关于城镇自来水厂改建工程设计的探讨

　　摘要:本文笔者根据多年工作经验，在旧自来水厂改建工程中，对水厂所在位置特点、净水处理工艺、建筑物设计要求以及所采用的新材料、新技术、新设备等进行了探讨，为类似的旧水厂改建工程提供相关的技术参考。
　　关键词:城镇自来水厂；改建工程；工艺设计
　　
　　1工程概况
　　福建省某乡镇自来水厂建厂年代久远,许多净水构筑物已经报废停用多年。随着该水厂主供水区域的高速发展,建设新的给水工程以提高城市供水能力已经刻不容缓。老厂靠近城镇中心,厂区比较宽敞,在规划中一直作为候选水厂地址保留。改建净水厂位置选在原厂址,总面积4.0ha。
　　2水厂改建方案
　　2.1工程规模
　　拆除原有净水系统,改建净水厂设计规模Q=3.0×104m3/d,水厂自用水量按5%计算,净水厂设计水量3.15×104m3/d,并按城镇总体规划要求，对水厂远期规划10.0×104m3/d进行布置和相关构筑物的设计。
　　2.2原水水质
　　净水厂的原水来自附近水库,其水质符合国家饮用水水源水质标准,原水浊度为10～200NTU;每年约有10～20d中原水浊度大于200NTU。冬季原水为典型的低温低浊水。
　　2.3净水工艺要求
　　根据原水水质情况和出厂水水质要求,本着工艺先进、技术经济合理、安全可靠、管理方便的原则来选择净水工艺。净水厂工艺流程如下图所示：
　　
　　水厂工艺流程示意图
　　3水厂各建筑物的设计要求
　　3.1稳压配水井
　　设计水量10.8×104m3/d（按远期设计），停留时间2min,配水井平面尺寸为5m×4m,水深为7.5m,钢筋混凝土结构。进水管为1根D1220钢管,出水管采用2根D920钢管。稳压配水井内设溢流管、放空管、超声波液位计。
　　3.2混合
　　采用2个DN400静态混合器,水头损失按0.8m计,最大停留时间6s。在静态混合器的前端环向均匀设置4个布药孔,确保药液均匀进入并扩散到原水中。
　　3.3净水间
　　改建净水间设计水量为3.15×104m3/d,围护结构平面尺寸为96m×48m。将净水构筑物设在一座净水间内,净水构筑物分成两个系统,各系统的絮凝池、沉淀池、滤池的设计水量均为1.575×104m3/d。在净水间端部建鼓风机房和反冲洗泵房,平面尺寸为22m×9m,一层主要为鼓风机房和反冲洗泵房,二层为控制室和低压配电室等。
　　3.3.1折板絮凝池
　　分为两个系统,并列布置,每个系统设1座絮凝池。每池设计水量为1.575×104m3/d,絮凝时间23min。每座絮凝池平面尺寸4.5m×9m,池深6.2m,钢筋混凝土结构。絮凝池排泥采用DN200穿孔管,每条排泥管管端设手动检修刀闸阀、液控排泥角阀。
　　3.3.2斜管沉淀池
　　分为两个系统,每个系统设1座沉淀池。每池设计水量为1.575×104m3/d,清水区上升流速为1.6mm/s。每座沉淀池平面尺寸9m×8m,池深5.4m,钢筋混凝土结构。斜管系乙丙共聚材料制作,斜管直径35mm,安装倾角60°。每座沉淀池排泥采用4台钢丝绳牵引式刮泥机,污泥被刮到沉淀池一端集泥坑内,然后通过DN200排泥管排进池外排泥渠道,排泥管上设置手动检修刀闸阀。斜管沉淀池与折板絮凝池采用合建方式。
　　3.3.3均粒滤料滤池
　　滤池分4格,每格过滤面积50m2,设计水量为328m3/h,滤速为6.7m/h,强制滤速控制在9.0m/h以内。均粒石英砂滤料粒径为0.9～1.2mm,滤料层厚度1.15m。卵石承托层粒径为3～5mm,承托层厚度0.1m。气冲强度15L/(s•m2),水冲强度5L/(s•m2)。冲洗历时12min，先气冲2min,再气水同时冲洗4min,最后单独水冲6min。单池进水、出水均设置堰板,进水阀、反冲洗排水阀采用气动提板闸门,反冲洗进水阀、进气阀采用气动蝶阀,出水阀采用气动调节蝶阀。另外设有2台空压机及1个储气罐。
　　3.3.4反冲洗水泵及鼓风机间
　　设在净水间滤池侧,尺寸22m×9m,选罗茨鼓风机2台(1用1备),单台鼓风机Q=48.69m3/min、PN=0.07MPa、电机功率N=90kW,空压机2台(1用1备),空压机设于鼓风机间内。按水冲强度5L/(s•m2)配反冲洗水泵,选卧式离心泵2台(1用1备)。单台水泵Q=964.8m3/h、H=11.5m、电机功率N=45kW。
　　3.4加药间
　　药库储存量按20d计,投药间及药库平面尺寸24m×12m(土建按远期10万吨/日)。混凝剂采用聚氯化铝,设计最大加药量40mg/L,设计平均加药量15mg/L。投药间设3个溶液池,每天3班,每班调制一次,药液调配浓度为10%,单池尺寸为2.6m×2.6m×2.8m,每池设1台电动搅拌机,用于药剂溶解。加药间内设计量泵3台(2用1备),用以投加药液,计量泵参数Q=900L/h，H=50m。
　　3.5加氯间
　　加氯间平面尺寸为24.0m×9.0m(土建按远期10万吨/日),前加氯采用手动控制,后加氯采用复合环控制自动投加。前加氯最大投加量为2.0mg/L,后加氯最大投加量为1.0mg/L。设计选用柜式加氯机3台(1台手动,2台自动),单台加氯量为10kg/h。工作氯瓶分为2组,每组设3个氯瓶,2组气源设压力式自动切换装置,以保证连续消毒。氯库储氯量按30d计,氯库内设吨级储备氯瓶10个。加氯间及氯瓶间设置每小时换气12次的通风设备,设计选用4台玻璃钢防腐轴流风机。为了避免漏氯,设漏氯中和吸收装置一套,回收量为1000kg/h。
　　3.6清水池
　　设2座清水池,每座清水池有效容积2500m3,单池尺寸为30m×22m,有效水深4.0m,远期增加2座相同规格清水池，使未来整座水厂清水调节能力达到10%以上。
　　3.7送水泵房
　　泵房平面尺寸为30m×9m(土建按远期10万吨/日)，泵房内设单级双吸离心泵4台(3用1备),单台离心泵Q=1390m3/h、H=40m、N=220kW,将清水池水送入镇区供水管网,采用变频控制。
　　3.8废水回收池
　　设废水回收池1座,用来接纳滤池的冲洗废水,并考虑远期废水接入。废水回收池容积按单格滤池一次反冲洗水量的2倍确定,回收池平面尺寸为15m×10m,有效水深4m。池内设潜污泵2台(1用1备),单台水泵Q=150m3/h、H=10m、N=7.5kW,将反冲洗废水送入稳压井。
　　3.9排泥调节池
　　设1座排泥调节池，用来接纳絮凝池和沉淀池的排泥水，并考虑远期排泥水接入。污泥调节池分为2格，单格尺寸为15m×12m×4.0m。每池设1台潜污泵(Q=110m3/h,H=5m,N=3kW),用于将泥水打入浓缩池的进泥井。
　　3.10污泥浓缩池
　　设2座辐流式污泥浓缩池，分两期建设。净水厂每天产生的干污泥量为10.12m3,浓缩池直径为16m,中间水深5.6m,周边水深4.2m。两座浓缩池同时运行,浓缩池固体负荷为25.2kg/(m2•d),浓缩时间为16h,浓缩后的污泥含水率为97%。上清液溢流进入浓缩池周边集水渠,然后排入厂区下水井。每座浓缩池设刮泥机一台,刮泥机采用中心驱动方式,驱动装置安装在固定的中心柱上。沉淀污泥从池中心的底部排出。浓缩池设有配泥井,井径为3m。来自污泥调节池的污泥首先进入配泥井,然后分配到2座浓缩池。浓缩池排出的污泥到污泥脱水间进行脱水。
　　3.11污泥脱水间
　　设污泥脱水间1座,土建按远期10万吨/日，平面尺寸为30m×9m。污泥脱水间的主要作用是将从污泥浓缩池处理后的的含水率为97%的污泥,脱水至含水率低于80%的污泥,每天产生含水率80%的污泥50.6m3。贮泥系统即为设贮泥池一个,尺寸为10m×6m×3.5m。内设潜水搅拌器1台,用于贮泥池内污泥的搅拌;定容式单螺杆泵(1用1备),用来将贮泥池内的污泥打入脱水系统。螺杆泵Q=8～30m3/h,H=0.2MPa,N=5.5kW。脱水系统选用离心脱水机1台,每天工作12h，Q=0～30m3/h，N=30kW；无轴螺旋输送机1台,配套功率N=5.5kW,通过无轴螺旋输送机将脱水后的泥饼输送到运泥车,然后运出厂外卫生填埋。加药系统所加助凝剂采用聚丙烯酰胺,采用粉状高分子絮凝剂自动投加装置1套。选用定容式单螺杆泵2台(1用1备),用来给污泥脱水系统进行投药。
　　4改建工程的特点
　　原水厂地势较高,新建水厂可充分利用原水的水头,节省能量消耗,运行成本低;新建过程中能结合场地情况,合理布置新建净水构筑物,使土建施工时土方开挖量和场地基础处理费用最少;无需征地,建设周期短;配水集中,管网改造工程量少;维护管理方便。
　　针对原水冬季低温低浊的特点,改建水厂采用均质滤料滤池,恒水位等速过滤,石英砂滤料粒径比较均匀,可充分利用滤池深层截污能力,延长过滤周期,提高过滤效果;采用长柄滤头,使滤池配水、出水、气水反冲能均匀分配;滤床是在微膨胀的状态下进行反冲洗,故反冲洗耗水量少于普通快滤池,可用最小的水头损失和电耗,获得理想的冲洗效果。消毒采用先进的复合环路真空自动投氯新工艺,使投氯量能够随水量变化适时保持最佳投量,在保证消毒效果的同时使投氯量最省。水厂生产过程中产生的污泥主要来自絮凝沉淀池的排泥水,排泥水经浓缩池浓缩处理后,送入污泥脱水间进行脱水处理,最终产生的泥饼外运卫生填埋,不影响环境。
　　5结束语
　　在旧水厂改建工程中,净水厂位置的选择要充分考虑节能因素;水处理工艺应简单有效,处理构筑物布置紧凑,以减少水头损失,节省电耗;构筑物应结合场地情况,少占地并根据场地情况合理布置使场地基础处理费用最少;尽量减少输配水管网改造工程量;尽量采用新技术、新材料、新设备,达到节省人力,减少投药量和投氯量的目的,保证出厂水质安全可靠。