周慶春

（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

長(zhǎng)?？h凈水廠絮凝工藝設(shè)計(jì)

周慶春

（遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110006）

長(zhǎng)海縣將來(lái)主要以發(fā)展旅游業(yè)為主，游客高峰期主要集中在夏季 7～9 月，此時(shí)也是用水量高峰期，春、秋季用水量相對(duì)較少，冬季更少。文章根據(jù)這種用水量的特點(diǎn)，論述了凈水廠的絮凝工藝設(shè)計(jì)在傳統(tǒng)的絮凝工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，這很好地適應(yīng)了長(zhǎng)?？h一年四季用水變化需求。

用水量；凈水廠；折板絮凝池；排泥

常規(guī)處理工藝是目前我國(guó)大中型水廠的工藝設(shè)計(jì)中主要處理工藝，但其流程中各單元處理設(shè)施有多種形式并各有其優(yōu)勢(shì)和局限性。設(shè)計(jì)過(guò)程中，如何根據(jù)工程實(shí)際情況結(jié)合相似水廠在建設(shè)、運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，揚(yáng)長(zhǎng)避短，并充分利用新材料、新技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，是應(yīng)該充分考慮的內(nèi)容。下面就長(zhǎng)?？h跨海引水工程廣鹿島凈水廠，談?wù)勥@種供水流量變化較大的凈水廠，在常規(guī)處理工藝基礎(chǔ)上，根據(jù)工程實(shí)際情況，合理進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)的體會(huì)。

1 凈水廠供水流量

1.1 概 述

淡水資源缺乏是制約長(zhǎng)山群島經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要因素。在本著節(jié)約用水原則的前提下，大幅度提高海島的供水能力。為此通過(guò)大量的前期論證，2012 年實(shí)施了長(zhǎng)?？h跨海引水工程。

長(zhǎng)海縣跨海引水工程設(shè)計(jì)供水規(guī)模 5 萬(wàn) t/d，負(fù)責(zé)給長(zhǎng)海縣 7 個(gè)島嶼供水，分別為大長(zhǎng)山島、小長(zhǎng)山島、廣鹿島、瓜皮島、格仙島、哈仙島和塞里島。此工程水源取自大陸的引碧暗渠和引英輸水管線，原水加壓后，經(jīng) 10 km 大陸輸水管線，13km跨海輸水管線，將水輸送到長(zhǎng)?？h廣鹿島，在廣鹿島建一供水量 5 萬(wàn) t/d 的凈水廠，將水凈化后，送到上述各島，供島上居民生產(chǎn)生活使用。

1.2 特 點(diǎn)

長(zhǎng)?？h以上受水各島 2009 年總?cè)丝跀?shù)為 6.91萬(wàn)人，以長(zhǎng)?？h的《大連長(zhǎng)山群島旅游度假區(qū)總體規(guī)劃》、《長(zhǎng)海城市發(fā)展總體規(guī)劃》及國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要框架為依據(jù)，對(duì)受水各島人口進(jìn)行了預(yù)測(cè)。2020，2030 年受水各島人口將分別達(dá)到 8.80，9.52 萬(wàn)人。因此總的來(lái)講受水各島居民日常生活需水量并不大，且島上居民主要以養(yǎng)殖業(yè)為生，基本沒(méi)有別的工業(yè)，所以工業(yè)企業(yè)需水量也不大。但是島上旅游業(yè)發(fā)達(dá)，且將來(lái)要建成國(guó)際一流的旅游度假區(qū)，旅游業(yè)的需水量將會(huì)更大，但旅游業(yè)的需水量主要集中在旅游季節(jié)，因此島上的需水量很不均勻，變化很大。2020 年高日設(shè)計(jì)水量 2.981 萬(wàn) t/d，春秋季平均水量 1.16 萬(wàn)t/d，夏季平均水量 2.34 萬(wàn) t/d，冬季平均水量 0.22萬(wàn) t/d；2030 年高日設(shè)計(jì)水量 4.922 萬(wàn) t/d，春秋季平均水量 1.33 萬(wàn) t/d，夏季平均水量 4.13 萬(wàn) t/d，冬季平均水量 0.39。

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 流 程

長(zhǎng)?？绾Ｒこ虖V鹿凈水廠原水為碧流河水庫(kù)和英那河水庫(kù)水，近期供水規(guī)模 3 萬(wàn) t/d，遠(yuǎn)期供水規(guī)模 5 萬(wàn) t/d，此工程是按遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)規(guī)模一次建成，凈水廠設(shè)計(jì)供水規(guī)模為 5 萬(wàn) t/d。根據(jù)原水水質(zhì)情況，凈水廠采用常規(guī)的處理工藝流程：

機(jī)械混合→折板絮凝→斜管沉淀→V型濾池→清水池。

2.2 絮凝工藝

2.2.1 選 擇

絮凝設(shè)備可分為2大類：水力和機(jī)械。前者簡(jiǎn)單，但不能適應(yīng)流量的變化；后者能進(jìn)行調(diào)節(jié)，適應(yīng)流量變化，但機(jī)械維修工作量較大。

豎流折板絮凝屬于水力絮凝，是在水平隔板的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，水流在折板間曲折、縮放流動(dòng)，形成眾多小漩渦，提高了顆粒碰撞絮凝效果。與隔板池相比，水流條件大大改善，在總的水流能量消耗中，有效能耗比例提高，所需絮凝時(shí)間可以縮短。在已建成的大中型水廠中，這種豎流折板絮凝池應(yīng)用較多，運(yùn)行效果較好。但是長(zhǎng)海縣跨海引水工程的廣鹿島凈水廠供水流量變化較大，按常規(guī)的設(shè)計(jì)直接應(yīng)用這種絮凝池是不適合的，因?yàn)檫@種絮凝池適用于水量變化不大的水廠。鑒于折板絮凝池有很多優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)上還是選用了這種絮凝池，但是采取了一定的設(shè)計(jì)措施，通過(guò)這些措施，在充分利用折板絮凝優(yōu)勢(shì)的同時(shí)克服了折板絮凝對(duì)水量變化適應(yīng)性差的弊端。具體措施論述如下。

2.2.2 折板絮凝池在廣鹿島凈水廠中應(yīng)用特點(diǎn)

廣鹿島凈水廠絮凝反應(yīng)沉淀池總的處理水量為 5.08×104m3/d，凈水廠共設(shè) 2 個(gè)處理系列，每個(gè)系列的處理水量為 2.54×104m3/d。

每個(gè)系列設(shè) 1個(gè)折板反應(yīng)池，1個(gè)折板反應(yīng)池是與同系列的一個(gè)沉淀池合建，為適應(yīng)負(fù)荷變化要求，每個(gè)折板反應(yīng)池又分 4 個(gè)單元，則每單元的處理單量為 0.635×104m3/d。均為單通道折板反應(yīng)池，每個(gè)單元反應(yīng)池平面凈尺寸為 8.8×3.3m2，有效水深 4m，下部考慮排泥區(qū)深 0.75m，反應(yīng)池總深5.05m。在進(jìn)水總渠上設(shè)閘板閥，負(fù)責(zé)控制每個(gè)單元的運(yùn)行。反應(yīng)池兩側(cè)設(shè)排泥溝，排泥管上設(shè)水力排泥閥。反應(yīng)池按反應(yīng)階段分3個(gè)階段，每個(gè)階段反應(yīng)時(shí)間分別為 8，8，7min。主要設(shè)計(jì)參數(shù)為反應(yīng)時(shí)間：18.4min；前段對(duì)峰流速：0.32m/s，中段流速0.18m/s，末段流速 0.09m/s，GT 值為 66414.54。

針對(duì)長(zhǎng)?？h用水水量變化較大的特點(diǎn)，此設(shè)計(jì)做了以下幾方面的改進(jìn)：

1）折板絮凝屬于水力絮凝，當(dāng)進(jìn)水流量變化時(shí)，特別是運(yùn)行非正常時(shí)期需水量達(dá)不到設(shè)計(jì)能力，水流速度也將相應(yīng)變化，帶來(lái)速度的顯著變化對(duì)絮凝效果產(chǎn)生不利影響。從上述列的長(zhǎng)?？h各季節(jié)的設(shè)計(jì)水量可以看到，負(fù)責(zé)給長(zhǎng)?？h各島集中供水的廣鹿島凈水廠在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間是達(dá)不到設(shè)計(jì)能力的，為了適應(yīng)這種情況，我們將每個(gè)折板反應(yīng)池又分4個(gè)單元，則每單元的處理單量為 0.635 ×104m3/d。 每 個(gè) 單 元 的 起 端 設(shè) 置 600 mm×600mm 閘板，利用閘板的開(kāi)關(guān)控制此單元的進(jìn)水、停水或利用閘板開(kāi)啟度控制進(jìn)水量大小。

通過(guò)該措施，可根據(jù)處理水量情況開(kāi)啟1個(gè)或幾個(gè)單元，這樣就可在充分利用折板絮凝優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，一定程度上克服了折板絮凝對(duì)水量變化適應(yīng)性差的弊端。

2）折板在材質(zhì)上可采用鋼絲網(wǎng)水泥板、不銹鋼或其他材質(zhì)制作，在過(guò)去的很多工程中，出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，折板材料采用鋼絲網(wǎng)水泥板，但這種水泥板加工制作精度較難控制，施工難度大，況且板材表面集結(jié)的污泥不易滑落，時(shí)間長(zhǎng)了勢(shì)必影響出水水質(zhì)。此工程折板材料設(shè)計(jì)采用不銹鋼折板，其加工制作精度高，折板與池壁之間可通過(guò)角鋼固定，池壁不設(shè)埋件，直接用膨脹螺栓固定角鋼，這種安裝方式快捷方便，省時(shí)省力。板材表面較水泥板光滑，不易積泥。折板布置形式采用3段，各段折板布置分別采用相對(duì)折板、平行折板及平行直板。

3）由于設(shè)計(jì)絮凝池分的單元較多，在設(shè)計(jì)上要處理好每個(gè)單元的排泥問(wèn)題。因?yàn)樾跄胤e泥是在運(yùn)行中常遇到的問(wèn)題，并且沿反應(yīng)池長(zhǎng)度方向，隨著絮凝體的形成、長(zhǎng)大和水流速的降低，絮凝折板間積泥程度不均勻，即開(kāi)始幾格不積泥或積泥很少，往后積泥越來(lái)越多，一旦積泥沉積將直接影響絮凝效果，所以絮凝池排泥不容忽視。設(shè)計(jì)絮凝池采用的是水平底板，相對(duì)降低了設(shè)置泥斗帶來(lái)的施工難度，在折板通道間設(shè)置混凝土倒角，一方面將各通道隔開(kāi)，另一方面將底板設(shè)置成了坡形，利于排泥。在坡形混凝土倒角間擺放 DN200排泥管，每個(gè)混凝土倒角間設(shè)置排泥三通，排泥管出口安裝水力驅(qū)動(dòng)排泥閥，污泥最終排入絮凝池體兩側(cè)排泥溝中。通過(guò)排泥溝排入廠區(qū)排泥池中。

排泥閥采用的是角型隔膜式排泥閥，排泥閥有氣壓源和液壓源驅(qū)動(dòng)，液壓源通常采用水力驅(qū)動(dòng)，設(shè)計(jì)采用的是水力驅(qū)動(dòng)。排泥閥主閥體內(nèi)部有一片特殊強(qiáng)化尼龍膜片，可供長(zhǎng)期使用。設(shè)計(jì)水力驅(qū)動(dòng)水源經(jīng)由外部控制管路及其上的通水電磁閥，控制水源進(jìn)出，以驅(qū)動(dòng)排泥閥的開(kāi)啟。本設(shè)計(jì)每個(gè)絮凝池設(shè) 15 個(gè)排泥閥，水力驅(qū)動(dòng)的水管上電磁閥由 PLC 控制，為常閉狀態(tài)。在沉淀池出口設(shè)濁度計(jì)，當(dāng)沉淀池出口濁度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，通過(guò) PLC遠(yuǎn)程控制，開(kāi)啟電磁閥，驅(qū)動(dòng)水進(jìn)入排泥閥中，驅(qū)動(dòng)排泥閥開(kāi)啟，排泥管迅速排泥。

3 結(jié)語(yǔ)

長(zhǎng)?？h跨海引水工程由于海島需水的特點(diǎn)，且工程按遠(yuǎn)期設(shè)計(jì)規(guī)模一次建成，并未根據(jù)水量的逐年增長(zhǎng)情況分期實(shí)施，使得該工程設(shè)在廣鹿島的凈水廠處理水量變化跨度很大。設(shè)計(jì)在常規(guī)的凈水廠工程設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)上，通過(guò)合理設(shè)計(jì)作了一定程度的改進(jìn)，即保證了凈水廠按遠(yuǎn)期規(guī)模一次建成，又使得該凈水廠在近期供水水量不大情況下和不同季節(jié)水量相差很大情況下，能合理運(yùn)行。

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2013-11-09