吳艷濤WU Yan-tao

（中煤科工集團(tuán)杭州研究院有限公司，杭州 311201）

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，某工業(yè)園區(qū)招商引資不斷深化，落戶(hù)企業(yè)日益增多，工業(yè)園區(qū)的規(guī)模不斷擴(kuò)大，園區(qū)內(nèi)人口持續(xù)增長(zhǎng)。該園區(qū)需盡快完善公建服務(wù)設(shè)施和公用工程設(shè)施，并配套相應(yīng)規(guī)模的給水廠，擴(kuò)大供水規(guī)模及供水范圍，以保證工業(yè)經(jīng)濟(jì)和園區(qū)發(fā)展需要[1]。

綜上，該工業(yè)園區(qū)配套建設(shè)了一座25，000m3/d 的給水處理廠，本文著重對(duì)該項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)及分析。

1 工程概況

1.1 設(shè)計(jì)規(guī)模

一期處理規(guī)模：25000m3/d，水廠自用水系數(shù)取值0.05，實(shí)際按照26，400m3/d 設(shè)計(jì)，即1100m3/h；遠(yuǎn)期處理總規(guī)模：65000m3/d。

1.2 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)

根據(jù)水質(zhì)化驗(yàn)報(bào)告，并參照同類(lèi)型給水處理工程的水質(zhì)情況確定本工程水源水質(zhì)如表1。

表1 進(jìn)、出水水質(zhì)表一覽表

2 工藝設(shè)計(jì)

2.1 工藝簡(jiǎn)述

根據(jù)水源水質(zhì)特點(diǎn)及工業(yè)園區(qū)用水要求，選用成熟的、穩(wěn)定可靠的、先進(jìn)的給水處理工藝，確保處理效果，減少占地、降低運(yùn)行費(fèi)用和工程投資。廠區(qū)豎向設(shè)計(jì)在確保防洪澇標(biāo)準(zhǔn)的條件下，力求減少?gòu)S區(qū)填方量和節(jié)省用水提升費(fèi)用。利用以上原則，對(duì)給水廠進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)，流程如下：

①原水經(jīng)取水泵房提升后，經(jīng)埋地管道輸送至給水廠，由于當(dāng)?shù)厮|(zhì)總鐵及總錳含量較高，故在前端設(shè)置曝氣池，并配合后續(xù)的混凝沉淀以達(dá)到去除原水中的總鐵及總錳含量，經(jīng)曝氣后的原水進(jìn)入管道混合器。

②管道混合器前端投加PAC 混凝劑以及消毒劑并調(diào)整pH[2]，在管道混合器內(nèi)設(shè)置多節(jié)固定葉片，使水流成對(duì)分流，同時(shí)產(chǎn)生渦旋反向旋轉(zhuǎn)及交叉流動(dòng)，從而獲得混合效果。管道混合器具有設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，不需外加動(dòng)力設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)。

③原水經(jīng)管道混合器混合后進(jìn)入網(wǎng)格絮凝池，網(wǎng)格絮凝池具有反應(yīng)時(shí)間短、構(gòu)造簡(jiǎn)單、絮凝效果好的特點(diǎn)[3，4]。網(wǎng)格絮凝池是采用多格豎井串聯(lián)而成，進(jìn)水水流順序從一格流向下一格，上下交錯(cuò)流動(dòng)，直至出口。在反應(yīng)池分格內(nèi)，水平放置網(wǎng)格，通過(guò)網(wǎng)格的空隙時(shí)，水流收縮，過(guò)網(wǎng)孔后水流擴(kuò)大，形成良好的絮凝條件。在反應(yīng)池底部設(shè)置排泥管，采用電動(dòng)排泥閥排泥。

④經(jīng)過(guò)混合絮凝的原水通過(guò)斜板沉淀池進(jìn)行泥水分離[5，6]。斜板沉淀池是在沉淀池內(nèi)裝置直徑較小的平行傾斜板，底部設(shè)置排泥管排泥，利用“淺層沉淀”原理[7]，極大縮短了顆粒物之間的沉降距離，降低了沉淀時(shí)間，增加了沉淀面積，從而提高了顆粒物的去除效率。沉淀池出水進(jìn)入錳砂快濾池。

⑤錳砂是自然界存在的一種天然礦物質(zhì)，具有良好的氧化性能和吸附性能，利用錳砂這一特性，可以去除水中的鐵、錳離子等雜質(zhì)，從而使水質(zhì)達(dá)標(biāo)[8，9]。在錳砂快濾池中，斜板沉淀池出水從上方進(jìn)入快濾池，依次經(jīng)過(guò)多層粒徑不同的錳砂過(guò)濾層，其中粒徑較大的錳砂主要去除大顆粒雜質(zhì)，粒徑較小的錳砂則用于吸附水中的鐵、錳離子等雜質(zhì)[10]。錳砂快濾池具有出水水質(zhì)好、濾速高、運(yùn)行周期長(zhǎng)、反沖洗效果好、節(jié)能和便于自動(dòng)化管理等特點(diǎn)。

⑥錳砂快濾池出水進(jìn)入清水池。為了抑制微生物和細(xì)菌在網(wǎng)格絮凝池、斜板沉淀池和錳砂快濾池中的生長(zhǎng)，保證處理水的衛(wèi)生合格達(dá)標(biāo)，本工程在管道混合器和過(guò)濾之后，采用次氯酸鈉對(duì)水質(zhì)進(jìn)行消毒[11，12]。

⑦網(wǎng)格絮凝池、斜板沉淀池中的排泥水匯集到污泥池。污泥池出水回流到網(wǎng)格絮凝池，污泥通過(guò)污泥泵提升輸送至污水處理廠進(jìn)行污泥系統(tǒng)統(tǒng)一處理。

2.2 工藝流程圖

經(jīng)水質(zhì)分析后，給水廠主工藝采用“原水→取水泵房→曝氣池→管道混合器→網(wǎng)格絮凝池→斜板沉淀池→錳砂快濾池→清水池→供水泵房”，工藝流程圖見(jiàn)圖1。

圖1 給水處理工藝流程圖

3 工程設(shè)計(jì)

本工藝所采用的設(shè)計(jì)參數(shù)，如曝氣池的供氧量、停留時(shí)間，斜板沉淀池的表面負(fù)荷[13]，錳砂快濾池的濾速[14]、反洗強(qiáng)度[15]、氣洗強(qiáng)度[16]等，均參考已建成同類(lèi)型給水處理廠運(yùn)行的成功經(jīng)驗(yàn)，具有科學(xué)性與實(shí)踐性。

3.1 主要設(shè)計(jì)參數(shù)

①取水泵房。取水泵房土建按照65，000m3/d 建設(shè)，一期設(shè)備按照25，000m3/d 配置，采用框架結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)2 層。平面尺寸：30.0m（L）×12.0m（W），一樓安放取水泵，二樓作為取水泵房配電房及辦公室。泵房配置水泵2 臺(tái)，1 用1備，規(guī)格：1100m3/h×25.0m×132kW；取水池排泥泵2 臺(tái)，1用1 備，規(guī)格：200m3/h×20.0m×18.5kW；雙規(guī)行車(chē)（含導(dǎo)軌），1 臺(tái)，規(guī)格：3t，5.8kW；玻璃鋼軸流風(fēng)機(jī)3 臺(tái)，規(guī)格：DTZ-3，7B 型，5000m3/h；固定插入式管道流量計(jì)1 臺(tái)；立式空調(diào)，1 臺(tái)。取水渠道中配置進(jìn)水格網(wǎng)及進(jìn)水閘門(mén)[17]，各2 套。

②曝氣池。曝氣池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，按照26，400m3/d 設(shè)計(jì)，平面尺寸37.0m（L）×23.0m（W），池深7.0m，有效水深6.0m，HRT 為4 小時(shí)。配套2 臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，規(guī)格：113.3m3/min×68.6kPa×185kW；在線(xiàn)pH 計(jì)1 臺(tái)；ABS 曝氣管745m2。

③管道混合器。管道混合器是使藥劑與來(lái)水在管道內(nèi)流過(guò)時(shí)，通過(guò)混合元件的作用而達(dá)到均勻混合的目的。本次管道混合器采用玻璃鋼材質(zhì)，管徑DN600，長(zhǎng)3.0m，數(shù)量2 套。

④網(wǎng)格絮凝池。網(wǎng)格絮凝池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)置2 座，單座平面尺寸：8.5m（L）×7.75m（W），池深6.5m，有效水深6.0m，HRT 為40min。設(shè)備配置微窩絮凝器[18]2 套，規(guī)格：隔板間距300-600mm，翼片間距300-500mm，電動(dòng)排泥閥11 套，規(guī)格：DN250；在線(xiàn)pH 計(jì)1 臺(tái)。

⑤斜板沉淀池。斜板沉淀池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)流量26，400m3/d，并聯(lián)設(shè)置2 座，表面負(fù)荷取值6.5m3（/m2·h），平面尺寸11.0m（L）×7.75m（W），池深6.5m，有效水深6.0m。內(nèi)置聚丙烯斜板填料170m3；出水槽7 套，規(guī)格：18.0m×0.3m×0.6m（H）；電動(dòng)排泥閥11 套，規(guī)格：DN250；在線(xiàn)濁度計(jì)1 臺(tái)。

⑥錳砂快濾池。錳砂快濾池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)流量26，400m3/d，濾速取值7.0m/h，水洗強(qiáng)度15l/s·m2，氣洗強(qiáng)度18l/s·m2。平面尺寸：7.5m（L）×5.0m（W），池深5.0m，共設(shè)置4 座。內(nèi)置快濾池反洗風(fēng)機(jī)2 臺(tái)，規(guī)格：43.8m3/min×49kPa×55kW；反沖洗水泵3 臺(tái)，2 用1 備，規(guī)格：1000m3/h×15m×75kW；快濾池進(jìn)水電動(dòng)蝶閥、出水電動(dòng)蝶閥，反沖洗進(jìn)氣電動(dòng)蝶閥，反沖洗排水電動(dòng)蝶閥，反沖洗進(jìn)水電動(dòng)蝶閥等各4 套；PP 長(zhǎng)柄濾頭共計(jì)6750 個(gè)；超聲波液位計(jì)4 臺(tái)。

⑦清水池。清水池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)流量26，400m3/d，用來(lái)儲(chǔ)存業(yè)主生產(chǎn)用水及園區(qū)消防用水。平面尺寸70.0m（L）×27.0m（W），池深5.5m，有效水深5.0m，HRT 為8 小時(shí)。內(nèi)置超聲波液位計(jì)2 臺(tái)，在線(xiàn)濁度計(jì)1 臺(tái)。

⑧供水泵房。供水泵房采用框架結(jié)構(gòu)，尺寸30.5m（L）×9.0m（W）×1F，配置清水泵3 臺(tái)，2 用1 備，規(guī)格：550m3/h×0.6MPa×185kW；電動(dòng)蝶閥3 臺(tái)，集水柜（恒壓裝置）1 套；單梁雙軌行車(chē)1 臺(tái)；潛水排污泵1 臺(tái)，規(guī)格：50m3/h×20.0m×5.5kW；壓力傳感器1 臺(tái)，玻璃鋼軸流風(fēng)機(jī)2 臺(tái)，規(guī)格：DTZ-3，7B 型，5000m3/h。

⑨集水池。集水池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，平面尺寸14.0m（L）×4.5m（W），池深5.0m，用來(lái)收集快濾池反洗廢水、地面沖洗廢水及其他廢水。內(nèi)置潛水提升泵2 臺(tái)，規(guī)格：150m3/h×15.0m×11kW；超聲波液位計(jì)1 臺(tái)。

⑩集泥池。集水池采用鋼砼結(jié)構(gòu)，平面尺寸5.5m（L）×4.5m（W），池深5.0m，用來(lái)收集斜板沉淀池、錳砂快濾池排泥廢水。內(nèi)置豎軸式攪拌機(jī)1 臺(tái)，規(guī)格：Φ2.0m；污泥提升泵2 臺(tái)，規(guī)格：200m3/h×20.0m×18.5kW；超聲波液位計(jì)1 臺(tái)。

?加藥間。加藥間采用框架結(jié)構(gòu)，一層布置，平面尺寸16.5m（L）×11.0m（W）。內(nèi)置PAC 加藥系統(tǒng)1 套，次氯酸鈉加藥系統(tǒng)1 套，液堿加藥系統(tǒng)1 套，電動(dòng)葫蘆1 臺(tái)，玻璃鋼軸流風(fēng)機(jī)2 臺(tái)，規(guī)格：DTZ-3，7B 型，5000m3/h。加藥間設(shè)備配置清單，詳見(jiàn)表2 加藥間主要設(shè)備一覽表。

表2 加藥間主要設(shè)備一覽表

?風(fēng)機(jī)房。風(fēng)機(jī)房采用框架結(jié)構(gòu)，一層布置，平面尺寸23.0m（L）×11.0m（W）。內(nèi)置雙規(guī)行車(chē)1 臺(tái)，規(guī)格：3t，5.85.8kW；玻璃鋼軸流風(fēng)機(jī)4 臺(tái)，規(guī)格：DTZ-3，7B 型，5000m3/h。

?配電房及控制室。配電房及控制室采用框架結(jié)構(gòu)，一層布置，平面尺寸17.5m（L）×9.0m（W）。

3.2 平面設(shè)計(jì)

根據(jù)廠區(qū)地形、風(fēng)向、道路進(jìn)出條件、工藝流程等影響因素[19]將廠區(qū)分為主生產(chǎn)區(qū)，輔助生產(chǎn)區(qū)，生活管理區(qū)等三個(gè)部分。廠區(qū)圍墻內(nèi)無(wú)較高建筑物，廠外是道路，有利于安全防火要求。廠區(qū)內(nèi)有直接通向建筑物的道路，建（構(gòu)）筑物間距均滿(mǎn)足《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB50016-2014）（2018 版）的有關(guān)規(guī)定。在總平面設(shè)計(jì)中，充分考慮消防通道的順暢、便捷，消防利用室外消火栓。此外，充分利用房前屋后，道路兩側(cè)，零碎邊角用地進(jìn)行綠化、美化水廠的生產(chǎn)、生活環(huán)境[19，20]。

3.3 高程設(shè)計(jì)

在處理工藝流程中，各構(gòu)筑物之間水流應(yīng)為重力流。兩構(gòu)筑物之間水面差即為流程中的水頭損失，包括構(gòu)筑物本身，連接管道，計(jì)量設(shè)備等水頭損失在內(nèi)。水頭損失應(yīng)通過(guò)計(jì)算確定，并留有安全余量。

4 結(jié)語(yǔ)

①本項(xiàng)目工藝采用“原水→取水泵房→曝氣池→管道混合器→網(wǎng)格絮凝池→斜板沉淀池→錳砂快濾池→清水池→供水泵房”，主要出水水質(zhì)滿(mǎn)足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB 5749-2022）中規(guī)定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

②本項(xiàng)目已穩(wěn)定運(yùn)行近一年，實(shí)際出水效果優(yōu)于設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因采用的網(wǎng)格絮凝池，較傳統(tǒng)混凝攪拌池，節(jié)省了電耗，從而降低了運(yùn)行成本，也減少了設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用。

③本項(xiàng)目核心工藝段采用“網(wǎng)格絮凝池→斜板沉淀池”，該組合工藝設(shè)備安裝簡(jiǎn)單，管理維護(hù)方便，對(duì)原水水量和水質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng)，也可適應(yīng)高濁水、低濁水及微污染水質(zhì)，絮凝效果穩(wěn)定可靠，可為相似工程提供參考。