水厂设计与运行研究论文

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摘要：长沙市第八水厂净水工艺采用桥板絮凝反应、平流沉淀和气水反冲滤池，并对絮凝池和沉淀池出水进行了收集、贮存、调节、浓缩、离心机脱水处理。全厂采用了DCS自动监控系统。输配水管网采用了球墨铸铁管和钢管。运行两年多来出水完全符合《城市给水工程规划规范》GB50282－98附录A中规定的生活饮用水一级标准和《生活饮用水水质卫生规范》（2001）要求。

关键词：自来水给水处理取水净化絮凝沉淀

DesignandOperationofChangshaNo.8WaterPlant

ZHOUJian

(TheBuildingDesigningInstituteofHunanProvince,Changsha410011,China)

Abstract:ThewatercleaningprocessinchangshaNo.8waterPlantusesflapflocculationreaction,advec-

tionsedimentationandair-waterbackflushfiltertank,andtheoutletwaterfromtheflocculationtankandsedimen-tationtankiscollected,stored,adjusted,thickenedanddewateredthroughacentrifuge.DCSautomaticmonitoringandcontrollingsystemisusedforthewholeplant.Graphitecastironpipesandsteelpipesareusedforthewatersupplyanddistributionpipenetwork.Inthepastmorethantwoyearssincetheprocesswasputintooperation,thequalityoftheeffluentwaterhasbeencompletelyconformingtothestandardfOrfirst-gradedomesticdrinkingwaterspecifiedinAppendixAtoCodeforPlanningofMunicipalWaterSupplyWorks(GB50282-98)andmeetingtherequirementsofHygienicSpecificationforQualityofDomesticDrinkingWater(2001).

Keywords:portablewaterfeedwatertreatment;watertaking;cleaning;pipenetwork;flocculation;sedimen-tation

长沙市第八水厂是长沙市市政工程重点建设项目。是采用国内BOT方式筹集内配资金和利用日本政府贷款建设的一座现代化水厂，设计供水总规模为50×104m3／d，水厂出水水质按《城市给水工程规划规范》GB50282－98附录A中的一级水质指标控制，工程总投资60153万元人民币。整个工程由取水工程、净水厂、配水工程三部分组成。一期工程于2000年9月底投产运行，运行期间的产水量和出厂水水质均符合设计要求。

1取水工程

水源：湘江；取水点：猴子石（位于市区上游，一级水源保护区内）；设计洪水位：37．92m（P＝1％）；校核洪水位：8.50m（P＝0.33％）；设计枯水位：23．50m（P=99％）；设计枯水流量：263m3／s（P=97%）。

1.1取水头部

取水头部设计规模为50×104m3／d，采用棱形，钢筋砼结构，L×B×H=18．50m×3.00m×5.18m，置于湘江猴子石水流深槽，下部嵌入基岩，采用侧面进水方式，进水窗口设拦污栅条，缝宽50mm，栅缝与湘江水流方向成45°夹角，进水窗口上缘位于99%保证率枯水位下2.35m，进水窗口下缘距河床面0.75m。

1.2原水自流管道

原水自流管道采用D1820×14钢管2根，单根长30m，管道设计流速1.25m/s，采用预制吊装，水下管箍连接，沿河床铺设，管顶复卵石0．7m。

1．3取水泵房

取水泵房临江边建设，土建设计规模为50×104m3／d，泵房筒体为圆形，钢筋砼结构，内径D=26m，操作平台以下高度28m，泵房与吸水井合建。一期工程按25×104m3/d安装设备，采用4台水泵，其中1台大泵为XY56－16B，配10kV风冷式电机，2000kw／台，2台中泵为32SA－10），配10kV风冷式电机，1000kw／台，1台小泵，28SA－10B，配10kV风冷式电机，560kw／台。二期工程时将小泵28SA－10B更换为XY56－16B，届时装机容量达6000kw，最大运行容量4000kw。载重汽车可直接开进泵房内起重平台。

1．4原水输水管线

原水输水管线采用2根D1602×12钢管，设计流速1.58m／s，一期工程铺设1根，单根长850m。

2净水厂

净水厂总设计规模为50×104m3／d，总占地面积70340m2，单位水量用地面积0.141m2/(m3.d）。根据来水方向及地势布置净化工艺构筑物。一、二期工程对称排列。

2．1配水井

一期工程设配水井1座，设计规模25×104m3／d，L×B×H＝13.00m×3.40m×5.00m，有效容积175m3，钢筋砼结构，井中设置细格栅和强力喷射混合器，将均匀配水、格栅除渣和快速混合3种功能合为一体。

2．2絮凝池

一期工程设絮凝池2组，每组2格，每格设计规模6.25×104m3/d，平行对称布置，钢筋砼结构，采用90°夹角水平式折板，单格絮凝池尺寸为L×B×H＝16.00m×11.25m×5.30m，水深4.60－5.00m，有效容积728m3。分成相对折板、平行折板、平行直板3个絮凝阶段，絮凝流速分别为0.289，0.23，0.11m／s。

2.3沉淀池

沉淀采用平流沉淀型式，分成2组4格，平行对称布置，与絮凝池相配合，钢筋砼结构，单格尺寸为：L×B×H＝100.00m×16.00m×3.30m，有效水深3.00m，水平流速。υ=16.8mm／s，停留时间t=1.65h，弗罗德数Fr＝1.44×10－5。采用花格穿孔墙配水，排泥采用泵虹吸式排泥行车。沉淀池控制出水浊度小于5NTU。

2.4滤池

滤池采用均粒滤料气水反冲洗滤池。一期工程设1组，设计规模为25×104m3／d，分成12格，按两排并列布置，每排6格，单格过滤面积105m2，总过滤面积1260m2，正常滤速8.68m／h，单格平面尺寸L×B=15．00m×3.50m×2，均粒石英海砂滤料粒径D=0.8－1.0mm，K6O=1.25－1.35，有效粒径D10=0.85mm（±0.05mm），滤料厚度1350mm。采用气水反冲洗加表面扫洗方式，气反冲洗强度15L／（s.m2），水反冲洗强度4．5L／（s.m2），沉淀水表面扫洗强度1.5L／（s·m2），滤池控制进水浊度＜5NTU，控制出水浊度＜0．5NTU。根据水头损失、出水浊度、过滤周期等因素确定滤池的最佳反冲洗周期，并通过PLC实现滤池的全自动控制。

2．5清水池

为节省用地，清水池与平流式沉淀池采用叠合方式合建，钢筋砼结构，总容积25352m3，占设计规模的10.14％，分成2组，每组分2格，每格容积6338m3，每格之间予以串联，单格尺寸为100.00m×16.00m×4.30m，有效水深4.10m。为节省电耗并同时保证规范规定的加氯消毒接触时间，在第1组清水池的第1格处于正常工作状态时采用溢流堰过水方式，使第1格在正常运行期间始终保持高水位。

2．6加药间

加药间为单层砖混结构，建筑面积475m2，土建工程按50×104m3则设计。加药间内设有氯库、矾库、加氯机房、加矾泵室、矾泵控制室、氯吸收室等。消毒剂为液氯，采用水射器负压式投加方式。前加氯按流量比例控制，闭环自动运行。后加氯采用余氯反馈控制方式。氯库设有自动报警和LCXG－1000型氯吸收装置。

混凝剂采用液体聚合氯化铝。加矾计量泵由原水流量计测得的流量信号通过变频调速器自动控制，泵的伺服电机由流动电流检测器（SCD）检测得到的矾液与原先充分混合后的流动电流信号自动控制计量泵冲程的行程，加矾系统实行全自动闭环控制运行。

2．7送水泵站

送水泵站为地面式，砖混结构，建在净水厂内，土建工程设计规模为50×104m3/d，建筑面积1067m2，一期工程设备按25×104m3/d配套安装，Kh=1．3，水泵采用自灌式引水启动。一期工程选用水泵5台，3大2小，大泵型号为32SAP－10），配10kV水冷式电机，1120kw／台，小泵型号为28SAP－10JC，配10kV水冷式电机，630kW／台。二期工程时再增加2台大泵，届时装机容量达到6860kw。10kV水冷式电机利用水泵进出口自身的压力差实现电动机的全封闭自循环式冷却。泵站机组可以通过泵站的PLC自动控制，亦可在水厂中心控制室控制运行。

2．8废水处理设施

为保护环境，设计将水厂的排水实行清污分流，对水厂内含悬浮物浓度较高的絮凝池和沉淀池排泥水进行处理，处理设施包括调节池、浓缩池和脱水间。

调节池用于收集贮存调节絮凝池和沉淀池的排泥废水，钢筋砼结构，设计参数为：水厂平均进水悬浮物的质量浓度为30mg／L，絮凝剂增加的悬浮物的质量浓度为20mg／L，沉淀池出水浊度≤5NTU，截流的干泥量为18.6t／d，排泥含水率为99.32％，调节池设2组，单组尺寸为L×B×H＝10．00m×10.00m×3.5m，有效水深2.50m，有效容积250m3。絮凝池和沉淀池的排泥废水经专用的泥水收集系统自流进人调节池。

浓缩池设4组，单组尺寸为D×H＝26．0m×4.5m，浓缩时间t＝74h，上清液排出的ρ（SS）≤70mg／L。污泥含水率R≤98％。池体为钢筋混凝土结构。

脱水间的土建按照50×104m3／d规模设计，砖混结构，一期工程时设备接25×104m3／d配套安装。采用LW530×2270NY型卧螺离心机3台，投加PAM絮凝剂，脱水机进料含水率≤97％－98％，经脱水后的泥渣含水率≤75％。泥渣运往垃圾填埋场作填埋处理。

2．9控制系统

全厂的自动化控制采用DCS（集散型控制）系统。DCS控制与监控系统按功能组合原则分成自动控制系统、工业闭路电视监控系统和模拟屏显示系统三部分。自动控制系统按功能和就近组合原则由取水泵房工作站PLC1、加药间工作站PLC2、气水反冲洗滤池工作站PLC3、送水泵房工作站PLC4和中控室操作站五部分组成。整个自动控制系统属于长沙市自来水公司863／CIMS计算机系统的一个子系统。

3配水工程

3．1清水输水管线

清水输水管线指送水泵房至市区环状配水管网之间的输水管道，L＝400m，采用D1620×12钢管共2根，一期工程铺设1根。

3．2加压站

长沙市城区地处丘陵地带，建成区地面标高在35－90m之间。为节约泵站能源消耗、降低运行费用、减少配水管道因水压过高而造成的爆管事故和漏损，对河东区给水管网235个节点组成的环网进行各种工况的管网分析计算，经多方案比较优化后设计中采用分区分压供水方案，将地面标高在65－90m标高之间的17个节点所辖区域用户以局部加压方式解决，使水厂的电耗减少近1／4，管网方案的优化可给水厂节能带来显著的效果。

3．3配水管网

与新增50×104m3／d供水规模相配套，新铺和改造DN200以上口径配水管道总长222．6km。DN200－DN1000采用管道本身带有水泥砂浆内村的球墨铸铁管，大于DN1000的管道采用钢管。

4运行效果

八水厂一期工程于2000年9月28日开机调试，10月1日开始送水，实际已运行两年多时间，没有发生停产检修维护现象，各单项构筑物和机电设备一直处于正常工作状态。

运行以来的平均日供水量达252652m3／d，为设计规模的101．06％，最大日供水量达290717m3／d，为设计规模的116．29％，最小日供水量（公司调度因素）达197398m3/d，为设计规模的78．96％。

运行以来的出厂水最高浊度为0.49NTU，最低浊度为0.08NTU，平均浊度为0.23NTU。经取样分析，出厂水中的89项指标完全符合GB50282-98规范附录A中规定的生活饮用水一级水质标准和卫生部颁布的《生活饮用水水质卫生规范》（2001）的要求。