpipesandsteelpipesareusedforthewatersupplyanddistributionpipenetwork.Inthepastmorethantwoyearssincetheprocesswasputintooperation,thequalityoftheeffluentwaterhasbeencompletelyconformingtothestandardfOrfirst-gradedomesticdrinkingwaterspecifiedinAppendixAtoCodeforPlanningofMunicipalWaterSupplyWorks(GB50282-98)andmeetingtherequirementsofHygienicSpecificationforQualityofDomesticDrinkingWater(2001).

Keywords:portablewaterfeedwatertreatment;watertaking;cleaning;pipenetwork;flocculation;sedimen-tation

長沙市第八水廠是長沙市市政工程重點建設項目。是采用國內BOT方式籌集內配資金和利用日本政府貸款建設的一座現代化水廠，設計供水總規模為50×104m3／d，水廠出水水質按《城市給水工程規劃規范》GB50282－98附錄A中的一級水質指標控制，工程總投資60153萬元人民幣。整個工程由取水工程、凈水廠、配水工程三部分組成。一期工程于2000年9月底投產運行，運行期間的產水量和出廠水水質均符合設計要求。

1取水工程

水源：湘江；取水點：猴子石（位于市區上游，一級水源保護區內）；設計洪水位：37．92m（P＝1％）；校核洪水位：8.50m（P＝0.33％）；設計枯水位：23．50m（P=99％）；設計枯水流量：263m3／s（P=97%）。

1.1取水頭部

取水頭部設計規模為50×104m3／d，采用棱形，鋼筋砼結構，L×B×H=18．50m×3.00m×5.18m，置于湘江猴子石水流深槽，下部嵌入基巖，采用側面進水方式，進水窗口設攔污柵條，縫寬50mm，柵縫與湘江水流方向成45°夾角，進水窗口上緣位于99%保證率枯水位下2.35m，進水窗口下緣距河床面0.75m。

1.2原水自流管道

原水自流管道采用D1820×14鋼管2根，單根長30m，管道設計流速1.25m/s，采用預制吊裝，水下管箍連接，沿河床鋪設，管頂復卵石0．7m。

1．3取水泵房

取水泵房臨江邊建設，土建設計規模為50×104m3／d，泵房筒體為圓形，鋼筋砼結構，內徑D=26m，操作平臺以下高度28m，泵房與吸水井合建。一期工程按25×104m3/d安裝設備，采用4臺水泵，其中1臺大泵為XY56－16B，配10kV風冷式電機，2000kw／臺，2臺中泵為32SA－10），配10kV風冷式電機，1000kw／臺，1臺小泵，28SA－10B，配10kV風冷式電機，560kw／臺。二期工程時將小泵28SA－10B更換為XY56－16B，屆時裝機容量達6000kw，最大運行容量4000kw。載重汽車可直接開進泵房內起重平臺。

1．4原水輸水管線

原水輸水管線采用2根D1602×12鋼管，設計流速1.58m／s，一期工程鋪設1根，單根長850m。

2凈水廠

凈水廠總設計規模為50×104m3／d，總占地面積70340m2，單位水量用地面積0.141m2/(m3.d）。根據來水方向及地勢布置凈化工藝構筑物。一、二期工程對稱排列。

2．1配水井

一期工程設配水井1座，設計規模25×104m3／d，L×B×H＝13.00m×3.40m×5.00m，有效容積175m3，鋼筋砼結構，井中設置細格柵和強力噴射混合器，將均勻配水、格柵除渣和快速混合3種功能合為一體。

2．2絮凝池

一期工程設絮凝池2組，每組2格，每格設計規模6.25×104m3/d，平行對稱布置，鋼筋砼結構，采用90°夾角水平式折板，單格絮凝池尺寸為L×B×H＝16.00m×11.25m×5.30m，水深4.60－5.00m，有效容積728m3。分成相對折板、平行折板、平行直板3個絮凝階段，絮凝流速分別為0.289，0.23，0.11m／s。

2.3沉淀池

沉淀采用平流沉淀型式，分成2組4格，平行對稱布置，與絮凝池相配合，鋼筋砼結構，單格尺寸為：L×B×H＝100.00m×16.00m×3.30m，有效水深3.00m，水平流速。υ=16.8mm／s，停留時間t=1.65h，弗羅德數Fr＝1.44×10－5。采用花格穿孔墻配水，排泥采用泵虹吸式排泥行車。沉淀池控制出水濁度小于5NTU。

2.4濾池

濾池采用均粒濾料氣水反沖洗濾池。一期工程設1組，設計規模為25×104m3／d，分成12格，按兩排并列布置，每排6格，單格過濾面積105m2，總過濾面積1260m2，正常濾速8.68m／h，單格平面尺寸L×B=15．00m×3.50m×2，均粒石英海砂濾料粒徑D=0.8－1.0mm，K6O=1.25－1.35，有效粒徑D10=0.85mm（±0.05mm），濾料厚度1350mm。采用氣水反沖洗加表面掃洗方式，氣反沖洗強度15L／（s.m2），水反沖洗強度4．5L／（s.m2），沉淀水表面掃洗強度1.5L／（s·m2），濾池控制進水濁度＜5NTU，控制出水濁度＜0．5NTU。根據水頭損失、出水濁度、過濾周期等因素確定濾池的最佳反沖洗周期，并通過PLC實現濾池的全自動控制。

2．5清水池

為節省用地，清水池與平流式沉淀池采用疊合方式合建，鋼筋砼結構，總容積25352m3，占設計規模的10.14％，分成2組，每組分2格，每格容積6338m3，每格之間予以串聯，單格尺寸為100.00m×16.00m×4.30m，有效水深4.10m。為節省電耗并同時保證規范規定的加氯消毒接觸時間，在第1組清水池的第1格處于正常工作狀態時采用溢流堰過水方式，使第1格在正常運行期間始終保持高水位。

2．6加藥間

加藥間為單層磚混結構，建筑面積475m2，土建工程按50×104m3則設計。加藥間內設有氯庫、礬庫、加氯機房、加礬泵室、礬泵控制室、氯吸收室等。消毒劑為液氯，采用水射器負壓式投加方式。前加氯按流量比例控制，閉環自動運行。后加氯采用余氯反饋控制方式。氯庫設有自動報警和LCXG－1000型氯吸收裝置。

混凝劑采用液體聚合氯化鋁。加礬計量泵由原水流量計測得的流量信號通過變頻調速器自動控制，泵的伺服電機由流動電流檢測器（SCD）檢測得到的礬液與原先充分混合后的流動電流信號自動控制計量泵沖程的行程，加礬系統實行全自動閉環控制運行。

2．7送水泵站

送水泵站為地面式，磚混結構，建在凈水廠內，土建工程設計規模為50×104m3/d，建筑面積1067m2，一期工程設備按25×104m3/d配套安裝，Kh=1．3，水泵采用自灌式引水啟動。一期工程選用水泵5臺，3大2小，大泵型號為32SAP－10），配10kV水冷式電機，1120kw／臺，小泵型號為28SAP－10JC，配10kV水冷式電機，630kW／臺。二期工程時再增加2臺大泵，屆時裝機容量達到6860kw。10kV水冷式電機利用水泵進出口自身的壓力差實現電動機的全封閉自循環式冷卻。泵站機組可以通過泵站的PLC自動控制，亦可在水廠中心控制室控制運行。

2．8廢水處理設施

為保護環境，設計將水廠的排水實行清污分流，對水廠內含懸浮物濃度較高的絮凝池和沉淀池排泥水進行處理，處理設施包括調節池、濃縮池和脫水間。

調節池用于收集貯存調節絮凝池和沉淀池的排泥廢水，鋼筋砼結構，設計參數為：水廠平均進水懸浮物的質量濃度為30mg／L，絮凝劑增加的懸浮物的質量濃度為20mg／L，沉淀池出水濁度≤5NTU，截流的干泥量為18.6t／d，排泥含水率為99.32％，調節池設2組，單組尺寸為L×B×H＝10．00m×10.00m×3.5m，有效水深2.50m，有效容積250m3。絮凝池和沉淀池的排泥廢水經專用的泥水收集系統自流進人調節池。

濃縮池設4組，單組尺寸為D×H＝26．0m×4.5m，濃縮時間t＝74h，上清液排出的ρ（SS）≤70mg／L。污泥含水率R≤98％。池體為鋼筋混凝土結構。

脫水間的土建按照50×104m3／d規模設計，磚混結構，一期工程時設備接25×104m3／d配套安裝。采用LW530×2270NY型臥螺離心機3臺，投加PAM絮凝劑，脫水機進料含水率≤97％－98％，經脫水后的泥渣含水率≤75％。泥渣運往垃圾填埋場作填埋處理。

2．9控制系統

全廠的自動化控制采用DCS（集散型控制）系統。DCS控制與監控系統按功能組合原則分成自動控制系統、工業閉路電視監控系統和模擬屏顯示系統三部分。自動控制系統按功能和就近組合原則由取水泵房工作站PLC1、加藥間工作站PLC2、氣水反沖洗濾池工作站PLC3、送水泵房工作站PLC4和中控室操作站五部分組成。整個自動控制系統屬于長沙市自來水公司863／CIMS計算機系統的一個子系統。

3配水工程

3．1清水輸水管線

清水輸水管線指送水泵房至市區環狀配水管網之間的輸水管道，L＝400m，采用D1620×12鋼管共2根，一期工程鋪設1根。

3．2加壓站

長沙市城區地處丘陵地帶，建成區地面標高在35－90m之間。為節約泵站能源消耗、降低運行費用、減少配水管道因水壓過高而造成的爆管事故和漏損，對河東區給水管網235個節點組成的環網進行各種工況的管網分析計算，經多方案比較優化后設計中采用分區分壓供水方案，將地面標高在65－90m標高之間的17個節點所轄區域用戶以局部加壓方式解決，使水廠的電耗減少近1／4，管網方案的優化可給水廠節能帶來顯著的效果。

3．3配水管網

與新增50×104m3／d供水規模相配套，新鋪和改造DN200以上口徑配水管道總長222．6km。DN200－DN1000采用管道本身帶有水泥砂漿內村的球墨鑄鐵管，大于DN1000的管道采用鋼管。

4運行效果

八水廠一期工程于2000年9月28日開機調試，10月1日開始送水，實際已運行兩年多時間，沒有發生停產檢修維護現象，各單項構筑物和機電設備一直處于正常工作狀態。

運行以來的平均日供水量達252652m3／d，為設計規模的101．06％，最大日供水量達290717m3／d，為設計規模的116．29％，最小日供水量（公司調度因素）達197398m3/d，為設計規模的78．96％。

運行以來的出廠水最高濁度為0.49NTU，最低濁度為0.08NTU，平均濁度為0.23NTU。經取樣分析，出廠水中的89項指標完全符合GB50282-98規范附錄A中規定的生活飲用水一級水質標準和衛生部頒布的《生活飲用水水質衛生規范》（2001）的要求。