用地緊張的大中型凈水廠擴建策略以晉江梅嶺水廠三期擴建為例

翟作衛

一、擴建背景

晉江市位于福建省東南沿海，是海峽西岸經濟區重要的僑鄉工貿城市。梅嶺水廠一期工程10萬m3/d于2001年12月建成供水，二期工程15萬m3/d于2008年8月建成供水。梅嶺水廠最高日供水量已達26萬m3/d，已超過了其設計供水能力，高峰時對陳埭等制造業密集區域按量供水，供需矛盾日漸突出。取水泵站40萬m3/d及2-DN1600原水管道已建設完成，可滿足本工程40萬m3/d的原水供應，已具備擴建梅嶺水廠三期工程的條件。三期擴建工程主要目標是提高出廠水水質標準和解決污泥出路問題。

晉江梅嶺水廠三期擴建工程利用現狀廠區西側預留地，三期擴建總用地面積僅為16211m2，總建筑面積為12450m2，需要擴建15萬m3/d水處理構筑物，新建一期至三期共40萬m3/d泥處理構筑物。擴建后水廠的總規模為40萬m3/d，可滿足主城區供水需求及解決自身的污泥處置。

二、三期擴建凈水工程設計

1.凈水工藝

依據要求的出廠水質目標，以及國內多座水廠的生產實踐，晉江市梅嶺水廠三期擴建工程擬采用以下工藝：預氯化處理（高藻期）+強化混凝、強化過濾常規處理工藝。

2.凈水構筑物

（1）混合器

采用混合效果好、管理簡單、成本低的管式混合器。混合器安裝在進入絮凝池前的原水管上，加藥點設在混合器進口處，水與藥液在混合器內能得到快速、充分、均勻地混合，從而達到較好的凝聚效果。設管式混合器一臺，規格為DN1600，水頭損失為0.3～0.5m。

（2）折板反應平流沉淀池（下層疊加清水池）

折板絮凝池規模為15萬m3/d，分兩組，每組內分為兩格，每格中間設置分隔墻及連通閘板，檢修時可以單格放空檢修，另外一格正常運行。每格絮凝池分為4個通道，每個通道凈寬度2.50m，均采用單通道三段式，120°相對折板，第一段波峰流速為0.268m/s，第二段波峰流速為0.182m/s，第三段波峰流速為0.101m/s。絮凝池停留時間21.4min。

平流沉淀池同絮凝池一樣，分為兩座，每座分為兩格，與絮凝池對應。沉淀時間為1.68h，水平流速11.94mm/s?？紤]到沉淀時間較短，為強化沉淀效果，主要采用了以下兩種措施：平流沉淀池末端增設斜管沉淀區；降低出水溢流率。沉淀池進水采用穿孔花墻，每格沉淀池均設置水下刮泥機，沉淀池底部共設置三道排泥槽，通過穿孔管將底部沉泥排入室外排泥槽。

清水池疊建于平流沉淀池下。清水池共分為三座，每座由兩格串聯，有效容積12182.4m3，約占三期總規模的8.1%，池內設導流墻。

（3）氣水反沖洗濾池

濾池處理水量為15.75萬m3/d。設濾池1座，因用地限制，采用單排布置。分為10格，每格過濾面積77m2，平均濾速8.52m/h，強制濾速9.47m/h。

濾池采用石英砂均質濾料，粒徑1.0～1.25mm，濾層厚度1.2m，承托層采用礫石，分兩層，粒徑分別為2～4mm和4～8mm，厚度均為0.05m。沖洗過程為：先氣沖洗，強度15/s·m2，時間2min；再用氣水同時沖洗，氣沖強度15L/s·m2，水沖強度3L/s·m2，時間4min；后水沖洗，強度6L/s·m2，時間6min；表面掃洗，強度2L/s·m2，全程掃洗。

（4）反沖洗泵房

反沖洗泵房與濾池合建，泵房內設置反沖洗水泵、鼓風機及空氣壓縮機；反沖水泵3臺，2用1備，配套電機N=37kW；鼓風機3臺，2用1備，配套電機N=45kW。

（5）送水泵房

送水泵房內水泵安裝4臺，3用1備，2臺大泵，1用1備，2臺小泵，2用，全部采用單級雙吸離心泵。泵房采用半地下式，以保證水泵自灌啟動，變配電間及值班室與泵房合建，吸水井與泵房分建，分成兩格。

（6）加藥間改造

加藥間改造主要是滿足三期工程加氯、加礬需要。

本工程采用固體堿式氯化鋁作為絮凝劑，設計最大投加量為10mg/L。采用計量泵濕式投加，絮凝劑溶液濃度控制在4～8%。采用游動電流檢測儀對投加量進行自動控制。為防止在高溫低濁時藻類在池內繁殖生長而影響凈水效果，在高藻期增加預氯化處理（前加氯），前加氯投量按最大1mg/L設計。由于出水的有機物含量低，耗氯量少，后加氯投量較常規值為低，預計為1.5～2mg/L，為安全起見，仍按最大3mg/L進行設計。后加氯投加點位于濾后。在加氯間增加柜式加氯機1臺（10kg/h），為前加氯用；增加柜式加氯機2臺（57kg/h），1用1備，為后加氯用。后加氯采用復合環路控制，設余氯分析儀1臺。

三、污泥處置設計

污泥處理系統的規模，按照總規模40萬m3/d計算，干污泥量為32t/d。

為節省占地，將回收水池、污泥調節池、污泥濃縮池及污泥脫水機房組合疊放，其中回收水池和污泥調節池設置在地下一層，總深度7.50m，有效水深5.50m，均分為兩格，可獨立運行，回收水池容積2123m3，可調節全廠一期、二期、增產改造濾池及三期濾池每期兩格反沖洗水量，污泥調節池有效容積8295.62m3，可儲存全廠40萬m3/d每天排泥水量。地面一層為設備檢修層及工具間，地上二層為污泥濃縮池、儲泥池及污泥脫水機房，污泥濃縮池共設置兩座，直徑為20m，設計進泥含固率0.4%，出泥含固率3%。儲泥池一座，污泥脫水機房內，設置帶式濃縮脫水機4臺，3用1備，設計干污泥量為32t/d，需脫水污泥含固率3%，脫水泥餅含固率25%，平均固相回收率≥96%。PAM聚合物投加量為2.0～4.0kg/t干泥。脫水泥餅通過輸送機輸送至儲泥斗內儲存，由運泥車外運處置。

四、主要設計特色

1.水廠用地少。單位水量建設用地指標僅相當于國家標準的1/3，應用前景廣闊。

2.全國首創將“回收水池污泥調節池+污泥濃縮池+污泥脫水機房+組合三層疊加”。污泥處置效率高，工作環境好，運行效果良好。

3.本項目在建設過程中，集約化布置凈水處理的核心設施“折板反應平流組合斜管沉淀池+下疊合清水池”。出水優于國家標準。

4.排泥水、反沖洗回用水回收利用，實現零排放，極大地提高了資源利用率，有減少了排泥水對周邊水環境的影響，符合國家相關行業政策。

5.采用技術先進、性能可靠、開放兼容的自動控制系統，實現水廠生產管理的數字化、信息化、網絡化、自動化。自控系統建成后，濾池及反沖洗泵房、脫水車間等生產車間實現了“無人值守，有人巡視”，節約了人力成本，提高了經濟效益。

6.對池體依靠自重抗浮不滿足要求的構筑物，采用灌注樁進行地基處理，以滿足構筑物的抗浮及承載力要求；對于池體依靠自重抗浮能滿足要求的構筑物，采用高壓旋噴樁進行地基處理，既解決了變形及承載力問題，投資也較為經濟。擬建場地周邊環境較為復雜，設計根據建（構）筑物的埋深及周邊環境特點，分別采用了φ1200鉆孔灌注樁排樁基坑支護、鋼板樁支護、放坡大開挖的基坑型式，既保障了基坑安全，也節省了工程投資。本工程泥處理組合池及污泥脫水機房合建，設計通過設置變形縫與膨脹混凝土加強帶相結合的方式，解決超長結構溫度應力的問題。

五、結語

綜上所述，晉江梅嶺水廠三期擴建工程利用現狀廠區西側預留地，擴建后水廠的總規模為40萬m3/d，滿足主城區供水需求。建成后凈水處理、污泥處理運行良好，出水指標均優于國家標準，對用地緊張的大中型凈水廠擴建有非常好的示范效應。