劉超然 孫健桐 張 林 王 磊

（北京市自來水集團有限責(zé)任公司，北京 100031）

為確保出廠水水質(zhì)符合國家飲用水標準（GB 5749-2006），新建地表水凈水廠在通水前需對水廠全段工藝進行調(diào)試。北京市某地表水凈水廠（以下簡稱水廠）于2021 年5 月具備帶水調(diào)試條件。結(jié)合水廠工藝特點及廠外取配水管線施工情況，制定了不同的調(diào)試方案。

1.水廠工藝概況

考慮到南水進京距離較遠、水質(zhì)存在多變的可能，水廠采用了較為全面的凈水處理工藝（見圖1）：原水由輸水管線進廠，經(jīng)機械攪拌澄清池混凝沉淀后通過砂濾池、炭濾池過濾。為多屏障保障水質(zhì)安全，炭濾池出水后設(shè)置紫外線消毒處理設(shè)備。最終，紫外線出水進入清水池消毒后配送至市政配水管網(wǎng)。砂濾池、炭濾池初濾水經(jīng)初濾水管回集水池再處理。機械攪拌澄清池排泥、放空水以及砂濾池、炭濾池反沖洗水經(jīng)泥線處理后上清液回集水池再處理、泥餅外運填埋。水廠通過處理流程中進行預(yù)處理加藥、混凝沉淀加藥及消毒加藥等方式，確保出水水質(zhì)符合要求。

2.進水方案

為盡快完成水廠設(shè)備單體和系統(tǒng)調(diào)試、各工藝段調(diào)試、職工業(yè)務(wù)培訓(xùn)[1]，同時盡可能減少水資源的浪費。根據(jù)廠外取配水管網(wǎng)情況，選擇最優(yōu)的進水方案可節(jié)省調(diào)試準備時間，避免長時間進水導(dǎo)致水質(zhì)發(fā)生變化，影響后續(xù)調(diào)試。

2.1 反向進水方案

反向進水方案是將配水管網(wǎng)中的飲用水通過水廠出水管、配水泵房跨越管（臨時管）反向流入清水池中。通過進行砂濾池、炭濾池反沖洗，反沖洗排水進入廢水回收池后經(jīng)泥線跨越管路進入工藝前端集水池儲存。待集水池水位達到提升泵起泵水位，開啟提升泵向后續(xù)工藝進水（見圖1）。

圖1 工藝流程圖

2.2 正向進水方案

正向進水方案是通過輸水管線將原水引入廠內(nèi)，集水池水位達到開啟提升泵所需水位后，通過提升泵將水提升至機械攪拌澄清池。因新裝填的濾料含有大量泥渣，直接過濾會對使泥渣存留在出水渠，影響過濾水水質(zhì)并存在堵塞濾頭的風(fēng)險，嚴重影響調(diào)試及后期運行水質(zhì)安全，故機械攪拌澄清池出水通過跨越直接進入調(diào)試清水池（見圖2）。

圖2 反向進水流程圖

2.3 兩種方案的優(yōu)劣分析

反向進水方案和正向進水方案的目的均為向廠內(nèi)進水，使各主要工藝構(gòu)筑物水位滿足廠內(nèi)循環(huán)調(diào)試所需水位，為后續(xù)工藝聯(lián)動調(diào)試提供水源保障。進廠水水質(zhì)、對廠外管網(wǎng)影響、操作復(fù)雜程度等方面兩種方案各有利弊。

2.3.1 進廠水水質(zhì)

反向進水方案采用的是市政配水管網(wǎng)水，水質(zhì)滿足生活飲用水衛(wèi)生標準（GB5749-2006），可直接用于濾料沖洗。但因反向進水水源中幾乎不含有雜質(zhì)，機械攪拌澄清池不易形成泥渣層，在砂濾池、炭濾池反沖洗排水中泥渣仍不滿足調(diào)試所需泥沙時需要進行人工投泥，輔助機械攪拌澄清池調(diào)試。

圖3 正向進水流程圖

正向進水方案采用的是輸水管線原水，水中成分相對復(fù)雜，初期運行時機械攪拌澄清池出水水質(zhì)不滿足后續(xù)運行要求，此時需要通過砂濾池進水溢流的方式將機械攪拌澄清池出水輸送回集水池并再次處理，直至水中藻類、細菌、濁度等重要水質(zhì)參數(shù)合格后才可以進行濾料沖洗工作，此時機械攪拌澄清池中已形成部分泥渣層，在砂濾池、炭濾池反沖洗排水中還會有一部分泥渣被反沖回集水池，水中泥渣量基本滿足調(diào)試所需，無需進行人工投泥。

2.3.2 對廠外配水管網(wǎng)的影響

反向進水方案由配水管網(wǎng)提供水源，進水時應(yīng)綜合考慮廠外管道壓力及周邊用水水量，進水時間優(yōu)先選擇外管網(wǎng)低用水量時進水，遇到配水管網(wǎng)水壓偏低時應(yīng)及時停止蓄水工作，優(yōu)先保障市政用水平穩(wěn)。

正向進水方案不涉及配水管網(wǎng)配合工作，對廠外配水管網(wǎng)運行無影響。

2.3.3 操作復(fù)雜程度

反向進水方案需設(shè)置跨越配水泵房的臨時進水管，并通過砂濾池、炭濾池反沖洗將反沖洗排水輸送至集水池提供其他工藝構(gòu)筑物水源。該部分操作與正常運行時操作大致相同，操作相對簡單。

正向進水方案中，因過砂濾池、炭濾池濾料未進行沖洗不能直接過濾，機械攪拌澄清池出水水質(zhì)滿足濾池反沖洗水質(zhì)條件才可通過跨越進入清水池。水廠在運行初期很難實現(xiàn)機械攪拌澄清池出水水質(zhì)合格，方案制定時應(yīng)制定緩沖方案，機械攪拌澄清池出水水質(zhì)不合格時可通過濾池進水溢流管將出水輸送回集水池再次處理。且在調(diào)試結(jié)束還需對清水池進行二次消毒，操作相對復(fù)雜。

2.3.4 配水管線沖洗

新建配水管網(wǎng)沖洗、消毒工作可在反向進水的同時進行。管道沖洗完畢后投入較高濃度次氯酸鈉對管道浸泡消毒。消毒完畢后，可通過打開反向進廠閥門將較高濃度的含氯水注入至水廠清水池稀釋。在反向沖洗管路的過程中，會將管線內(nèi)沉積物和腐蝕產(chǎn)物沖至清水池，在條件允許的情況下，可將一格清水池設(shè)置為緩沖清水池收納管線沖洗廢水。

正向進水時因為不涉及配水管線操作，無法對配水管網(wǎng)進行沖洗消毒。待水廠廠內(nèi)調(diào)試完成、水質(zhì)滿足生活飲用水衛(wèi)生標準（GB5749-2006）后，需開啟配水泵用廠內(nèi)產(chǎn)水對新建配水管網(wǎng)進行沖洗、消毒且檢測合格后才可與現(xiàn)有配水管網(wǎng)并網(wǎng)供水。

3.廠內(nèi)循環(huán)調(diào)試方案

廠內(nèi)循環(huán)調(diào)試的目的主要為了充分磨合設(shè)備設(shè)施、調(diào)整工藝運行及設(shè)備運行參數(shù)使出水水質(zhì)合格且持續(xù)穩(wěn)定、積累工藝運行經(jīng)驗等，為正式通水后的運行工作做好充足準備。

為保證正式供水過程更平穩(wěn)的進行，水廠廠內(nèi)循環(huán)調(diào)試流程與正式通水流程需要盡可能一致。同時為盡可能減少水資源浪費，應(yīng)將炭濾池出水通過管線送回至集水池，完成循環(huán)調(diào)試的目的。結(jié)合實際情況可以采用全流程調(diào)試方案、跨越配水泵房調(diào)試方案及跨越清水池及配水泵房調(diào)試方案三種。

3.1 全流程調(diào)試方案

全流程調(diào)試方案（以下簡稱方案一）是指集水池內(nèi)存水通過提升泵提升至各個凈水構(gòu)筑物，通過正向過濾，炭濾池出水進入清水池。同時通過開啟配水泵，將清水池內(nèi)存水通過臨時管輸送反沖洗進水端，并通過濾池反沖洗將反沖洗排水輸送至集水池（見圖4）。從而實現(xiàn)集水池→提升泵房→機械攪拌澄清池→砂濾池→炭濾池→清水池→配水泵房→砂濾池/炭濾池（反沖洗）→集水池的廠內(nèi)循環(huán)。

3.2 跨越配水泵房調(diào)試方案

受工藝布局、工程進度等因素制約，無法增設(shè)配水泵房出水與清水池進水的臨時管時，可考慮集水池→提升泵房→機械攪拌澄清池→砂濾池→炭濾池→清水池→砂濾池/炭濾池（反沖洗）→集水池（見圖4）的廠內(nèi)循的跨越配水泵房調(diào)試方案（以下簡稱方案二）。

圖4 方案一流程圖

方案二實施中，需在清水池進水堰底部增設(shè)通水人孔。調(diào)試運行期間，清水池水位不低于反沖洗泵進水液位[2]，避免出現(xiàn)反沖洗進水管非滿管流導(dǎo)致反沖洗泵發(fā)生氣蝕的情況。通水人孔的設(shè)置應(yīng)盡可能接近池底，減少調(diào)試運行中的死水位。

3.3 跨越清水池及配水泵房調(diào)試方案

當清水池不具備調(diào)試條件時，需將炭濾池出水管與濾池反沖洗管路連接，炭濾池出水直接通過管路流至集水池。實現(xiàn)集水池→提升泵房→機械攪拌澄清池→砂濾池→炭濾池→集水池（見圖5）的跨越清水池及配水泵房調(diào)試方案（以下簡稱方案三）。

圖5 方案二流程圖

3.4 三種方案的優(yōu)劣分析

3.4.1 臨時管路（通水人孔）

方案一中需鋪設(shè)臨時管線將配水泵出水管與清水池進水管連接，臨時管線相對較長。制定臨時管線路由時需考慮避讓已有管線，可考慮采用明鋪方式鋪于地面以上并做好固定支撐。

方案二中需要對清水池進水堰處增設(shè)通水人孔，建議在施工初期確認調(diào)試時是否需要對清水池進水堰開孔。同時，考慮到調(diào)試期間清水池進水及出水均在清水池進水側(cè)，清水池出水側(cè)會產(chǎn)生死水影響水質(zhì)，需另外增設(shè)臨時泵，將清水池出水側(cè)人孔存水通過臨時泵輸送至清水池進水側(cè)，完成清水池自身小循環(huán)，保證清水池內(nèi)水質(zhì)合格。

方案三中需鋪設(shè)臨時管路將炭濾池出水管與反沖洗排水管相連，與方案一相比增加的臨時管線相對較短，對現(xiàn)有管線影響較小。

3.4.2 調(diào)試水量控制

方案一及方案二炭濾池出水均進入清水池，通過濾池反沖洗將清水池內(nèi)存水輸送至集水池。反沖洗時，若正向過濾水量不滿足反沖洗所需水量，可靠清水池反向補水，故對調(diào)試水量沒有較高要求，滿足提升泵起泵水量即可。同時，為達到整體工藝運行平穩(wěn)，可通過調(diào)整反沖洗頻率平衡集水池和清水池的液位。

方案三中濾池反沖洗所需水量全部由正向過濾提供，為避免反沖泵發(fā)生氣蝕情況，炭濾池出水水量應(yīng)大于濾池反沖洗水量，提升泵提升水量相對較大。

3.4.3 廠內(nèi)管線沖洗

方案一可對清水池進出水管、配水泵房出水管進行大流量沖洗及消毒工作。在廠內(nèi)水質(zhì)合格且外管線沖洗消毒完畢的情況下，可直接開啟配水泵向市政配水管網(wǎng)配水。

方案二僅可對清水池進水管進行沖洗，方案三不涉及清水池及配水泵房相關(guān)管路通水，管路無法沖洗消毒。若進水方案選擇反向進水方案，可在反向進水時對管路進行沖洗消毒；若選擇正向進水方案，則需要在水廠調(diào)試完成、水質(zhì)符合要求時，通過閥門切換使炭濾池進入清水池，并開啟配水泵對相關(guān)管線進行沖洗消毒。

3.4.4 操作復(fù)雜程度

方案一正向過濾工藝流程與正式運行時工藝流程基本一致，在調(diào)試過程中可采用正式運行自控程序，操作相對簡單，僅需在清水池與集水池水位波動較大的時候調(diào)整提升泵流量或反沖洗頻率。

方案二除需操作清水池自循環(huán)泵，其他操作與方案一相同，操作較簡單。

方案三受運行水量制約，調(diào)試運行期間不應(yīng)大規(guī)模調(diào)整提升泵水量。在出現(xiàn)特殊情況導(dǎo)致廢水回收池液位存在溢流風(fēng)險的情況時，應(yīng)立即停止濾池沖洗工作，并通過開啟砂濾池、炭濾池初濾閥使濾池出水通過初濾管路直接回集水池。該方案需安排專人負責(zé)關(guān)注廢水回收池液位并及時操作，避免溢流情況發(fā)生，操作相對復(fù)雜。

4.小結(jié)

通過比較，兩種進水方案各有利弊。反向進水方案操作簡單，進水的同時可對配水管網(wǎng)進行沖洗消毒。且反向進水水質(zhì)穩(wěn)定，有助于濾池進行濾料沖洗工作。但因由配水管網(wǎng)提供水源，調(diào)試進水時會對配水管網(wǎng)運行穩(wěn)定造成影響，應(yīng)選擇夜間用水量較小的時間段進行低流量進水。在水廠輸配水管線均具備進水條件的時候，建議優(yōu)先考慮配水管線反向進水。

廠內(nèi)循環(huán)過程中，在條件允許的情況下建議采用全流程調(diào)試方案，全流程調(diào)試方案可對全廠主要供水構(gòu)筑物進行全面調(diào)試。在無法鋪設(shè)臨時管路的情況下，可考慮在清水池進水堰處增加人孔，采用跨越配水泵房調(diào)試方案，為減少對清水池進水堰結(jié)構(gòu)的影響，在設(shè)計初應(yīng)提前增加人孔。因方案三跨越清水池及配水泵房，調(diào)試期間全廠水量調(diào)蓄能力僅靠集水池調(diào)節(jié)，在遇到全廠停電等突發(fā)狀況會導(dǎo)致工藝段存在溢流風(fēng)險，不建議使用。

水廠因受廠外配水管線未完工的情況制約，采用了正向進水方案+全流程調(diào)試方案的組合。機械攪拌澄清池進水后通過一周的調(diào)試，出水濁度、藻類、細菌均有較大程度的降低，符合進入清水池的條件。廠內(nèi)循環(huán)兩周后水質(zhì)滿足生活飲用水衛(wèi)生標準（GB 5749-2006），在外管線施工完成且沖洗消毒合格后，開啟水廠進水閥門正式配水。

圖6 方案三流程圖