宝鸡市冯家山水厂设计介绍

夏卫红¹，文国栋¹，郭红军²?
（1.中国市政工程西北设计研究院，甘肃兰州 730000；2.宝鸡市城市取水工程指挥部，陕西宝鸡721000）

　　摘要：宝鸡市冯家山水厂是利用比利时政府贷款建成的一座现代化水厂，其设计总规模为16×10⁴m³d，一期设计规模8×10⁴m³/d，目前已处于试运行阶段。本文对该水厂的净水工艺、设计参数、处理设备及自控系统作了详细介绍。
　　关键词：给水厂；工艺流程；净水构筑物；设计参数；设备；自动控制
　　中图分类号：TU991.35
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2000)08-0030-03

　　宝鸡市冯家山水厂的水源为冯家山水库，原水经过两条管径DN1200mm、全长11km的 预应力钢筋混凝土引水管输送至设在凤翔县付家涧附近的净水厂进行净化处理。出厂水经过一条24km长、管径为DN1200mm的薄壁钢套筒管输送至金陵河西，与市区配水管网相连。整个工程由三大部分组成：取水泵站及引水管线、净水厂、输水管线及配水管网。?
　　工程设计供水规模为16×10⁴m³/d，分两期建设，一期和二期各为8.0×10⁴m³/d。取水站及引水管线于1998年2月一次完成，输水管线于1998年4月完成一期工程，净水厂于1998年底进行一期工程试通水，待调试后正式运行。?

　　1 净水厂工程

　　净水厂一期工程利用比利时政府低息贷款，采用世界先进的投加系统和澄清过滤工艺，大部分机械、电气、自动化监控仪表设备从国外引进。
　　整个工程采用了重力流形式，水库水通过引水管 重力流入厂内，经净水厂处理后重力流入城市管网，全部输水、净化、供水系统均不设加压措施，单位水处理能耗较低。?
　　水厂平面布置按生产区与附属生产区分开布置，并考虑了分期建设的要求与今后发展的可能 性。生产构筑物按一、二期对称布置，流程顺畅，水头损失小。厂区来水由于高程所限，为避免滤池及清水池埋深太大，在厂区做了两个平台，分别有上下环形车道。整个厂区绿化面积大，整体上显得美观、大方、简洁。?
　　①源水。通常水库水浊度较低，仅在浑水期或暴雨期浊度会有所提高。此外，水库通常 采用异重流拉沙以减少泥沙淤积，加之本工程从东干渠建闸取水，取水站前约有2.5km的明渠，因而会影响来水的水质。?
　　目前水库水尚未检出藻类，但水库水通常都会含有一定的藻类和浮游生物等，据此工艺采用 脉冲澄清池加气水反冲滤池，对水库水灭藻采用前加氯措施，为保证管网末梢余氯的要求，延长出厂水的消毒时效，采用氯氨消毒。
　　②混合配水井。一期工程采用混合井一座，设有自动细格栅两台，宽度为1000mm，总高度为5610m，栅条间隙为10mm，最大过流量为2116m³/h。在配水堰处投加混凝剂PAM，跌水混合。配水 井前端设有水银液位开关，格栅可根据所设定的时间和液位自动运行，同时设有排水溢流措施。?
　　③脉冲澄清池。由法国得利满公司开发的PULSATOR脉冲澄清池是一种较先进的澄清池，它综合了污泥层絮凝、斜板沉淀以及固体接触、污泥回流等特点。脉冲使污泥保持有规律的悬浮状态，当脉冲所形成的真空被破坏时，所有污泥都被送向顶部，然后在接下来的静止时间里有规律地沉淀。
　　一期工程采用脉冲澄清池两座，单格平面尺寸为36m×30m，处理水量为2116m³/h，上升流速为1.96m/h。每座澄清池装有进口的气动排泥阀16个，DN150mm。?
　　脉冲的形成由真空泵、2个DN250mm的自动放气蝶阀及电极液位开关自动控制。在调试阶段，每池排泥时间间隔为30min，由气动排泥阀来控制污泥的排出，每个排泥阀排泥时间为10s，两个相邻排泥阀排泥时间间隔为20s，以上参数可依据来水的实际情况，通过中控室的微机或在PLC上进行设定。在冬季，原水浊度一般＜10NTU，此时脉冲池可被超越，加入适量PAM，形成微絮凝后直接过滤。在1998年底试运行阶段采用了这种方法，滤后出水浊度控制在1 NTU以下，节省了能源及开支，效果较好。?
　　④滤池。由于得利满公司已在中国许多地方修建了V型滤池，因此其主要特点已为大家熟知。诸如：采用单一均质滤料进行深层过滤，进水均匀，带表面扫洗的气水同步冲洗，滤池的恒水位等速过滤等，在此也同样得到了体现。
　　一、二期工程各建两座滤池，对称布置，两座滤池的中间合建一座反冲洗泵房、鼓风机房、 PLC控制室和变配电室。每座滤池一边3格共6格，平行对称布置在管廊的两侧，每格均可单独运行。进水渠和排水渠布置在管廊的两侧，滤后出水渠和反冲洗气管及水管布置在中间管廊内。
　　单个滤池面积为70m²，有效水深为1.2m，设计滤速为9.6m/h，滤层厚约1.2m，滤料采用均质石英砂：d₁₀＝0.90mm，d₈₀＝1.20mm，K₈₀＝1.33，承托层粒径为4～8mm，厚约50mm。滤池设计周期为24～48h，最大堵塞值为1.2m。
　　滤池采用气水反冲洗，在整个反冲洗过程中，同时用待滤水进行表面扫洗，强度为2.2L/(s·m²)。?
　　在反冲洗第二阶段，即气水联合反冲洗时，仅开一台泵。当进行单独水漂洗时，再开一台泵 ，和原泵并联运行，以避免气水联合反冲时出现跑砂现象，同时又使滤料在漂洗时冲洗得较为干净。出水总渠兼作吸水井，充分利用了空间，其有效容积为190m³，渠后部设有 出水堰，即保证反冲洗时水位恒定，又使水泵处于自灌式启动状态，运行安全可靠。?
　　⑤清水池。滤后水经加氯后，流入两个清水池，每池容积为5000m³，每个池内装有1台压力式液位变送器，根据所设定液位的高低，自动控制两个清水池进水阀门及水厂总进水阀门的开关。
　　⑥加药间。土建按16×10⁴m³/d一次建成，设计采用的投加药剂为PAC和PAM。一般情况下在水厂总进水管阀门井内投加PAC，当短期出现高浊或低温低浊时再适度投加PAM，以保证混凝效果。?
　　PAM的投药设备采用德国ALLDOS生产的双头液压柱塞隔膜泵3台，两用一备，单泵最大投加量 为500 L/h，泵的出水管上装有溶液稀释装置，以降低投加浓度，实现较充分的混合。?
　　溶药池和贮药池上分别装有5台水银开关，5台超声波液位计，可根据液位高低自动控制搅拌 机的开停。?
　　为消除和减少隔膜泵运行时所产生脉冲对投药的影响，在其出口端装有脉冲阻尼器，同时 装有溢流安全阀等设备，以提高整个系统的安全性和精确度。?
　　⑦加氯、加氨系统。加氯系统分为前加氯、后加氯、滤后水和自用水消毒三部分。前加氯 采用按原水流量比例投加，后加氯及消毒采用闭合环路即流量比例与余氯反馈控制投加。?
　　气源由设在氯库中的两组氯瓶提供(一用一备)，每组由4个1 t的氯瓶并联组成，当工作组内 氯气用完时，自动向备用组切换。加氯系统还包括以下安全设备：双探头漏氯报警仪，一套中和装置(包括1个NaOH贮液池，1个冲洗塔，1台NaOH循环泵，1台风机)。当空气中的氯含 量＞1mg/L时，系统声光报警；氯含量＞3mg/L时，启动吸收装置以确保安全。?
　　加氨所用压力水的硬度应＜1(德国度)，否则易使碳酸钙析出，进而会逐渐堵塞水射器喉管 ，使其无法产生足够的真空度而影响氨的投加。所以在加压泵的出水端设有一套ALLDOS生产的软化装置，处理能力为0.8m³/h，软化后水的硬度≯0.2(德国度)，以保证加氨系统长时间安全运行。?

　　2 自动控制及仪表

　　水厂采用了在行业中应用已较成熟的集散系统，上位机工作站负责全厂数据集中监视、分析 与处理，并与公司总调度进行数据交换，供生产调度和管理人员使用。各PLC控制站实现所在工艺区域内的数据采集和控制任务，供操作人员现场监视、操作或过程自动控制使用，先进的自控系统为提高出水水质，增强水厂的运行安全可靠性，以及减轻工人劳动强度等方面提供了有利保证。?
　　本工程设计以集中数据检测、分散就地控制为原则。整个水厂由设在办公楼的中控室进行调 度和管理，中控室设置监控系统和管理系统各一套，监控软件包括两个等级，即直观图形和数据，主要履行以下功能：模拟显示屏；定时动态显示；泵和阀门状态及各模拟量；同时还可显示操作人员所需的模拟量清单；模拟量实时曲线等。管理软件采用EXCEL软件，可以自动生成和打印不同形式的报表，如日报表、月报表等。
　　水厂的操作可采用三种方式：①遥控自动控制；②就地自动操作；③人工现场操作。当 水厂采用自动控制时，除加药间在配制PAC和PAM时需人工操作将药剂倒入溶药池外，其余过程全由微机自动控制，即：①Q_进＝50000～101600m³/d时，水厂两组处理构 筑物全部投入运行。②Q_进＝25400～50800m³/d时，一组运行。③Q_进＜25400m³/d时，水厂总进水阀门自动关闭。
　　本工程从进厂至出厂的主要检测点都设置了精度较高的检测仪表，采集自控所必须的各项水 质参数以及实现水厂所需资料的记录等。?

　　3 结语

　　整个水厂由于采用的主要仪器、仪表设备引进了国外先进产品，为实现生产过程的全自动化 控制打下了基础。虽然引进设备一次性投资高，但在节能降耗、维护保养、人员配备等方面节省了投资。
　　在工艺流程选择上，不仅针对水源水质特点，还着重考虑工艺先进、节省投资、出厂水质 高标准、全厂自动化监控等要求。经与多家外国公司谈判与技术交流，最终采用了自动化投加系统和V型滤池，并在浊度高时使用脉冲澄清池。只要在运行过程中加强自动化监测和控制，水质完全可达国际先进水平。

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收稿日期：2000-05-23