邵宏文，畢重家

（山東省城建設(shè)計(jì)院，濟(jì)南 250001）

1 項(xiàng)目概況

山東省W市米威三期引水工程，自米山水庫(kù)引水，工程包括新建取水、輸水、凈水、配水四部分工程。設(shè)計(jì)規(guī)模20萬(wàn)m3/d，其中米山泵站工程土建部分按總規(guī)模20萬(wàn)m3/d一次建成，水泵及配套設(shè)備按一期10萬(wàn)m3/d規(guī)模實(shí)施；苘山水廠設(shè)計(jì)按遠(yuǎn)期總規(guī)模20萬(wàn)m3/d進(jìn)行布置，一期按照10萬(wàn)m3/d規(guī)模設(shè)計(jì)建設(shè)；配水管網(wǎng)分東西二區(qū)各10萬(wàn)m3/d，一次建成。

水源為南水北調(diào)水、引黃水與水庫(kù)水的混合水，其水質(zhì)達(dá)到GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)》的Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)要求，設(shè)計(jì)按進(jìn)水濁度≤45NTU計(jì)算；水廠出水水質(zhì)依照GB5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》和CJ/T206—2005《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，其中作為控制指標(biāo)的濁度值一般情況下應(yīng)小于0.5NTU，特殊情況下小于3.0NTU。

配水服務(wù)區(qū)分東西兩區(qū)，西區(qū)地勢(shì)平坦，最不利配水點(diǎn)水壓標(biāo)高55m；東區(qū)最不利配水點(diǎn)水壓標(biāo)高110m。水廠內(nèi)清水池池底標(biāo)高90m。

圖1 項(xiàng)目遠(yuǎn)期工藝流程

2 節(jié)能優(yōu)化思路及措施

2.1 系統(tǒng)布置及水廠廠址選擇因素

該項(xiàng)目水源地距離市區(qū)直線距離24 km，經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)踏勘和論證，凈水廠廠址選在二者之間的一處山嶺上，此處距離水源地16 km，距離供水服務(wù)區(qū)8 km左右，該處山嶺自然高程為海拔77～96m，且有平均0.5%的自然坡度，是城區(qū)東西兩區(qū)供水的分界點(diǎn)，東區(qū)地勢(shì)逐漸升高，西區(qū)地勢(shì)逐漸降低。選擇該處為廠址有以下兩大優(yōu)點(diǎn)：

（1）該處是城區(qū)東西兩區(qū)供水的分界點(diǎn)，東區(qū)地勢(shì)逐漸升高，西區(qū)地勢(shì)逐漸降低。廠址地面標(biāo)高經(jīng)平整后在84.5～93m，西區(qū)最不利配水點(diǎn)要求的水壓標(biāo)高55m，西線供水可自流至市區(qū)接管點(diǎn)，無(wú)需建設(shè)二級(jí)供水泵站，大大減少了運(yùn)行費(fèi)用。

（2）水廠更靠近用水區(qū)，因原水輸水管按照最高日平均時(shí)流量設(shè)計(jì)，造價(jià)較低。而且該水廠設(shè)計(jì)建設(shè)了泥水處理設(shè)施并回用，大大降低了水廠自用水率，其自用水率可控制在3%以下，加上管網(wǎng)漏損5%，其設(shè)計(jì)水量為1.08Q，設(shè)計(jì)兩根DN1400的管道可滿足要求；而如果水廠靠近水源地，則從水廠二級(jí)泵站到用水區(qū)的配水管網(wǎng)應(yīng)按照最高日最高時(shí)設(shè)計(jì)，考慮時(shí)變化系數(shù)，管網(wǎng)設(shè)計(jì)水量1.2～1.6Q，經(jīng)計(jì)算需要兩根DN1500的輸水管道才能滿足要求，僅此一項(xiàng)就可節(jié)約投資10%以上。

2.2 工藝流程和豎向設(shè)計(jì)因素

廠址位于丘陵上，自北向南高度自然降低，可利用高差9.5m，在進(jìn)行水廠平面布置和豎向設(shè)計(jì)時(shí)充分利用了這一點(diǎn)，把原水進(jìn)水點(diǎn)（配水井）設(shè)在廠區(qū)北側(cè)最高處，按照地形坡度從北向南平行布置四組處理構(gòu)筑物，減小各流程構(gòu)筑物的埋深，充分利用基礎(chǔ)，減少了土方平整量和后期基礎(chǔ)處理工程量。

將平流沉淀池與清水池采用上下布置，既減少了土方量，又減少了用地量0.5hm2，提高了土地使用效率。

在濾池底部中間廊道下面設(shè)計(jì)反沖池，旁邊設(shè)計(jì)反沖洗泵房，減小清水池容積的同時(shí)，節(jié)省了從濾池到清水池來(lái)回輸水的水頭損失，從而減小了反沖洗水泵的揚(yáng)程和功率。

2.3 具體工藝路線因素

2.3.1 凈水方案設(shè)計(jì)原則

（1）凈水廠設(shè)計(jì)應(yīng)與原有工程相結(jié)合，在搞好一期工程建設(shè)的同時(shí)，充分考慮與二期工程的銜接。

（2）根據(jù)原水水質(zhì)的特征，參考W市現(xiàn)有的凈水廠的處理工藝，確定合理的凈水工藝流程，要求安全可靠，管理方便，技術(shù)先進(jìn)，保證出水水質(zhì)和適當(dāng)留有發(fā)展的余地。

（3）合理選擇國(guó)內(nèi)外先進(jìn)、可靠、高效的凈水技術(shù)和運(yùn)行管理方便、維修簡(jiǎn)便的給水處理專(zhuān)用設(shè)備，提高水廠凈水效率和管理水平。

（4）貫徹節(jié)能方針，在凈水工藝各環(huán)節(jié)中降低能耗，力求取得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，凈水廠設(shè)計(jì)采用高效、可靠的儀表檢測(cè)系統(tǒng)和微機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)。

（5）針對(duì)引黃、引江不同水質(zhì)，在工藝參數(shù)選擇時(shí)應(yīng)留有一定的余地，同時(shí)在一些關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)設(shè)置超越管線，在水質(zhì)較好的季節(jié)實(shí)施超越運(yùn)行。

（6）應(yīng)對(duì)原水水質(zhì)突變，在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮增設(shè)粉末活性碳投加應(yīng)急、預(yù)氧化及廠內(nèi)增加深度處理等措施。

2.3.2 混合工段

采用靜態(tài)混合器，借助水流進(jìn)行混合，具有節(jié)能、管理方便的特點(diǎn)。投注點(diǎn)選在廠內(nèi)配水井前的原水輸水管上。

2.3.3 絮凝工藝

采用抗沖擊能力強(qiáng)、安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便高效的小孔眼網(wǎng)格反應(yīng)池。其停留時(shí)間較其他水力絮凝和機(jī)械絮凝方式短，效果好。

2.3.4 沉淀池

米山水庫(kù)水體，非汛期濁度較低，在雨季受暴雨影響會(huì)發(fā)生濁度突變，以及短期出現(xiàn)藻類(lèi)滋生現(xiàn)象，同時(shí)冬季水溫較低，為達(dá)到處理要求，考慮原水水質(zhì)和工程地域特點(diǎn)及當(dāng)?shù)剡\(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，在本工程中采用平流沉淀池，該池型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、管理方便、抗沖擊負(fù)荷性能良好、運(yùn)行穩(wěn)定；并充分利用現(xiàn)場(chǎng)高差，采用虹吸式排泥方式，降低排泥能耗。

2.3.5 濾池

濾池采用均質(zhì)濾料的V型濾池，采用空氣松動(dòng)濾層后（但不膨脹）再輔以水沖的方法，一方面沖洗徹底，另一方面大大延長(zhǎng)了運(yùn)行周期，從而減少反沖洗水量和能耗。

2.3.6 水廠排泥水處理

設(shè)置回流調(diào)節(jié)池、污泥池、濃縮池、脫水機(jī)房等設(shè)施，即將濾池反沖洗廢水進(jìn)行回用，沉淀池排泥水經(jīng)調(diào)節(jié)后進(jìn)行污泥濃縮脫水處理。通過(guò)對(duì)排泥水的處理回用，不僅減小了對(duì)環(huán)境的危害和影響，還使水廠的自用水率控制在3%以內(nèi)，減輕了原水輸水系統(tǒng)的負(fù)荷。

2.4 設(shè)備、電氣、自控方面的節(jié)能因素

（1）選擇高效率、低能耗的機(jī)泵產(chǎn)品。

（2）對(duì)供水負(fù)荷變化相對(duì)較大的泵房，根據(jù)近、遠(yuǎn)期管道損失和水泵特性曲線計(jì)算確定水泵的型號(hào)和數(shù)量，同時(shí)，采取一定的措施（如安裝調(diào)頻泵、改變水泵的流量等）控制水泵的運(yùn)行工況，使水泵機(jī)組在近、遠(yuǎn)期及高、低峰流量時(shí)，均能保持在高效范圍內(nèi)運(yùn)行，節(jié)約能耗。

（3）廠內(nèi)的主變壓器選用節(jié)能型低能耗的產(chǎn)品。

（4）低壓MCC的設(shè)置根據(jù)用電量大小和位置不同進(jìn)行合理配置。

（5）整個(gè)水廠的照明均采用節(jié)能型燈具產(chǎn)品。

（6）通過(guò)在濾池管道廊上方增設(shè)采光孔，提高管道廊內(nèi)的采光度，減少燈具照明時(shí)間，降低電耗。

3 項(xiàng)目建成運(yùn)行后主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

通過(guò)以上措施的實(shí)施，該項(xiàng)目建成后取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，據(jù)統(tǒng)計(jì)，單位制水成本1.48元/m3，單位經(jīng)營(yíng)成本1.29元/m3，單位噸水量電耗0.483kW·h/m3。

4 結(jié)語(yǔ)

建設(shè)節(jié)約型社會(huì)是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的一項(xiàng)長(zhǎng)期戰(zhàn)略方針，“節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材”是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大決策，也是社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)中的一個(gè)長(zhǎng)期基本國(guó)策，是否在設(shè)計(jì)中貫徹和實(shí)現(xiàn)是衡量設(shè)計(jì)水平和能力的重要方面，因此給排水設(shè)計(jì)師在這一領(lǐng)域一定會(huì)大有作為。