史偉，曹輝，衛(wèi)平

（1.蕪湖華衍水務(wù)工程有限公司；2.江北華衍水務(wù)有限公司，安徽 蕪湖 241000）

國(guó)家《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50013—2018）已自2019年8月1日起正式實(shí)施,新版《標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)凈水廠工藝提出了更高的要求?；诖吮尘跋?，凈水廠需結(jié)合已建水廠未來(lái)供水量趨勢(shì)對(duì)凈水工藝進(jìn)行校核。

1 水廠工藝及運(yùn)行概況

A水廠位于城區(qū)北部，設(shè)計(jì)總規(guī)模35萬(wàn)m3/d，其中一期工程15萬(wàn)m3/d，20世紀(jì)前竣工投產(chǎn)；二期工程20萬(wàn)m3/d于新建投產(chǎn)。水廠取水水源為長(zhǎng)江，主要負(fù)責(zé)城中、城東及城北開(kāi)發(fā)區(qū)用水的供水任務(wù)。目前，水廠采用取水、配水井、靜態(tài)混合器、折板絮凝反應(yīng)池、平流沉淀池、V型濾池、液氯消毒、供水等常規(guī)處理工藝，A水廠工藝流程圖如下圖1。現(xiàn)階段水廠對(duì)外供水量約為25～30萬(wàn)m3/d，從近年供水趨勢(shì)看，年供水量增加約5%，預(yù)計(jì)3～5年即將達(dá)到設(shè)計(jì)供水規(guī)模35萬(wàn)m3/d?；谒吭鲩L(zhǎng)的背景下，急需對(duì)水廠一期全工藝流程進(jìn)行校核，并提出可行的優(yōu)化或改造建議。

圖1 A水廠工藝流程圖

2 取水系統(tǒng)

目前，水廠取水頭部共設(shè)置8個(gè)進(jìn)水口，其中4個(gè)進(jìn)水口尺寸為2m×2m，4個(gè)進(jìn)水口尺寸為2m×1.5m，進(jìn)水口面積為28m2，柵條寬度10mm，格柵間距50mm，經(jīng)計(jì)算，當(dāng)水廠供水量35萬(wàn)m3/d時(shí)，取水量達(dá)到Q=35×（1+5%）×（1+5%）=38.59萬(wàn)m3/d（考慮取水渾水管漏損率5%、水處理自用水率5%）時(shí)，取水頭部過(guò)柵流速0.353m/s，對(duì)照《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50013-2018）（下文簡(jiǎn)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)）“5.3.18-2河床式取水構(gòu)筑物無(wú)冰絮時(shí)宜為0.2～0.6m/s”，滿足標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)要求。

水廠取水自流管和渾水管分別為DN1600鋼管和DN1400鋼管，各設(shè)有2根。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)5.3.21“進(jìn)水自流管或虹吸管的設(shè)計(jì)流速不宜小于0.6m/s。必要時(shí)，應(yīng)有清除淤積物的措施。虹吸管宜采用鋼管?！苯?jīng)校核，取水量達(dá)到38.59萬(wàn)m3/d時(shí)，原水自流管管道流速1.17m/s，事故時(shí)管道流速1.63m/s；原水輸水管道流速1.52m/s，事故時(shí)管道流速1.03m/s，滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的不淤流速同時(shí)，也能保證水廠的取水需求。

3 廠區(qū)水處理系統(tǒng)

3.1 配水井

水廠設(shè)有1座配水井（分為2格），配水井的功能主要為向2座絮凝沉淀池配水，進(jìn)水管為2×DN1400。出水管2根，其中1根DN1400至一期反應(yīng)池，距離約100m、1根DN1600至二期反應(yīng)池，距離約45m。配水井配水堰堰長(zhǎng)分別為34.9m和46.3m，當(dāng)水廠設(shè)計(jì)水量35萬(wàn)m3/d，配水井配水堰設(shè)置能夠滿足一、二期系統(tǒng)的均勻配水，堰上水頭約為88mm。但是，由于配水井出水水位與絮凝池進(jìn)水設(shè)計(jì)水位差為1.30m，當(dāng)水廠供水能力達(dá)到35萬(wàn)m3/d時(shí)，配水井堰口會(huì)出現(xiàn)淹沒(méi)流，分析原因是由于當(dāng)進(jìn)水流量達(dá)到35萬(wàn)m3/d時(shí)，配水井至反應(yīng)池之間管道及水頭損失增加，設(shè)計(jì)過(guò)程中，1.30m的水位差取值偏小，導(dǎo)致配水井出水堰水頭抬高，表1為計(jì)算后的配水井至絮凝池水頭損失復(fù)核計(jì)算表。

表1 配水井至絮凝池水頭損失復(fù)核計(jì)算表

從上述分析可見(jiàn)，當(dāng)水廠按設(shè)計(jì)流量35萬(wàn)m3/d運(yùn)行時(shí)，配水井出水水位與絮凝池進(jìn)水水位1.30m的水位差無(wú)法滿足要求，會(huì)導(dǎo)致配水井淹沒(méi)流出流，因此建議當(dāng)供水量上升到35萬(wàn)m3/d前將靜態(tài)混合器改為機(jī)械混合池，或采用改造靜態(tài)混合器的方法進(jìn)一步降低水頭損失，保證取水水量和水壓的需要。

3.2 靜態(tài)混合器

水廠混合的方式采用管式混合器，管式混合器水頭損失較大，當(dāng)水廠進(jìn)水流量達(dá)到35萬(wàn)m3/d，水頭損失達(dá)1.5～1.6m，設(shè)計(jì)的配水井至絮凝池水位差無(wú)法滿足要求。

3.3 折板絮凝、平流沉淀池

水廠一期絮凝反應(yīng)池設(shè)計(jì)規(guī)模15萬(wàn)m3/d，1座，分2格，單格設(shè)計(jì)規(guī)模為7.5萬(wàn)m3/d，絮凝池采用折板絮凝池，折板為混凝土結(jié)構(gòu)，池長(zhǎng)20m，寬16.75m，池高3.6m，池內(nèi)水深3.3m，絮凝時(shí)間19.65min。水廠滿負(fù)荷時(shí)折板絮凝池運(yùn)行狀態(tài)穩(wěn)定，礬花生成良好，設(shè)計(jì)參數(shù)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

水廠一期平流沉淀池設(shè)計(jì)規(guī)模15萬(wàn)m3/d，分2格，單格設(shè)計(jì)規(guī)模為7.5萬(wàn)m3/d，設(shè)三道導(dǎo)流墻，每格寬4m，每池內(nèi)三角堰總長(zhǎng)254m，單格池長(zhǎng)97m，寬16.75m，池高3.3m，水深3m。對(duì)照《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50013-2018）9.4.8，平流沉淀池集水槽溢流率不宜超過(guò)250m3/m.d，建議后期改造時(shí)，加長(zhǎng)集水槽條數(shù)或指型槽長(zhǎng)度至少8m，將實(shí)現(xiàn)集水槽溢流率低于246m3/m·d。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)9.4.17,9.4.19對(duì)滿負(fù)荷下工況進(jìn)行了比較。除沉淀時(shí)間外，一期工藝15萬(wàn)m3/d運(yùn)行時(shí)相關(guān)指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，但是，水廠在冬季運(yùn)行時(shí)，需重點(diǎn)關(guān)注低溫低濁的水質(zhì)凈化，建議水廠適當(dāng)儲(chǔ)備助凝劑提高期間的水處理混凝、沉淀效果，表2為平流沉淀池校核的主要指標(biāo)。

表2 平流沉淀池校核的主要指標(biāo)

3.4 氣水反沖洗濾池

水廠濾池共26組，均為氣水反沖洗濾池，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定且反沖洗布水均勻，過(guò)濾狀態(tài)良好，出水濁度穩(wěn)定，對(duì)原水水質(zhì)變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性。達(dá)到了設(shè)計(jì)規(guī)模35萬(wàn)m3/d濾池設(shè)計(jì)參數(shù)滿足《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50013-2018）要求，水廠濾池出水濁度一般為0.2～0.4NTU，即使在滿負(fù)荷下也能夠滿足《國(guó)家生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》不高于1NTU的要求。

3.5 清水池

水廠設(shè)有2座清水池，水廠清水池總庫(kù)容為3.84萬(wàn)m3，有效水深均為3.80m。其中一期清水池有效容積15000m3，進(jìn)出水管為DN1400鋼管。二期清水池有效容積23400m3，進(jìn)水管為DN1600，出水管為DN1400鋼管。

經(jīng)分析達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模時(shí)，清水池實(shí)際使用調(diào)蓄容積為（10932+1558）×1.5=18735m3,最不利時(shí)調(diào)節(jié)比例為11%，參照標(biāo)準(zhǔn)“7.6.4水廠清水池的有效容積，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)水曲線、送水曲線、自用水量及消防儲(chǔ)備水量等確定。當(dāng)管網(wǎng)無(wú)調(diào)節(jié)構(gòu)筑物時(shí)，在缺乏資料情況下，可按水廠最高日設(shè)計(jì)水量的10%～20%確定。”基本能滿足水廠調(diào)節(jié)下限需求（表3）。

表3 清水池達(dá)設(shè)計(jì)水量下的進(jìn)出水量

4 送水系統(tǒng)

送水泵房為半地下自灌式，內(nèi)設(shè)有5臺(tái)臥式離心泵，4用1備。送水泵房一期出廠管管道直徑DN1400，二期出廠管管道直徑DN1800。根據(jù)水廠近年供水量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，送水泵房供水日變化系數(shù)在1.1～1.2，時(shí)變化系數(shù)為1.3～1.4，出廠壓在0.28～0.4MPa。

當(dāng)水廠達(dá)到35萬(wàn)m3/d滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，4臺(tái)水泵需要全開(kāi)，部分時(shí)段需開(kāi)啟5臺(tái)水泵。主要原因是外部管網(wǎng)在高峰期保證末端壓力時(shí)，出廠壓力達(dá)到0.39MPa，推算水泵在供水高峰時(shí)的實(shí)際揚(yáng)程為45m，超過(guò)水泵額定工況點(diǎn)揚(yáng)程，單泵出流量低于額定流量。因此，需新增泵組，并考慮適當(dāng)增加供水流量和揚(yáng)程。

5 結(jié)語(yǔ)

（1）現(xiàn)狀。取水泵房、取水頭部、原水自流管、原水輸水管均能滿足35萬(wàn)m3/d運(yùn)行要求。（2）配水井配水堰設(shè)置能夠滿足一、二期系統(tǒng)的均勻配水。水廠按設(shè)計(jì)流量35萬(wàn)m3/d運(yùn)行時(shí)，設(shè)計(jì)流程中預(yù)留的配水井出水水位與絮凝池進(jìn)水水位1.30m的水位差無(wú)法滿足要求，從而導(dǎo)致配水井雍水（淹沒(méi)流）。建議對(duì)靜態(tài)混合裝置進(jìn)行改造。（3）折板絮凝、平流沉淀池設(shè)計(jì)參數(shù)滿足《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50013-2018）要求，沉淀池出水濁度在3NTU以下。一期沉淀池設(shè)計(jì)溢流率建議在技改時(shí)沉淀池指形槽長(zhǎng)度增加8m，指形槽增加后溢流率為246m3/m·d。（4）水廠濾池生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，反沖洗布水均勻，過(guò)濾狀態(tài)良好，出水濁度穩(wěn)定，對(duì)原水水質(zhì)變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性。濾池設(shè)計(jì)參數(shù)滿足《室外給水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50013-2018）要求。（5）清水池調(diào)節(jié)容積滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。（6）送水泵房泵組備用率不足，且改造時(shí)需考慮提高額定流量和揚(yáng)程。