水厂工艺设计论文
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1主要构筑物设计参数
1.1避咸池一期避咸池设计容积3万m3，平面尺寸为95m×65m，高5．4m，为钢筋混凝土现浇结构。超高取0．55m，实际水深为4．85m。一期避咸池调蓄时间6．8h。避咸池上设置了2条1．8m宽的进水渠道，渠道上设置了闸板及平板格栅，可1用1备。栅条间缝5mm，上部设置电动起升装置。避咸池设置溢流管，溢流至厂内的泄洪沟。避咸池平面示意见图2。
1.2配水井配水井平面尺寸10m×4．2m，高5．5m，为钢筋混凝土现浇结构。其内设两格出水井，近远期各用1格，每格出水井设电动配水调节堰门，通过管道将水配往后续的絮凝沉淀池。配水井设置溢流堰及溢流管，溢流至厂内的泄洪沟。
1.3絮凝沉淀池一期设置絮凝沉淀池1座，混合池、絮凝池、沉淀池合建，远期再增加1座。单座絮凝沉淀池设计能力10万m3／d，内设1格机械混合池，2格絮凝池、2组前置平流沉淀段斜管沉淀池。
1.3.1混合池混合池平面尺寸3．2m×3．2m，总高5．1m，有效水深4．5m。混合池主要用于快速混合投加絮凝剂，絮凝剂采用碱式氯化铝（PAC）。为了加强混合效果，在混合池进水管段设置静态管道混合器，絮凝剂投加在进混合池之前的静态管道混合器上。助凝剂采用PAM，直接投加在混合池出水口处。设计负荷下搅拌混合时间37．8s，超负荷20％工况下搅拌混合时间31．8s。混合采用三叶片桨式快速搅拌器。
1.3.2絮凝池絮凝池单座平面尺寸为29．3m×17．2m，高4．8m，设计负荷下絮凝时间19．5min，超负荷20％工况下絮凝时间16．2min。折板絮凝池分为3级，参数如表1所示。絮凝池采用穿孔虹吸式排泥，穿孔排泥管直径DN200，每座絮凝池共设26条排泥管道，排泥管管端设手动、气动排泥阀各1个。
1.3.3前置平流沉淀段斜管沉淀池前置平流沉淀段斜管沉淀池单座平面尺寸为43．2m×29．3m，高5m，其中平流沉淀段长13m，斜管段长30m。平流沉淀段共分4格，单格宽7m。沉后水由穿孔集水槽收集，单格设集水槽24个，1个集水槽设孔70个，孔径25mm。在沉淀池底部设钢丝绳牵引刮泥小车，每格沉淀池设1套刮泥设备，1套设备带2个刮泥小车。每格池设4个泥斗，每2个泥斗共用1个DN200排泥管，每条排泥管管端设手动、气动排泥阀各1个。前置平流沉淀段斜管沉淀池示意见图3。
1.4气水反冲洗滤池一期设10万m3／d滤池1座，分为8格双排布置，中间为管廊，管廊的上部为值班室，内设生物预警池。滤池平面尺寸为33．7m×35m，单格滤池尺寸为12m×8．2m，滤池总高4．75m，滤料厚度1．20m，配水配气区高度0．9m，滤池滤料采用均质石英砂滤料，粒径0．95mm，不均匀系数K80≤1．3。滤池进水由沉淀池出水总槽进入滤池进水渠，经两端配水后，均匀分配至8格滤池，滤后水通过设在中间管廊的出水井进入滤后水集水池，最后进入清水池。
1.5清水池清水池一期总容积为2万m3，设计为2座，清水池单座平面尺寸76m×32．4m，高4．5m，最大水深4．3m，池内设有导流墙。单座清水池总有效容积10458m3，在每格清水池进水段设置一处反冲洗水池，用3m高的堰墙将反冲洗用水储存在池进水口处，池容384m3，可满足单格滤池的反冲洗用水量。
1.6送水泵房及变配电间送水泵房按远期20万m3／d规模设计，平面尺寸55．6m×12m，地上为框架结构，高6．8m，地下为钢筋混凝土结构。泵房设计满足水泵自灌式启动，近期供水量10万m3／d，时变化系数1．3。设送水大泵4台（3用1备，其中1台变频调速），单台Q＝2020m3／h，设送水小泵1台，单台Q＝1040m3／h，变频调速。远期增加同等规模上述水泵，设计进行了远期泵位布置。供水采用恒压供水模式，根据设定的出厂压力来控制工频机组的启停及变频机组的运行频率；同时也能根据出厂流量调整设定的压力，实现不同流量时的恒压供水。
1.7反冲洗水泵房反冲洗水泵房平面尺寸9m×15m，地上部分高4．8m，为框架结构，地下深4m，为钢筋混凝土结构，反冲洗水池设置在清水池内，容积384m3，内有堰墙作为储存保障，可保证一次反冲洗用水量。反冲洗水泵房内的主要设备为反冲洗水泵3台（2用1备）。加氯用加压水泵近期设置4台，单独设置加氯用水泵，水量、水压稳定，有利于加氯量稳定、精确。
1.8鼓风机房鼓风机房分为鼓风机间及值班控制室。鼓风机房配备罗茨鼓风机2台（1用1备），Q＝92m3／min，P＝39．2kPa，空压机2台，Q＝2．0m3／min，P＝1000kPa。空压机系统设置冷干机、除油、除尘，还设水力自动排水阀，设于储气罐、干燥器底部，用于自动排除冷凝水、干燥器冷凝水。
1.9加药间与加氯间加药间一层主要为值班、配电、控制、石灰和活性炭投加系统及药剂库。加药间二层主要设置混凝剂、助凝剂溶药搅拌池，设有PAC溶药搅拌池3座。PAM溶药搅拌池2座。根据进厂原水水质情况，混凝剂选用碱式氯化铝（PAC），助凝剂选用聚丙烯酰胺（PAM）。水厂按两级加氯设计，前加氯主要用于灭活原水中的藻类等，后加氯用以消毒并保证输水管道及中途用户管网中的余氯量。
2设计特点
2.1避咸池设计在近10年期间，闽江下游咸潮入侵河段，曾多次发生严重的咸潮入侵，该河段处的含盐量大大超过了国家集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值（250mg／L）。咸潮影响的时间与范围加大，且呈逐年加剧之势，直接影响长乐市的原水水质和饮水安全。水厂原水来自闽江炎山原水泵站，处在咸潮影响范围内，在枯水期涨潮时容易受到咸潮的影响，故设置避咸池。当咸水浓度超过500mg／L，取水泵房完全停止原水输送，水厂将全部采用避咸池的水，保证正常运行。当咸水浓度在250～500mg／L时，视避咸池的氯化物浓度情况，按比例掺和使用。当氯化物浓度小于250mg／L，向东区水厂输送原水。无需避咸时，对避咸池进行清理及维护。经水力核算，在一期水质正常情况及咸潮时，原水即可流入水厂海拨17m的避咸池。本次设计将避咸池池底标高比配水井溢流堰略高，在60d的避咸时间里，原水泵无须增加扬程，即能直接进入避咸池，而且可以全部重力流至配水井，完全利用原水水头，节省提升避咸池水至配水井的动力消耗，减少运行成本、符合节能原则。
2.2絮凝池及前置平流沉淀段斜管沉淀池设计絮凝池采用单通道折板絮凝池，不锈钢折板采用活动式安装，便于安装及拆卸。水流通过折板中不断扩大、缩小的通道，产生许多微尺度涡流流态，有利于矾花的接触碰撞，促使矾花结团增大，絮凝效果好，适用于该厂原水水质。沉淀池采用前置平流沉淀段斜管沉淀池，在池前段设置13m的平流沉淀段，泥渣在该段大部分自由沉降，有明确的泥水沉降分界线，沉淀效率高，解决了斜管沉淀池前端设置的塑料材质斜管底部大量积泥易损坏的问题［1］。设计的斜管沉淀池为平流沉淀段后的二级沉淀，可使沉淀池出水浊度保持在3NTU以下，为保障滤池出水水质提供了可靠条件。本设计未采用平流沉淀池，主要原因是厂区中部有一条2m宽、2m深的钢筋混凝土农灌渠南北向贯穿厂区，要求设计中必须保留。若采用平流沉淀池，池尺寸为110m×30m×4．2m，则势必将占用农灌渠。本设计的前置平流沉淀段斜管沉淀池占地面积小，可以布置在农灌渠的西侧，而不占用农灌渠，工艺流程顺畅，工程投资低于平流沉淀池，且出水水质能得到保证，故采用此池型。
2.3气水反冲滤池根据国内外近年来过滤技术的发展趋势及应用的日趋成熟，本工程过滤单元设计采用均质滤料气水反冲洗滤池。气水反冲洗比单一水洗具有节水、节能、冲洗后净度高和过滤周期长等显著的优点；而均质滤料由于不存在反冲洗时的滤层混杂问题，因此最适合气＋气水同时＋水（滤层微膨胀）的冲洗方式。这种冲洗方式由于具有“气水同时冲洗”阶段，气水同时冲洗时滤料不断磨擦，同时脱落污泥上浮排出滤料层，因此冲洗效果比其他方式要好。
3运营效果
自2012年7月投入运营至今，净水水质各项指标均符合国家标准，从根本上解决了长乐市的供水问题。水质情况如表2所示。采用前置平流沉淀段斜管沉淀池工艺，原水的浊度去除率均在97．5％以上。处理后最大浊度值均在1NTU以下。
4结语
长乐东区水厂在常规处理系统的基础上，通过采用取水避咸蓄淡及前置平流沉淀段斜管沉淀池工艺，解决了咸水倒灌及浊度处理问题。出水水质各项指标均满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）的要求。
作者：刘嘉夫齐昕张国利单位：重庆水利电力职业技术学院中国市政工程西北设计研究院有限公司