洪塘水廠擴建工程設計探討

胡 艷 紅

(廈門水務規劃設計研究有限公司，福建 廈門 361008)

1 項目概況

洪塘水廠現狀處理規模為1.5萬m3/d，水源來自汀溪水庫，水質較好，一般為二類水體，夏季藻類較多，個別指標超標，水質為三類水體。洪塘水廠現狀處理設施主要為1.2萬m3/d的三園一體處理構筑物及0.3萬m3/d的舊處理系統，濾池采用無閥濾池，無閥濾池利用上部水箱進行反沖洗，由于水頭不足，反沖洗不徹底，影響出水水質，處理工藝的瓶頸使得制水量及水質標準無法進一步提高。

根據片區規劃，洪塘水廠作為泵站建設期內的過渡水廠，規模應在滿足規劃區近期用水量的基礎上適當富余，隨著規劃區的快速發展，預計在2年～3年內用水需求將突破2.5萬m3/d，所以為滿足片區不斷提高的用水需求，洪塘水廠的擴建是十分必要的。

2 項目擴建重難點分析

2.1 舊水廠是否保留

2.1.1現狀處理設施存在問題

洪塘水廠現狀有2組處理設施，包括1.2萬m3/d的三園一體處理構筑物和3 000 m3/d的處理設施。2組構筑物過濾均采用無閥濾池，現場所有閥門均為手動閥門，自動化程度低。由于汀溪水庫水質良好，目前出水水質可滿足要求。改造項目應最大程度利用現狀設施，但存在以下幾個問題：

1)生產工藝不能滿足水質提升的要求：水廠采用的三園一體處理池，是一種主要應用于村鎮小型水廠的集約型處理工藝，其中的無閥濾池利用上部水箱進行反沖洗，由于水頭不足，反沖洗效果較差，對出水濁度、鐵、錳等指標控制效果差，目前出水水質基本可以滿足現行國標常規檢測標準。2020年起廈門將力推優質供水工程，供水水質標準將進一步對標深圳及上海等一流城市，屆時落后的生產處理工藝將無法滿足更高的水質要求。

2)設備老舊控制系統落后：根據目前水廠運行情況，因水廠設備老化、破損嚴重，維修頻繁，生產閥門、水泵啟停等全為人工手動控制，管理十分不便。

3)生產、調節水量不足：水廠現狀制水規模為1.5萬m3/d，隨著規劃區企業陸續入駐，根據企業需水量數據，至2020年用水總量將突破2.0萬m3/d。復核現狀處理工藝的生產能力，反應池停留時間為23 min，沉淀池上升流速7.8 m/h，濾池正常濾速為8 m/h，已達設計值上限，制水量無法進一步提高。

4)不滿足環保要求：水廠現狀沒有污泥處理系統，沉淀池排泥水及濾池反沖洗水均通過管道直接排放到月龍路雨水渠道中，原廠內排水采用管、渠混合，改造十分困難。

2.1.2保留1.5萬t現狀處理設施對廠區的影響

1)現狀水廠地面標高31.5 m～31.9 m，設計水廠藍田路大門處道路中心標高為27.92 m，月龍路大門處道路標高為26.3 m。與現狀水廠高差約4 m，如在廠區西側僅擴建1萬m3/d生產工藝，并不拆除原系統，則為確保新舊工藝系統水力高程的統一，舊廠區西側需要在原場地上回填2 m以上，對應需要考慮增加回填土方約8 000 m3。擴建1萬m3/d工藝后，水廠內存在3套不同的處理工藝，管理難度大，維護人員素質要求高，管理人員數量增加，提高日常運行成本。

2)經濟性欠佳：擴建2.5萬m3/d與擴建1萬m3/d并保留1.5萬m3/d舊廠相比，僅在絮凝沉淀池、濾池、清水池三項在擴建規模上有差異，其余部分如廢水回收池、污泥脫水車間、二級泵房皆需根據2.5萬m3/d建設，對應三項投資因規模差額約500萬元；而增加擋土墻約200 m及廠區回填土方約8 000 m3，基礎處理等費用約需300萬元。再綜合日后管理難度、人員成本及環境影響等因素，擴建1萬m3/d并保留1.5萬m3/d舊廠的方案沒有明顯優勢。

2.1.3拆除舊廠新建水廠的優點

1)新建全套工藝系統，普及自動化控制，末端改用V型濾池，后期可提升改造為錳砂濾池或活性碳濾池，提高出水水質，滿足水質標準進一步提高的要求，提高水廠自動化程度，減輕勞動負擔。

2)根據規劃道路標高重新確定廠區內地坪，與周圍道路協調統一，且由于不受現狀處理設施的影響，對水廠重新布局，水廠生產區、管理區分區明確，方便日后管理。

根據上述分析，為便于水廠泵站統一布局，以及日后維護管理的便利性，決定拆除舊廠區，統籌新建新的水廠及洪塘泵站。

2.2 用地緊張，采用疊合池

根據原水水質和凈化后水質的目標要求，本供水工程凈水處理采用常規處理工藝：原水→混合→絮凝→沉淀→過濾→消毒→用戶，可滿足目前生活飲用水水質的要求。根據比選論證，洪塘水廠擴建工藝見圖1。

規劃洪塘泵站與洪塘水廠位于同一地塊，總占地面積為15 459.476 m2，現狀處理構筑物及管理房占地約4 746.80 m2，位于規劃用地內的東北角。水廠建設期內，為保障現狀水廠正常供水，舊處理系統需待新水廠投入運營后方可拆除，所以水廠生產性構筑物在建設期內實際可用面積僅約10 712 m2。

處理設施建設在西北角，可用面積約2 500 m2，需布置絮凝沉淀池、濾池、廢水回收池、加藥加氯間及污泥處理工藝，使用面積緊張，結合以往工程經驗，可將處理構筑物疊合在清水池上方，考慮本項目以后僅為加壓泵站，若采用清水池與處理構筑物疊合，將來處理池位于加壓泵站范圍內，功能分區不明確，經調研了解，晉江某自來水廠采用污泥疊加工藝，將污泥濃縮池及脫水車間置于廢水回收池及排泥池上方，使用效果良好，所以本項目參見類似工程經驗并根據工程實際情況，將污泥處理系統進行疊加。

2.3 總平面布置及建設時序

洪塘水廠用地紅線范圍內規劃分成三大功能區：水廠—泵站—管理。

本次擴建工程水廠位于地塊西北部，建設內容為2.5萬m3/d生產線，包括絮凝沉淀池、濾池、廢水回收池、污泥處理系統及加藥加氯間，該地塊內無現狀設施。

中部及南側為洪塘泵站用地，包括12萬m3/d的清水池、二級泵房以及配電房等。現狀地塊內有水廠原水管、排污管、辦公樓及宿舍區。為保障水廠在建設期內安全穩定生產，本工程建設期內先遷建原水管、臨時搭建管理用房后，將現狀辦公樓、宿舍拆除，拆除后建設清水池、二級泵房及配電房。

待水廠、加壓泵站建成可正常供水后，即可拆除現狀1.5萬m3/d的處理構筑物，建設綜合辦公樓、宿舍、機修間及庫房。

3 擴建方案

3.1 反應池+斜管沉淀池

反應池采用小孔眼網格絮凝池，設計流量Q=2.625萬m3/d，反應池停留時間t=15 min，分為兩組，單組設計流量1.312 5萬m3/d。

每組凈尺寸13.00 m×5.20 m×5.20 m(有效水深4.20 m)，分為三級段，共24格，單格尺寸均為：1.20 m×1.20 m，三段豎井流速均為0.11 m/s。

3.2 V型濾池

V型濾池規模2.625萬m3/d，采用單排布置，設置4組濾池。

平面尺寸：34.1 m ×15.0 m。

濾池加蓋，總高度為8.9 m，其中下部0.8 m，上部8.1 m。

設計流量Q=1 094 m3/h。

設計濾速v=8.0 m/h。

濾池面積F=Q/v=1 094/8.0=136.75 m2。

單格濾池面積f=136.75/4=34.2 m2。

單格濾池長L=7.2 m。

單格濾池寬B=4.8 m。

單格濾池實際面積f′=7.2×4.8=34.56 m2。

正常過濾實際濾速：

v′=Q/Nf′=1 094/(34.56×4)=7.91 m/h。

3.3 清水池

本次建設2座清水池，單座清水池凈尺寸52.0 m×36.5 m×5.0 m，有效水深4.8 m，有效容積占最高日用水量的15%。

3.4 加壓泵房

加壓泵房近期設計水量為6萬m3/d，時變化系數取1.5，最大時水量3 750 m3/h。出水絕對水壓65 m，設置3臺水泵，2用1備。

單臺參數為Q=1 900 m3/h，H=45 m，N=355 kW。

遠期12萬m3/d，增加2臺同型號水泵，4用1備。

水泵啟動方式采用變頻啟動。泵房內配置排污泵1臺，單梁懸臂式起重機1臺。泵房為半地下式，平面尺寸36.4 m×10.2 m，地上部分高度8.1 m，地下部分深度為4.3 m。

3.5 廢水回收池

濾池反沖洗水通過管道收集至廢水回收池內，廢水回收池有效容積150 m3，凈尺寸15.0 m×5.0 m×4.3 m。

3.6 排泥組合池

排泥組合池包括排泥池與污泥平衡池。

絮凝沉淀池共2組，沉淀池每天排泥水約為189 m3，考慮一定的安全容積，污泥調節池容積定為200 m3，分兩格，池體尺寸為17.0 m×4.7 m×6.0 m，有效水深4.0 m。

設3臺潛污泵，2用1備，規格為Q=15 m3/h，H=12 m，N=2.2 kW。采用液位計，根據液位的變化，自動控制水泵的運行。

污泥平衡池主要作用是調節污泥量，平衡前后處理裝置的流量，同時作為藥劑投加池。污泥平衡池設置1個，由于與排泥池合建，置于排泥池上方，本設計平衡池尺寸為4.9 m×4.9 m×4.1 m，可存儲10 h的污泥量，污泥可在平衡池靜沉一段時間后，將上清液回流至廢水回收池，根據相關項目經驗，靜沉后污泥濃度可達到2%，則污泥量為0.945/2.0%=47.25 m3/d。

3.7 污泥脫水機房

脫水機按照一天8 h工作計，則進流量為47.25/8=11.812 5 m3/h，設置2臺脫水機，規格為60～100 kg-DS/h，3.7 kW，互為備用，亦可2臺同時使用，則運行時間為4 h。

3.8 加藥加氯間

新建加藥加氯間一座，結構尺寸12.6 m×10.8 m×4.8 m。

加藥間混凝劑采用液態聚合雙酸鋁鐵，最大投加量20 mg/L。

消毒采用10%次氯酸鈉溶液，投加量暫定為1 mg/L～2 mg/L。

4 結語

1)經過對比，拆除水廠現有生產線，采用了更高標準的處理工藝，以便應對日后水質標準的提高及廠區的整體效果及與道路的銜接。

2)通過合理的總平面圖布局，整個廠區分為水廠—泵站—管理區三個區域，功能明確，水力流程順暢，遠期水廠停止生產，其余管理區，生廠區均為單獨的分區。

3)經過合理安排建設時序，廠區擴建不影響現狀生產，既能保障現狀正常供水，且建成后可滿足規劃區水量增長的需求。