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        集約布置技術(shù)在某水廠擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

        2018-09-10 09:00:06陳艷麗
        城市道橋與防洪 2018年7期
        關(guān)鍵詞:清水池構(gòu)筑物泵房

        陳艷麗

        (上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司,上海市 200092)

        1 工程背景

        某水廠建于1987年,為了滿足地區(qū)水量發(fā)展需要?dú)v經(jīng)了多次改擴(kuò)建,目前保留了2條6萬(wàn)m3/d總計(jì)12萬(wàn)m3/d規(guī)模的常規(guī)處理生產(chǎn)線,常規(guī)處理工藝為機(jī)械加速澄清池+快濾池+清水池+二級(jí)泵房,該2條生產(chǎn)線位于廠區(qū)南側(cè),北側(cè)分別為水廠辦公樓、機(jī)修、倉(cāng)庫(kù)、車(chē)庫(kù)、食堂和加藥間等設(shè)施。

        水廠現(xiàn)狀占地63.5畝,本次在水廠南側(cè)新征用地18.1畝,擴(kuò)建工程內(nèi)容為8萬(wàn)m3/d規(guī)模常規(guī)處理、20萬(wàn)m3/d規(guī)模排泥水處理系統(tǒng),其中新建的綜合加藥間和二級(jí)泵房為20萬(wàn)m3/d規(guī)模,同步預(yù)留將來(lái)深度處理工程接口。

        按照通常做法,上述擴(kuò)建工程內(nèi)容無(wú)法在18.1畝地塊完成,本著節(jié)能、環(huán)保、減少投資、充分挖潛改造的原則[1],盡量利用現(xiàn)有設(shè)施,綜合評(píng)價(jià)、比較后,保留并利用的現(xiàn)有設(shè)施有:水廠辦公樓、2條生產(chǎn)線的凈水處理構(gòu)筑物(澄清池、快濾池、清水池);拆除不能滿足生產(chǎn)需要的加藥間、二級(jí)泵房?,F(xiàn)狀加藥間面積較小,沒(méi)有條件再增加擴(kuò)建8萬(wàn)m3/d的加藥設(shè)備,更無(wú)法增加新的藥劑品種,而且,現(xiàn)有設(shè)備陳舊、簡(jiǎn)陋,也需要改造;老二級(jí)泵房12萬(wàn)m3/d要擴(kuò)建為20萬(wàn)m3/d規(guī)模,不僅改造工程量大,也對(duì)正常生產(chǎn)運(yùn)行影響較大,另外,由于其位于現(xiàn)有和擴(kuò)建工藝之間,帶來(lái)處理工藝流程很不順暢,而且,將來(lái)深度處理擴(kuò)建時(shí)連通施工困難較大、工藝流程也不順暢。

        2 總體布局思路

        由于原水是從水廠西側(cè)接入,出廠清水向水廠東側(cè)、南側(cè)接出,現(xiàn)狀2條生產(chǎn)線也是自西向東布置,位于廠區(qū)南部,北部為加藥間、辦公樓等附屬設(shè)施,總占地63.5畝,其用地指標(biāo)為0.35m2/m3/d-1,然而新征用地僅18.1畝,用于擴(kuò)建8萬(wàn)m3/d常規(guī)處理和新建20萬(wàn)m3/d排泥水處理,用地遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,還要保證12萬(wàn)m3/d現(xiàn)狀生產(chǎn)線正常運(yùn)行,所以,必須另辟它徑!經(jīng)過(guò)多方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較,抓住用地緊張的關(guān)鍵點(diǎn),從集約化布置入手,通過(guò)挖潛、改造、整合,力爭(zhēng)用最小的占地解決面臨的問(wèn)題。

        3 集約布置設(shè)施設(shè)計(jì)[1-3]

        上述集約化布置(合建)的處理構(gòu)筑物內(nèi)容和主要設(shè)計(jì)參數(shù)分別為:

        (1)將絮凝、平流沉淀池與清水池疊建,既采用了運(yùn)行穩(wěn)定、出水效果好的平流沉淀池之優(yōu)點(diǎn),也避免了其占地大的缺點(diǎn),同時(shí)解決了現(xiàn)狀水廠清水池調(diào)節(jié)容量過(guò)小的問(wèn)題,原調(diào)節(jié)量6.67%,擴(kuò)建(疊建)后達(dá)到了10.25%。

        絮凝、沉淀池設(shè)計(jì)規(guī)模為8萬(wàn)m3/d,共設(shè)1座。絮凝池折板采用不銹鋼折板,排泥采用斗式排泥,絮凝時(shí)間約為23 min,分為3個(gè)區(qū)。平流沉淀池水平流速12 mm/s,沉淀時(shí)間150 min,有效水深3.4 m,沉淀池采用穿孔墻配水,出水采用24 m長(zhǎng)指型槽集水,排泥采用機(jī)械虹吸式排泥。清水池疊建于絮凝沉淀池之下,有效容積約12 500 m3,有效水深3.6 m,加上現(xiàn)狀清水池8 000 m3,共計(jì)總有效容積約 20 500 m3,約為水廠 20萬(wàn) m3/d供水規(guī)模10.25%。

        (2)將擴(kuò)建的8萬(wàn)m3/d砂濾池與20萬(wàn)m3/d二級(jí)泵房及變配電設(shè)施合建為一幢,節(jié)省了部分占地。

        a.砂濾池:設(shè)計(jì)規(guī)模8萬(wàn)m3/d,采用均質(zhì)濾料濾池,共分成6格,單格池面積約69.68 m2,單排布置,濾速8.4m/h,濾床厚1.20m,濾料采用均質(zhì)石英砂,d10取0.9mm,k80≤1.40。濾池期終水頭損失2.0m。采用氣水反沖沖洗方式,氣沖強(qiáng)度為55 m3/m2·h,氣水沖時(shí)水沖強(qiáng)度為7.5 m3/m2·h,單水沖強(qiáng)度為15.0 m3/m2·h,表面掃洗強(qiáng)度為 7.8 m3/m2·h;

        b.吸水井和二級(jí)泵房:設(shè)計(jì)規(guī)模20萬(wàn)m3/d,內(nèi)設(shè)5臺(tái)水泵泵位,3臺(tái)大泵、2臺(tái)小泵,其中大泵單臺(tái)流量為4 000~4 500 m3/h,小泵單臺(tái)流量為3 000~3 600 m3/h,水泵揚(yáng)程均為35 m,其中2臺(tái)大泵擬考慮采用變頻機(jī)組,以更好適應(yīng)管網(wǎng)水量水壓變化。

        (3)將排泥水收集、調(diào)節(jié)、濃縮、脫水等系統(tǒng)全部集約化合建于一體(即排泥水綜合構(gòu)筑物),最大程度的節(jié)約了用地,見(jiàn)圖1:回用水池收集池、排泥水調(diào)節(jié)池、、脫水前的平衡池及泥水提升泵房布置在地下層,上次分別布置濃縮池、脫水車(chē)間、泥餅間及加藥間、配電間等。

        圖1 排泥水綜合構(gòu)筑物

        a.回用水池:考慮僅接收單格濾池的初濾水,設(shè)1格容積約280 m3,內(nèi)設(shè)2臺(tái)潛水泵將初濾水提升至沉淀池前的原水管道。

        b.排泥水調(diào)節(jié)池:接收來(lái)自新建絮凝沉淀池和現(xiàn)狀澄清池排泥,現(xiàn)狀澄清池每天排泥量約300 m3/d,新建絮凝沉淀池約1 680 m3/d,約2~3 h,則排泥量約840~560m3/h。調(diào)節(jié)池容積約1 750m3,分2格,共設(shè)4臺(tái)潛水提升泵。

        c.濃縮池:采用斜板重力濃縮池,共設(shè)置2座,單座直徑為11 m,池深約8.6 m。85%保證率的濃縮池固體負(fù)荷約為60 kgTDS/m2·d。原水懸浮固體含量濃縮池上部設(shè)置斜板,底部設(shè)置中心傳動(dòng)刮泥機(jī),刮泥機(jī)的刮壁帶有攪拌柵條,以通過(guò)慢速攪拌提高濃縮效果。濃縮池底部濃縮排泥水含固率3%。濃縮池的上清液達(dá)標(biāo)排放。

        d.平衡池:共2座,每座平面尺寸7.55 m×7.6 m,深度約3.5 m,有效容量約200 m3。

        e.脫水機(jī)房:平面尺寸約20 m×26.0 m,設(shè)離心脫水機(jī)3臺(tái),PAM儲(chǔ)存、制備及加注設(shè)備1套,污泥庫(kù)1處,配電間、輔助用房和控制間各1處。排泥水進(jìn)入脫水機(jī)之前投加PAM,PAM投加率2~4 kg/TDS·T。

        (4)將現(xiàn)狀零散的倉(cāng)庫(kù)、機(jī)修等幾幢小建筑物拆除,騰出地塊用于新建一幢二層附屬用房(包含拆除功能用房)和排泥水系統(tǒng)的綜合污泥處理車(chē)間。

        由此,在完成現(xiàn)狀設(shè)施的集約化整合、改造同時(shí),布置了擴(kuò)建8萬(wàn)m3/d常規(guī)處理和20萬(wàn)m3/d排泥水系統(tǒng)設(shè)施,也同步完成了遠(yuǎn)期深度處理擴(kuò)建的接口、預(yù)留了預(yù)處理和配水井用地。

        4 主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

        如前所述,主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)歸納為:

        (1)抓住并解決主要矛盾

        本案例中的主要矛盾是用地緊張,常規(guī)思路無(wú)法完成,解決用地問(wèn)題成為必須首先解決之重,通過(guò)分析、比較,確定了合理利用和拆除的原有構(gòu)(建)筑物,為擴(kuò)建工程騰出了部分用地。

        (2)最大化的集約布置

        盡管有新征用地、騰出了部分用地,其總可用地約28畝,但仍然無(wú)法完成常規(guī)布置,通過(guò)綜合比較,采用了最大程度的集約化設(shè)計(jì):將沉淀池和清水池疊建、將排泥水系統(tǒng)整合成排泥水綜合構(gòu)筑物合建于一體、將砂濾池與二級(jí)泵房合建,使擴(kuò)建工程得以完成,擴(kuò)建部分用地指標(biāo)僅0.23 m2/(m3·d),使擴(kuò)建完成后的20萬(wàn)m3/d水廠用地指標(biāo)為0.272 m2/(m3·d),低于《城市給水工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》建標(biāo)120-2009指標(biāo)0.35 m2/(m3·d)和《上海市基礎(chǔ)設(shè)施用地指標(biāo)》(滬建交聯(lián)【2007】548號(hào))指標(biāo)0.34 m2/(m3·d)。

        總圖布置見(jiàn)圖2。

        圖2 總圖布置

        4 結(jié)語(yǔ)

        (1)針對(duì)同一原水、同一清水池、同一供水泵房的第3條生產(chǎn)線擴(kuò)建工程,合理設(shè)計(jì)了工藝流程和構(gòu)筑物選型,在完成擴(kuò)建工程的同時(shí),也提高了清水池的調(diào)節(jié)量,并對(duì)原有構(gòu)筑物進(jìn)行評(píng)價(jià)后,合理進(jìn)行了利用、拆除,也同步完成了遠(yuǎn)期擴(kuò)建深度處理的預(yù)留接口。

        (2)應(yīng)用疊合式、組合式節(jié)地技術(shù),形成了絮凝沉淀池下疊清水池、砂濾池-反沖洗泵房-供水泵房組合構(gòu)筑物、排泥水綜合構(gòu)筑物等,使擴(kuò)建后20萬(wàn)m3/d規(guī)模水廠總的用地指標(biāo)僅0.272m2/(m3·d),提高了土地利用效率,解決了新征場(chǎng)地不夠的難題,為其他相似工程提供了可借鑒的老廠改擴(kuò)建經(jīng)驗(yàn)。

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