摘要:本文筆者根據多年工作經驗，在舊自來水廠改建工程中，對水廠所在位置特點、凈水處理工藝、建筑物設計要求以及所采用的新材料、新技術、新設備等進行了探討，為類似的舊水廠改建工程提供相關的技術參考。
　　關鍵詞:城鎮自來水廠；改建工程；工藝設計
　　
　　1工程概況
　　福建省某鄉鎮自來水廠建廠年代久遠,許多凈水構筑物已經報廢停用多年。隨著該水廠主供水區域的高速發展,建設新的給水工程以提高城市供水能力已經刻不容緩。老廠靠近城鎮中心,廠區比較寬敞,在規劃中一直作為候選水廠地址保留。改建凈水廠位置選在原廠址,總面積4.0ha。
　　2水廠改建方案
　　2.1工程規模
　　拆除原有凈水系統,改建凈水廠設計規模Q=3.0×104m3/d,水廠自用水量按5%計算,凈水廠設計水量3.15×104m3/d,并按城鎮總體規劃要求，對水廠遠期規劃10.0×104m3/d進行布置和相關構筑物的設計。
　　2.2原水水質
　　凈水廠的原水來自附近水庫,其水質符合國家飲用水水源水質標準,原水濁度為10～200NTU;每年約有10～20d中原水濁度大于200NTU。冬季原水為典型的低溫低濁水。
　　2.3凈水工藝要求
　　根據原水水質情況和出廠水水質要求,本著工藝先進、技術經濟合理、安全可靠、管理方便的原則來選擇凈水工藝。凈水廠工藝流程如下圖所示：
　　
　　水廠工藝流程示意圖
　　3水廠各建筑物的設計要求
　　3.1穩壓配水井
　　設計水量10.8×104m3/d（按遠期設計），停留時間2min,配水井平面尺寸為5m×4m,水深為7.5m,鋼筋混凝土結構。進水管為1根D1220鋼管,出水管采用2根D920鋼管。穩壓配水井內設溢流管、放空管、超聲波液位計。
　　3.2混合
　　采用2個DN400靜態混合器,水頭損失按0.8m計,最大停留時間6s。在靜態混合器的前端環向均勻設置4個布藥孔,確保藥液均勻進入并擴散到原水中。
　　3.3凈水間
　　改建凈水間設計水量為3.15×104m3/d,圍護結構平面尺寸為96m×48m。將凈水構筑物設在一座凈水間內,凈水構筑物分成兩個系統,各系統的絮凝池、沉淀池、濾池的設計水量均為1.575×104m3/d。在凈水間端部建鼓風機房和反沖洗泵房,平面尺寸為22m×9m,一層主要為鼓風機房和反沖洗泵房,二層為控制室和低壓配電室等。
　　3.3.1折板絮凝池
　　分為兩個系統,并列布置,每個系統設1座絮凝池。每池設計水量為1.575×104m3/d,絮凝時間23min。每座絮凝池平面尺寸4.5m×9m,池深6.2m,鋼筋混凝土結構。絮凝池排泥采用DN200穿孔管,每條排泥管管端設手動檢修刀閘閥、液控排泥角閥。
　　3.3.2斜管沉淀池
　　分為兩個系統,每個系統設1座沉淀池。每池設計水量為1.575×104m3/d,清水區上升流速為1.6mm/s。每座沉淀池平面尺寸9m×8m,池深5.4m,鋼筋混凝土結構。斜管系乙丙共聚材料制作,斜管直徑35mm,安裝傾角60°。每座沉淀池排泥采用4臺鋼絲繩牽引式刮泥機,污泥被刮到沉淀池一端集泥坑內,然后通過DN200排泥管排進池外排泥渠道,排泥管上設置手動檢修刀閘閥。斜管沉淀池與折板絮凝池采用合建方式。
　　3.3.3均粒濾料濾池
　　濾池分4格,每格過濾面積50m2,設計水量為328m3/h,濾速為6.7m/h,強制濾速控制在9.0m/h以內。均粒石英砂濾料粒徑為0.9～1.2mm,濾料層厚度1.15m。卵石承托層粒徑為3～5mm,承托層厚度0.1m。氣沖強度15L/(s•m2),水沖強度5L/(s•m2)。沖洗歷時12min，先氣沖2min,再氣水同時沖洗4min,最后單獨水沖6min。單池進水、出水均設置堰板,進水閥、反沖洗排水閥采用氣動提板閘門,反沖洗進水閥、進氣閥采用氣動蝶閥,出水閥采用氣動調節蝶閥。另外設有2臺空壓機及1個儲氣罐。
　　3.3.4反沖洗水泵及鼓風機間
　　設在凈水間濾池側,尺寸22m×9m,選羅茨鼓風機2臺(1用1備),單臺鼓風機Q=48.69m3/min、PN=0.07MPa、電機功率N=90kW,空壓機2臺(1用1備),空壓機設于鼓風機間內。按水沖強度5L/(s•m2)配反沖洗水泵,選臥式離心泵2臺(1用1備)。單臺水泵Q=964.8m3/h、H=11.5m、電機功率N=45kW。
　　3.4加藥間
　　藥庫儲存量按20d計,投藥間及藥庫平面尺寸24m×12m(土建按遠期10萬噸/日)。混凝劑采用聚氯化鋁,設計最大加藥量40mg/L,設計平均加藥量15mg/L。投藥間設3個溶液池,每天3班,每班調制一次,藥液調配濃度為10%,單池尺寸為2.6m×2.6m×2.8m,每池設1臺電動攪拌機,用于藥劑溶解。加藥間內設計量泵3臺(2用1備),用以投加藥液,計量泵參數Q=900L/h，H=50m。
　　3.5加氯間
　　加氯間平面尺寸為24.0m×9.0m(土建按遠期10萬噸/日),前加氯采用手動控制,后加氯采用復合環控制自動投加。前加氯最大投加量為2.0mg/L,后加氯最大投加量為1.0mg/L。設計選用柜式加氯機3臺(1臺手動,2臺自動),單臺加氯量為10kg/h。工作氯瓶分為2組,每組設3個氯瓶,2組氣源設壓力式自動切換裝置,以保證連續消毒。氯庫儲氯量按30d計,氯庫內設噸級儲備氯瓶10個。加氯間及氯瓶間設置每小時換氣12次的通風設備,設計選用4臺玻璃鋼防腐軸流風機。為了避免漏氯,設漏氯中和吸收裝置一套,回收量為1000kg/h。
　　3.6清水池
　　設2座清水池,每座清水池有效容積2500m3,單池尺寸為30m×22m,有效水深4.0m,遠期增加2座相同規格清水池，使未來整座水廠清水調節能力達到10%以上。
　　3.7送水泵房
　　泵房平面尺寸為30m×9m(土建按遠期10萬噸/日)，泵房內設單級雙吸離心泵4臺(3用1備),單臺離心泵Q=1390m3/h、H=40m、N=220kW,將清水池水送入鎮區供水管網,采用變頻控制。
　　3.8廢水回收池
　　設廢水回收池1座,用來接納濾池的沖洗廢水,并考慮遠期廢水接入。廢水回收池容積按單格濾池一次反沖洗水量的2倍確定,回收池平面尺寸為15m×10m,有效水深4m。池內設潛污泵2臺(1用1備),單臺水泵Q=150m3/h、H=10m、N=7.5kW,將反沖洗廢水送入穩壓井。
　　3.9排泥調節池
　　設1座排泥調節池，用來接納絮凝池和沉淀池的排泥水，并考慮遠期排泥水接入。污泥調節池分為2格，單格尺寸為15m×12m×4.0m。每池設1臺潛污泵(Q=110m3/h,H=5m,N=3kW),用于將泥水打入濃縮池的進泥井。
　　3.10污泥濃縮池
　　設2座輻流式污泥濃縮池，分兩期建設。凈水廠每天產生的干污泥量為10.12m3,濃縮池直徑為16m,中間水深5.6m,周邊水深4.2m。兩座濃縮池同時運行,濃縮池固體負荷為25.2kg/(m2•d),濃縮時間為16h,濃縮后的污泥含水率為97%。上清液溢流進入濃縮池周邊集水渠,然后排入廠區下水井。每座濃縮池設刮泥機一臺,刮泥機采用中心驅動方式,驅動裝置安裝在固定的中心柱上。沉淀污泥從池中心的底部排出。濃縮池設有配泥井,井徑為3m。來自污泥調節池的污泥首先進入配泥井,然后分配到2座濃縮池。濃縮池排出的污泥到污泥脫水間進行脫水。
　　3.11污泥脫水間
　　設污泥脫水間1座,土建按遠期10萬噸/日，平面尺寸為30m×9m。污泥脫水間的主要作用是將從污泥濃縮池處理后的的含水率為97%的污泥,脫水至含水率低于80%的污泥,每天產生含水率80%的污泥50.6m3。貯泥系統即為設貯泥池一個,尺寸為10m×6m×3.5m。內設潛水攪拌器1臺,用于貯泥池內污泥的攪拌;定容式單螺桿泵(1用1備),用來將貯泥池內的污泥打入脫水系統。螺桿泵Q=8～30m3/h,H=0.2MPa,N=5.5kW。脫水系統選用離心脫水機1臺,每天工作12h，Q=0～30m3/h，N=30kW；無軸螺旋輸送機1臺,配套功率N=5.5kW,通過無軸螺旋輸送機將脫水后的泥餅輸送到運泥車,然后運出廠外衛生填埋。加藥系統所加助凝劑采用聚丙烯酰胺,采用粉狀高分子絮凝劑自動投加裝置1套。選用定容式單螺桿泵2臺(1用1備),用來給污泥脫水系統進行投藥。
　　4改建工程的特點
　　原水廠地勢較高,新建水廠可充分利用原水的水頭,節省能量消耗,運行成本低;新建過程中能結合場地情況,合理布置新建凈水構筑物,使土建施工時土方開挖量和場地基礎處理費用最少;無需征地,建設周期短;配水集中,管網改造工程量少;維護管理方便。
　　針對原水冬季低溫低濁的特點,改建水廠采用均質濾料濾池,恒水位等速過濾,石英砂濾料粒徑比較均勻,可充分利用濾池深層截污能力,延長過濾周期,提高過濾效果;采用長柄濾頭,使濾池配水、出水、氣水反沖能均勻分配;濾床是在微膨脹的狀態下進行反沖洗,故反沖洗耗水量少于普通快濾池,可用最小的水頭損失和電耗,獲得理想的沖洗效果。消毒采用先進的復合環路真空自動投氯新工藝,使投氯量能夠隨水量變化適時保持最佳投量,在保證消毒效果的同時使投氯量最省。水廠生產過程中產生的污泥主要來自絮凝沉淀池的排泥水,排泥水經濃縮池濃縮處理后,送入污泥脫水間進行脫水處理,最終產生的泥餅外運衛生填埋,不影響環境。
　　5結束語
　　在舊水廠改建工程中,凈水廠位置的選擇要充分考慮節能因素;水處理工藝應簡單有效,處理構筑物布置緊湊,以減少水頭損失,節省電耗;構筑物應結合場地情況,少占地并根據場地情況合理布置使場地基礎處理費用最少;盡量減少輸配水管網改造工程量;盡量采用新技術、新材料、新設備,達到節省人力,減少投藥量和投氯量的目的,保證出廠水質安全可靠。