薛苗苗

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

1 水廠現(xiàn)狀

安徽某水廠(A廠)設(shè)計(jì)總規(guī)模為25萬(wàn)m3/d，分兩期建成，水源取自長(zhǎng)江。其中，一期工程規(guī)模為10萬(wàn)m3/d，于1993年建成投產(chǎn)，采用管式混合、網(wǎng)格絮凝平流沉淀池、雙閥濾池的常規(guī)處理工藝，由于水廠出水水質(zhì)指標(biāo)不穩(wěn)定，二期建成后一直處于停運(yùn)狀態(tài)。二期工程規(guī)模為15萬(wàn)m3/d，于2012年9月建成通水，采用機(jī)械混合、折板絮凝平流沉淀池、V型濾池的常規(guī)處理工藝，出廠水水質(zhì)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5749—2006)標(biāo)準(zhǔn)的要求，目前夏季高峰期水廠已處于滿負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)。水廠取水泵房已完成設(shè)備改造，取水能力提高至30萬(wàn)m3/d，1根DN1200和1根DN1400原水管線，全長(zhǎng)為2.3 km。

2 存在問(wèn)題及解決方案

2.1 存在問(wèn)題

(1)一期系統(tǒng)已停運(yùn)：一期采用管式混合器，與二期配水不均勻；網(wǎng)格絮凝池絮凝時(shí)間和平流沉淀池反應(yīng)沉淀時(shí)間偏短，雙閥濾池設(shè)計(jì)參數(shù)偏高，施工質(zhì)量差，池壁存在多處漏水、滲水現(xiàn)象，出水指標(biāo)難以滿足新的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)要求；二泵房設(shè)備陳舊，需重新改建；變配電和自控系統(tǒng)設(shè)備老化，已無(wú)法運(yùn)行。

(2)供水有缺口：二期供水生產(chǎn)線已滿負(fù)荷運(yùn)行，區(qū)域內(nèi)另一老舊水廠(C廠)關(guān)停后需由A廠轉(zhuǎn)供，供水格局發(fā)生變化，A廠已無(wú)法滿足區(qū)域供水量要求。

(4)液氯消毒存在安全風(fēng)險(xiǎn)：水廠處于城市中心地帶，液氯運(yùn)輸和使用過(guò)程中一旦發(fā)生泄漏，對(duì)周邊居民和環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重影響。

(5)用地緊張：水廠總占地面積約為60 000 m2，一期占地面積約為22 000 m2，在一期用地范圍內(nèi)進(jìn)行改擴(kuò)建，用地較為緊張。

2.2 解決方案

(1)針對(duì)供水格局變化和一期系統(tǒng)存在的問(wèn)題，通過(guò)系統(tǒng)方案論證，提出合理的改擴(kuò)建方案。

(2)增設(shè)排泥水處理系統(tǒng)，濃縮池上清液回用，減少?gòu)U水排放；消毒由液氯改為次氯酸鈉。

(3)充分利用水廠現(xiàn)有建(構(gòu))筑物進(jìn)行改造，新增建(構(gòu))筑物采用組合、疊合設(shè)計(jì)，節(jié)約用地；充分考慮與遠(yuǎn)期深度處理系統(tǒng)的銜接，減少遠(yuǎn)期建設(shè)對(duì)水廠生產(chǎn)的影響。

3 系統(tǒng)方案論證

目前,某市主城區(qū)最高日供水量為55萬(wàn)m3/d，其中A水廠供水量為15萬(wàn)m3/d、B水廠為32萬(wàn)m3/d、C水廠為8萬(wàn)m3/d。參考近幾年水量5%增長(zhǎng)率計(jì)算，2年后主城區(qū)需水量約為60.6萬(wàn)m3/d。根據(jù)規(guī)劃C水廠將于2020年底關(guān)停。

在信息管理功能的高級(jí)權(quán)限中，操作人員可以實(shí)現(xiàn)組織人員的管理，包含業(yè)余人員的增加、瀏覽、查詢和刪除等功能。操作人員還可以實(shí)現(xiàn)商品訂單賬務(wù)管理、商品價(jià)格的優(yōu)化定價(jià)和商品的節(jié)假日促銷(xiāo)管理，從而實(shí)現(xiàn)多個(gè)角度、多個(gè)維度、多個(gè)時(shí)相系統(tǒng)化管理。高級(jí)功能對(duì)應(yīng)的高級(jí)權(quán)限只對(duì)從事特色農(nóng)產(chǎn)品銷(xiāo)售管理的高級(jí)管理人員開(kāi)放，進(jìn)而保證數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)的數(shù)量及次數(shù)，做到安全保障可追蹤、可查詢。

方案一為A水廠一期系統(tǒng)進(jìn)行改造，供水能力恢復(fù)至25萬(wàn)m3/d。A水廠建成C水廠關(guān)停后，主城區(qū)實(shí)際供水能力為58萬(wàn)m3/d，其中A水廠為25萬(wàn)m3/d，B水廠為32萬(wàn)m3/d，2年后主城區(qū)將出現(xiàn)2.6萬(wàn)m3/d的供水缺口。因此，需啟動(dòng)新規(guī)劃的D水廠與A水廠同步建設(shè)以填補(bǔ)供水缺口。

方案二為A水廠拆除一期工程，新建15萬(wàn)m3/d新系統(tǒng)，供水能力提高至30萬(wàn)m3/d。A水廠建成C水廠關(guān)停后，主城區(qū)實(shí)際供水能力達(dá)到63萬(wàn)m3/d，其中A水廠供水量為30萬(wàn)m3/d，B水廠為33萬(wàn)m3/d，可滿足2年后水量增長(zhǎng)的需求，此時(shí)D水廠可延緩建設(shè)。以上兩個(gè)方案比選如表1所示。

表1 改擴(kuò)建工程方案比選Tab.1 Comparison of Reconstruction and Expansion Project Schemes

根據(jù)表1分析，方案一雖然本工程投資費(fèi)用比方案二低，但受水廠工藝自身?xiàng)l件限制，改造后一期系統(tǒng)穩(wěn)定性較差。隨著區(qū)域內(nèi)供水格局的變化和水量的增長(zhǎng)需同步啟動(dòng)D水廠建設(shè)，近期一次性投資和運(yùn)行成本都較高。因此，建議水廠的改擴(kuò)建系統(tǒng)方案選擇方案二。

4 水廠集約化設(shè)計(jì)方案

4.1 工藝流程

結(jié)合A水廠二期的運(yùn)行情況，本期同樣采用效果穩(wěn)定可靠的機(jī)械混合+折板絮凝平流沉淀池+均粒濾料濾池的常規(guī)處理工藝，同時(shí)增加排泥水處理系統(tǒng)，濃縮池上清液考慮回用，脫水機(jī)分離液達(dá)標(biāo)排入污水系統(tǒng)。消毒由液氯改為次氯酸鈉消毒，預(yù)留臭氧活性炭深度處理用地。本次改擴(kuò)建工程采用的工藝流程如圖1所示。

4.2 水廠用地現(xiàn)狀

如圖2所示，水廠圍墻內(nèi)總占地面積為60 225 m2，其中一期拆除區(qū)域占地面積約為22 000 m2，生活區(qū)占地面積約為9 000 m2(其中公司維保部為3 600 m2)，二期占地面積約為29 225 m2(其中可建區(qū)域?yàn)?60 m2)。除去公司維保部，水廠的可用地面積僅為56 625 m2。

圖1 工藝流程圖Fig.1 Process Flow Chart

圖2 水廠用地現(xiàn)狀Fig.2 Existing Land Use for WTP

根據(jù)《城市生活垃圾處理和給水與污水處理工程項(xiàng)目建設(shè)用地指標(biāo)》、《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》，30萬(wàn)m3/d凈(配)廠常規(guī)處理工藝用地指標(biāo)為84 000 m2和0.30 m2/(m3·d-1)，本工程建設(shè)用地遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于規(guī)范規(guī)定的用地指標(biāo)。設(shè)計(jì)方案充分利用水廠現(xiàn)有構(gòu)筑物改造，新增建(構(gòu))筑物采用集約化設(shè)計(jì)，并考慮于遠(yuǎn)期深度處理系統(tǒng)銜接。

4.3 集約化設(shè)計(jì)方案

4.3.1 配水井與預(yù)臭氧接觸池合建

配水井與預(yù)臭氧接觸池合建，布置于二期范圍內(nèi)的預(yù)留空地，設(shè)計(jì)規(guī)模為30萬(wàn)m3/d，設(shè)1座分2格，平面尺寸為為30.2 m×12.1 m。近期僅作配水井用，通過(guò)閥門(mén)切換可超越預(yù)臭氧接觸池，遠(yuǎn)期再增加預(yù)臭氧設(shè)備。

4.3.2 絮凝沉淀池下疊清水池

設(shè)計(jì)規(guī)模為15萬(wàn)m3/d，設(shè)1座分2格，平面尺寸為147.7 m×33.85 m；清水池疊于沉淀池下，分為2格，有效水深為4.00 m，有效容積為18 000 m3。本期工程建成后，全廠清水池總庫(kù)容為47 000 m3(現(xiàn)狀二期總有效容積為29 000 m3)，調(diào)節(jié)比例為15.7%。

4.3.3 砂濾池設(shè)置雙層渠道

設(shè)計(jì)規(guī)模為15.0萬(wàn)m3/d，設(shè)1座分8格，雙排布置，與反沖洗泵房、鼓風(fēng)機(jī)房和配電間合建，平面尺寸為50.6 m×50.4 m?？紤]濾池近、遠(yuǎn)期出水方向的快速切換，出水渠道設(shè)置為雙層，上層廊道設(shè)置一個(gè)至遠(yuǎn)期深度處理單元進(jìn)水端的接口，下層廊道設(shè)置兩個(gè)管道接口，一個(gè)連接清水池進(jìn)水端，一個(gè)連接遠(yuǎn)期深度處理單元出水端。平面布置如圖3～圖5所示。

圖3 濾池雙層渠道平面布置圖Fig.3 Layout of Double-Layer Channel of the Filter

圖5 濾池雙層渠道B-B剖面圖Fig.5 B-B Cross Section of Double-Layer Channel of the Filter

4.3.4 濃縮池下疊排泥水調(diào)節(jié)池

設(shè)計(jì)規(guī)模為30萬(wàn)m3/d，設(shè)1座分2格，運(yùn)行時(shí)間為24 h/d。采用重力濃縮池，單格直徑為18 m，泥水分離區(qū)增設(shè)斜板，增加有效面積，提高濃縮池的水力負(fù)荷及固體通量，相比普通重力濃縮池占地面積可縮小約2.5倍。 排泥水調(diào)節(jié)池疊于濃縮池下，設(shè)獨(dú)立運(yùn)行的兩格，有效容積為3 100 m3。

4.3.5 廢水池改造為回用水池

利用原廢水池通過(guò)更換潛水泵改造成回用水池。平面尺寸為21.65 m×25.6 m，回用水池有效水深為4.30 m，有效容積為2 200 m3，更換4臺(tái)新泵，2用2備，Q=250 m3/h。

4.3.6 輔助生產(chǎn)車(chē)間集約布置

輔助生產(chǎn)車(chē)間設(shè)計(jì)規(guī)模為30萬(wàn)m3/d，平面尺寸為65.44 m×19.20 m，包括加礬間、加氯間、污泥脫水機(jī)房(下疊平衡池和污泥泵房)，加PAM間，變電所。輔助生產(chǎn)車(chē)間平面布置如6所示。

圖6 輔助生產(chǎn)車(chē)間平面布置圖Fig.6 Layout of Auxiliary Production Workshop

根據(jù)《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50013—2018)10.2.6[1]：濃縮池上清液回用至凈水系統(tǒng)且脫水分離液進(jìn)去排泥水系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)處理時(shí)，濃縮和脫水工序使用的各類(lèi)藥劑必須滿足涉水衛(wèi)生要求。根據(jù)工藝流程圖，本工程濃縮池上清液回用，脫水機(jī)分離液達(dá)標(biāo)排放，設(shè)PAM投加系統(tǒng)2組，1組2臺(tái)，1用1備，制備能力為5 kg/h，一套用于濃縮池前投加滿足涉水衛(wèi)生要求的陰離子PAM，最大加注量為1.5 mg/L；一套用于離心脫水機(jī)前投加陽(yáng)離子PAM，最大加注量為3.5 kg/(t干泥)。

4.3.7 加氯間改造為機(jī)修間和倉(cāng)庫(kù)

機(jī)修間和倉(cāng)庫(kù)基于原有二期加氯間進(jìn)行改造，原氯庫(kù)改造為機(jī)修車(chē)間，原中和室改造為倉(cāng)庫(kù)，保留衛(wèi)生間、值班室、水質(zhì)間功能，其余房間預(yù)留為工具間。

5 平面布置方案

5.1 平面布置方案

根據(jù)廠區(qū)現(xiàn)狀用地及周邊標(biāo)高，原水管道自廠區(qū)西南側(cè)進(jìn)入。本期清水管道自廠區(qū)南側(cè)道路出廠的現(xiàn)實(shí)情況，并結(jié)合原一期拆除范圍內(nèi)池體深度條件，以降低土方開(kāi)挖、地基處理費(fèi)用，將地下深度較大的濃縮池下疊排泥水池設(shè)置在原一期清水池位置。排泥水處理系統(tǒng)遠(yuǎn)離生活管理區(qū)，新建二級(jí)泵房靠近清水管線等原則進(jìn)行布置，如圖7所示。

圖7 水廠平面布置圖Fig.7 Layout of WTP

5.2 用地指標(biāo)對(duì)比表

由表2可知，通過(guò)水廠集約化布置，水廠常規(guī)處理布置方案可節(jié)約用地約32%，遠(yuǎn)期深度處理方案可節(jié)約用地約39%。

表2 用地指標(biāo)對(duì)比Tab.2 Comparison of Land Use Indicator

6 結(jié)論

(1)水廠新建15萬(wàn)m3/d處理系統(tǒng)，既可補(bǔ)充現(xiàn)階段C水廠關(guān)停后區(qū)域供水量，又可滿足近兩年水量增長(zhǎng)的需求，改擴(kuò)建工程是必要的，并于2020年底投產(chǎn)運(yùn)行。

(2)結(jié)合A水廠二期的運(yùn)行情況采用效果穩(wěn)定可靠的機(jī)械混合+折板絮凝平流沉淀池+均粒濾料濾池常規(guī)處理工藝，同時(shí)增加排泥水處理系統(tǒng)，濃縮池上清液考慮回用，脫水機(jī)分離液達(dá)標(biāo)排入污水系統(tǒng)，消毒由液氯改為現(xiàn)場(chǎng)制備次氯酸鈉。

(3)構(gòu)筑物和管線設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮常規(guī)處理與預(yù)處理、深度處理之間的接口預(yù)留和切換，既可滿足常規(guī)處理工藝流程，又可保證遠(yuǎn)期建設(shè)深度處理工程時(shí)不影響水廠的正常生產(chǎn)。

(4)采用組合布置方式，將加礬系統(tǒng)、加氯系統(tǒng)、加PAM系統(tǒng)、變電所和污泥脫水系統(tǒng)集中布置，絮凝沉淀池下疊清水池，污泥濃縮池下疊排泥水調(diào)節(jié)池，布置緊湊，方便管理、節(jié)省用地。