淮水北調淮北市配水工程某大型水廠工藝設計

王殊然

（合肥市市政設計研究總院有限公司，安徽合肥 230041）

1.基本概況

水廠設計供水規模為30.0萬m3/d。

水源為淮水北調工程調入水，原水水質為地表水Ⅳ類水。限制取水水位為27.0m，對應設計枯水流量的年保證率為95%。

近期供水對象為城市工業用水（非食品、釀酒等行業），遠期視城市給水專項規劃確定。

結合本工程的實際情況，建設單位提供的工業企業的需水水質統一為地表水Ⅳ類水，濁度5.0NTU基本能滿足大部分企業的用水要求。考慮到在配水過程中濁度可能增加，故本工程供水水質為地表水Ⅳ類水，其中出廠水濁度≤3.0NTU。

2.工藝流程

水廠包含凈水處理和排泥水處理，預留遠期預處理和深度處理用地。根據進、出水水質，擬定凈水處理工藝采用“混合+絮凝+沉淀+過濾+消毒”的常規處理工藝[1]。廠區排泥水包含絮凝沉淀池排泥水和濾池反沖洗廢水，其中，絮凝沉淀池排泥水采用“濃縮+脫水”的成熟污泥處理工藝。濾池反沖洗廢水因水質較好，含固率低，在不影響水廠出水水質的情況下經排水池調節后均勻回用。水廠總體工藝流程示意圖詳見圖1。

圖1 水廠工藝流程示意圖

3.工藝設計

3.1 機械混合池

來自于加藥間的藥液在進入絮凝池前應和原水充分、劇烈地混合。混合的方法有很多種，結合本工程實際情況，采用機械混合。

機械混合池與絮凝沉淀池合建，按7.5萬m3/d規模設計4座，分別建于4組折板絮凝平流沉淀池進水端。混合池單格尺寸為3m×3.1m×5.65m（有效水深4.45m），內設漿板式攪拌器，混合時間44s。

3.2 折板絮凝平流沉淀池

折板絮凝、平流沉淀池采用組合式，共設2座，單座設計規模15萬m3/d，每座分2組，2組合建，每組設計處理能力為7.5萬m3/d。

折板絮凝池采用異波折板，水流沿折板豎向上下流動，多次轉折，促使絮凝。對原水的水量和水質變化的適應性較強，絮凝時間20.69min，分3段，每段各格的豎向流速依次為0.31m/s、0.21m/s、0.1m/s，折板間距從絮凝池首段到末段逐步增大，G值從大到小。絮凝池每組平面尺寸19.9m×17.0m，有效水深3.70m。為排除絮凝池中可能產生的少量積泥，池底設DN200穿孔排泥管，采用電動快開排泥閥，可實現自動排泥。

沉淀池與絮凝池配套分2組，2組合建，每組池長105m，池寬19.9m，有效水深3.5m，水平流速12mm/s，停留時間2.2h。為保證進水均勻，沉淀池進口采用配水花墻配水，花墻前設2.5m過渡區。出水采用淹沒孔流指形集水槽，每組10條，長18.0m，寬0.4m，高0.85m。采用跨度為20.2m泵吸式桁架吸泥機2臺。

單座絮凝池與沉淀池組合總長130.5m，寬50.4m。根據水量、原水濁度、水溫等自動控制加礬量投加量，排泥閥由PLC進行時序控制自動排泥。

3.3 V型濾池

水廠設V型濾池2座，單座設計規模15萬m3/d。每座濾池單元數為8格，雙排對稱布置，中間為管廊，管廊內布置清水渠、反沖洗水管、氣管及閥門等。單座濾池設計流量Q=1.05×15=31.5萬m3/d=6562.5m3/h，單格過濾面積為101.4m2（長15m，寬6.76m），設計濾速8.09m/h，強制濾速8.63m/h。

濾池濾料為采用石英砂均勻級配粗砂濾料，粒徑0.95mm～1.20mm，K60＜1.40，濾層厚度1.20m。下部粗砂承托層粒徑2mm～4mm，厚度0.1m。濾層上最大水深1.20m，最大過濾水頭2.3m。為了保證配氣、配水的均勻性，采用帶可調式濾頭的整澆濾板[2]，提高施工精度，降低施工難度，加快施工速度，縮短工期。

濾池采用氣水反沖洗，沖洗歷時：氣沖2.0min，氣水同時沖洗4min；單獨水沖6.0min，總歷時12min。氣沖強度15L/（s·m2），氣水同時沖洗時水沖強度2.5L/（s·m2），氣水同時沖洗時氣沖強度15L/（s·m2），單獨水沖洗強度 5.0L/（s·m2），表面掃洗強度 2.0L/（s·m2）。

每格濾池出水管上設置電動調節閥控制濾池恒水位運行。濾池反沖洗按運行周期、出水濁度、水頭損失等自控進行。正常過濾時濾池反沖洗周期24h～36h。

3.4 反沖洗泵房

水廠設濾池反沖洗泵房一座，設計流量按一次沖洗1格濾池設計。反沖洗泵房平面尺寸46.81m×10.4m，水泵間布置成半地下式，以保證快速自灌起動；其余為地面式框架結構。

泵房內設反沖洗水泵3臺（2用1備），單泵流量Q=912.6m3/h，揚程H=10m，配套電機功率N=55kW。三葉式羅茨鼓風機2臺（2用1備），風量Q=45.63m3/min，出風壓力0.049MPa。沖洗水管和氣管上分別設置流量計對反沖洗水和空氣進行計量。反沖洗泵房內設電動單梁懸掛起重機一套，起重量3t。

3.5 清水池

清水池按30萬m3/d規模設2座，均為地下式，單座平面尺寸94.0m×68.5m，有效水深3.80m。2座總有效調節容積471200m3，調節比例15.2%，池內設有導流墻。池內設有集水坑和溢流管，放空和溢流均排入廠區雨水系統。

3.6 加藥、加氯間

加藥間、加氯間按30萬m3/d規模設計。盡可能縮短加藥管線距離，降低加藥管結垢的風險，設計將加藥間和加氯間分開建設。

（1）加藥間。加藥間1座，平面尺寸為15.68m×35.35m。混凝劑為液體堿式氯化鋁[3]（Al2O3含量10%），采用濕式投加，設計平均投加量30mg/L，最大投加量60mg/L，最佳投加量根據實際運行效果確定，可適當調整。設地下式液體礬庫2格，單格礬庫容積94.6m3，設計儲存時間10d。設溶液池2座，單座溶液池容積31.5m3，每日調配次數1次。

混凝劑（PAC）投加泵采用隔膜式計量泵。共安裝5臺計量泵（4用1備），用于混合池的混凝劑投加，每臺計量泵投加量660L/h。所有計量泵的流量在運行過程中可根據進水流量進行自動調節。當沖程手動可調或自動可調時，運轉速度可由變頻器控制調節。

（2）加氯間。加氯間具有前加氯及后加氯雙重功能，采用液氯消毒。前加氯用于對凈水廠原水中的有機物進行預氧化處理。后加氯則是對濾后水進行消毒，滿足衛生學指標要求。前加氯投加點設在絮凝沉淀池進水管上，最大投加量2mg/L，最佳投加率可根據進水流量進行自動調節。后加氯投加點設在濾池出水總管上，最大投加量1mg/L，最佳投加率在運行過程中可根據濾后出水流量和余氯情況進行復合環路控制投加量。氯瓶采用1t級氯瓶，氯庫按12d儲量設計。

加氯系統采用真空投加方式，氯源切換采用自動壓力切換。加氯采用自動投加柜式加氯機。共設5臺加氯機，前加氯2臺，后加氯2臺，共同備用1臺。單臺投加能力13kg/h。配備1套氯氣壓力自動切換裝置，2套氯氣真空調節器，2臺電子秤（2t）。為確保用氯安全，單獨設置漏氯吸收間，安裝1套漏氯吸收裝置。氯庫及加氯間內設置雙探頭氯氣泄漏檢測儀1套，并設置低、高檢測極限。一旦發生嚴重泄氯事故，漏氯吸收裝置立即投運，加氯間及氯庫均按規范要求設有強制通風設施。

3.7 排水池

本次設計濾池反沖洗廢水進入排水池調節，由泵打至配水井全部回用。30萬m3/d規模時共有濾池16格，設計考慮每次沖洗1格，則每次反沖洗廢水量為389.4m3。為減小排水池容積，且盡可能均勻回收，避免對反應沉淀池造成較大的沖擊，16格濾池考慮按24h均勻沖洗，每次反沖洗間隔1.5h。

排水池分為可獨立運行的2格，同時工作，單格有效調節容量按容納1格濾池的反沖洗水量計算。排水池單格平面尺寸為12.0m×11.0m，有效水深3.1m，超高2.0m。排水池底部采用斜坡式，順水流方向設置縱坡，坡向末端集水坑，避免池底積泥。

排水池進水管設置電動蝶閥，便于自動切換進水。每格排水池設2臺潛水泵，1用1備，單泵流量135m3/h，揚程15m，配套電機功率15kW，用于反沖洗廢水回用。每格排水池設2臺潛水攪拌機，配套電機功率4kW，以均勻污泥濃度，防止污泥沉積。

3.8 排泥池

本次設計排泥池1座，容積根據單格沉淀池最大一次排泥量，并留有一定貯存容積確定。按30萬m3/d規模一次設計，分為可獨立運行的2格，單格有效容積594m3，平面尺寸18m×11m，有效深度3.0m。

每格排泥池設2臺潛水攪拌機，以均勻污泥濃度，防止污泥沉積。每格排泥池設2臺潛污泵（1用1備），單泵流量100m3/h，揚程15m，用于提升排泥水至污泥濃縮池。

3.9 污泥濃縮池

污泥濃縮池采用圓形輻流式濃縮池，按30萬m3/d規模一次設計，分為獨立運行的2座，固體通量取0.8kg/（m2?h），單座濃縮池直徑為Φ25m，周邊水深4.0m，內設一臺周邊傳動式濃縮機。污泥濃縮后，上清液排至污水管網，沉淀底泥重力排至污泥脫水車間。

3.10 污泥平衡池

污泥平衡池用來平衡濃縮池的來泥量及脫水車間處理量之間的差值，同時作為脫水車間進料泵的吸泥井。本次按照30萬m3/d規模設計，分2格，交替運行。單格尺寸為6m×7.2m×6.7m，有效水深5.0m，有效調節容積為216m3。每格平衡池設2臺潛水攪拌機，配套電機功率1.5kW，以均勻污泥濃度，防止污泥沉積。

3.11 污泥脫水車間

設污泥脫水車間1座，平面總尺寸為37.0m×10.0m，目的是提高污泥含固率，以利外運。設計土建按30萬m3/d一次建成，設計最大干泥量18.8t/d。最大濕污泥量627 m3/d，平均含水率97%[4]，泥餅含水率≤75%，固體含量回收率＞98%，分離水SS值≤400mg/L。

設置3臺離心脫水機（2用1備），按每天運行16h計算，則單臺脫水機處理能力應為20m3/h，電機功率41kW。當原水濁度超過設計值，且儲泥池無法儲存時，可考慮延長脫水機工作時間，直至24h連續運行，離心機的脫水濾液排放至廠區污水系統。

離心機污泥進料泵采用螺桿泵3臺（2用1備），單泵輸送能力10m3/h～30m3/h，輸送量可調，配套電機功率5.5kW；配套3臺污泥切割機，最大處理量20m3/h，電機功率2.2kW；脫水機房內設1臺泥餅水平無軸螺旋輸送機，長度為8m，配套電機功率4.0kW；脫水車間共設置1臺傾斜無軸螺旋輸送機，總長15m，最大傾斜角25°，配套電機功率7.5kW。

采用陽離子聚丙烯酰胺進行污泥調質，平均投加率3kg/T DS，最大投加率5kg/T DS。設置1套絮凝劑自動配制裝置，最大制備能力5.9kg/h，配套電機功率3.87kW。設3臺投藥計量泵，2用1備，單臺流量1600L/h可調，配套電機功率1.1kW。

為保持泥庫環境衛生，考慮設置1座儲泥斗，可臨時儲存脫水泥餅。脫水泥餅由螺旋輸送機送入儲泥斗，直接裝車外運，避免二次裝卸，減輕勞動強度。

4.結語

該工程投入運行后，出水水質穩定且符合水質目標，為淮北市工業企業供水提供保障，改善了地下水超采現象，促進了淮北市的水資源優化配置，有著明顯的資源效益、環境效益、社會效益。