勝利油田純化水廠設(shè)計介紹

申請免費試用、咨詢電話：400-8352-114

簡介： 純化水廠采用了微渦混合、小格網(wǎng)絮凝、平流沉淀池、V型濾池、自動加藥/加氯工藝,是一個產(chǎn)水量為10×104m3/d規(guī)模的現(xiàn)代化水廠。本文主要介紹該工程的工藝流程、工藝設(shè)計、自控系統(tǒng)及儀表設(shè)備的選擇。
關(guān)鍵字：給水處理廠 工藝流 工藝設(shè)計 自控系統(tǒng) 儀表設(shè)備

前言

　　勝利油田純化水廠地處黃河下游入?？诘纳綎|省東營市, 水源為黃河水。進入90年代以來,由于黃河中下游地區(qū)不斷加快黃河水資源的開發(fā)利用步伐,水量明顯減少,斷流天數(shù)加長；黃河中、上游工業(yè)污水及生活污水污染日趨嚴重,原水水質(zhì)中有機物、重金屬離子等時有超標、水體異臭、異味的產(chǎn)生給水處理帶來一定的難度。隨著社會的發(fā)展、人民生活水平的不斷提高,對供水水質(zhì)的要求也越來越高, 要求新建純化水廠出廠水質(zhì)必須達到“城市供水行業(yè)2000年技術(shù)進步發(fā)展規(guī)劃”對出水濁度小于1NTU的指標。該水廠投運至今出水濁度小于0.4NTU,完全達到了設(shè)計的技術(shù)指標及參數(shù)，是勝利油田目前自動化程度最高、出廠水質(zhì)最好的現(xiàn)代化水廠。

1. 工程概況

　　純化水廠始建于2000年3月,2001年6月竣工。純化水廠的投產(chǎn)緩解了勝利油田東營西部地區(qū)供水緊張的局面，并使勝利油田黃河南岸的供水系統(tǒng)布局更趨合理。純化水廠設(shè)計規(guī)模為10×104m³/d,采用微渦混合、小格網(wǎng)絮凝、平流沉淀池及V型濾池、自控系統(tǒng)及設(shè)備。本工程還包括10.53kM預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土輸水管道及站外配套電力、通信系統(tǒng)，工程總投資9752萬元。

2. 工藝流程

　　純化水廠工藝流程及監(jiān)測儀表安裝位置見圖1。

1流量計 2液位計 3pH計 4溫度計 5濁度計 6余氯分析儀 7反沖洗流量計 8阻塞顯示器 9 液位傳感器
圖1 工藝流程及監(jiān)測儀表安裝位置

3 工程設(shè)計

3.1 水源

　　純化水廠水源取自純化水庫。純化水庫由引黃打漁張灌區(qū)的二干渠引水,二干渠由打漁張東沉砂池出口洛車李分水閘引出,設(shè)計流量80m3/s,最大通水能力95m3/s。純化水庫引水口距洛車李分水閘約1780m。水庫總庫容3341×104m3,水深10m。

　　 黃河水經(jīng)沉砂池沉砂后進入水庫,水庫出水濁度一般小于30度。在黃河斷流缺水期，原水濁度約在100度左右。原水色度一般小于20度，7～8月份庫底水色度達到26度?；瘜W(xué)需氧量為3.62～40.2mg/L。CL-含量為115～586mg/L?？偟V化度為590.18～1456.63mg/L。原水水溫隨季節(jié)變化為0 ～27°C。pH為8～8.6。春、夏季藻類含量較高時約為(6～70)×104 個/ml。以上數(shù)據(jù)顯示原水有富營養(yǎng)化污染。原水微量重金屬元素總汞、總鎘時有超標，基本屬于飲用水水源三級水水質(zhì)標準。

3. 2 吸水井、原水泵房

3.2.1 吸水井(鋼筋混凝土結(jié)構(gòu))

　　 吸水井設(shè)計流量為Q計=14×104m3/d。設(shè)有1.5m×13.25m(B×H)格柵清污機二臺,皮帶運輸機一臺。進水段尺寸為3.6m×6.0m×11.0m，吸水井部分為半地下承壓鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，尺寸為17.0m×4.5m×5.0m， 吸水井至絮凝沉淀池超越管線上設(shè)DN1200電動調(diào)節(jié)閥1個。

3.2.2 原水泵房

　　水庫高、中水位時原水可自流進入平流沉淀池，當水庫水位為中下、低水位時由泵提升至平流沉淀池。水泵揚程為1～6m。由于水泵揚程低、變幅較大，目前常規(guī)的水泵達不到要求。為此經(jīng)與水泵廠協(xié)商，由廠方將泵轉(zhuǎn)速降低(由n=985降至585、485rp /min)以達到設(shè)計要求。選用RDL600-540B型離心泵三臺，Q=2020m3/h， N=55kW,D=585mm,當H=6.5m時η=82%；RDL500-510B離心泵一臺，Q=1130m3/h， H=6.5m，N=45kW,D=502mm,η=83%；SZ-2真空泵二臺，DX5-5.0-20(5t)電動單梁懸掛起重機一臺。

　　泵房為磚混結(jié)構(gòu)地上泵房，平面尺寸為24.0m×7.8m，H=6.3m。值班、控制、配電、變壓器室為磚混結(jié)構(gòu)，平面尺寸為15.9m×7.8m，H=4.5m。

3.3混合、絮凝、沉淀

3.3.1混合

設(shè)立管式微渦混合裝置二座，每座通過流量5.5×104m3/d,水頭損失為0.7m。該裝置由9組DN300×4200串聯(lián)圓管混合器組成,混合時間為68秒。立管式微渦混合裝置安裝在3.2×2.85、H=5.0的鋼筋混凝土水池中、即絮凝池進口端。

3.3.2 絮凝

　　采用絮凝時間短、絮凝效果好、抗沖擊力強的小孔眼格網(wǎng)絮凝池。設(shè)小孔眼格網(wǎng)絮凝池二座 每座Q規(guī)模=5.5×104m3/d, 可超負荷20%運行。每座平面尺寸為16.55m×10.945m,H=4.80m，平均有效水深3.8m。絮凝池中設(shè)有聚丙烯小孔眼格網(wǎng)，為變速流，絮凝停留時間707秒，絮凝池水頭損失為0.3 m。過渡段采用網(wǎng)箱形式布設(shè)格網(wǎng)。每座絮凝池底部設(shè)穿孔排泥管、12個 DN150氣動蝶閥，由PLC程序自動控制向池兩側(cè)自動排泥。設(shè)9.94m× 2.5m,H=3.70m 排泥閥組間二座。每座絮凝沉淀池來水管線上設(shè)DN900手動蝶閥一個。每座絮凝池進口設(shè)SONO3110(變送器SONO3000)型超聲波流量變送器一臺。

3.3.3沉淀池

　　 設(shè)平流沉淀池二座,每座Q規(guī)模=5.5×104m3/d，可超負荷20%運行。每座沉淀池平面尺寸為16.55m×64.675m,H=4.4m，停留時間為1.5小時。

　　每座沉淀池沉淀區(qū)設(shè)SX-I-16虹吸式自動吸泥機一臺。每座沉淀池集水區(qū)上部設(shè)集水槽 8條, 集水槽上用螺栓固定不銹鋼三角堰。沉淀池出水采用鋼筋混凝土渠道輸送至V型濾池，每座沉淀池出水渠設(shè)閘板控制。

3.4 V型濾池

3.4.1 V型濾池

　　濾池為半地下鋼筋混凝土水池，平面尺寸為25.59m×37.2m(包括管廊),內(nèi)設(shè)六組濾池 (雙格),濾池高4.09m。采用法國得利滿公司的V型濾池和自控系統(tǒng)及專用設(shè)備。

　　每組濾池設(shè)200mm×200mm、400mm×520mm氣動交叉掃洗減流閘板閥各一臺， DN400 氣動反沖洗進水蝶閥、DN600氣動反沖洗排水蝶閥、DN250氣動氣洗蝶閥、DN400氣動濾后出水液位調(diào)節(jié)閥、DN150排空蝶閥、DN40氣動排氣閥各一臺。每組濾池安裝D20濾頭4914 個。設(shè)CI90阻塞顯示器、LT90液位探測器、A11FEB26GD低液位探測器各一臺，濾池運行全自動控制。管廊儀表盤安裝了pH計、濁度儀。操作間儀表盤安裝了濁度儀、余氯分析儀，還安裝了反沖洗流量計和總濾后水流量計二次儀表。濾池采用均質(zhì)石英海砂濾料，濾料層厚度為1.15m,濾料有效粒徑0.90～1.0mm,d10/ d60<1.35,墊層礫石平均粒徑為4～8mm,厚0.05m。

3.4.2 操作間

　　反沖洗泵房內(nèi)安裝三臺ETAR200－250M1離心水泵，每臺流量Q=680 m3/h, H=7m, N=22kW；設(shè)有三臺50DLX-12×3投氯水用增壓泵，每臺流量Q=17 m3/h, H=33m, N=4kW。泵房平面尺寸為9.3m×7.3m, H=3.9m。鼓風(fēng)機房內(nèi)設(shè)有三臺GM50L羅茨鼓風(fēng)機，每臺風(fēng)量Q=2500 m3/h, H=400 mbar, N=45kW；設(shè)有二套10T3NEL 15A無油式壓縮機，每臺流量Q=72.6 m3/h,最大壓力 0.86MPa, N=7.5kW。機房平面尺寸為9.3m×11.24m, H=5.3 m。

3.4.3 工藝設(shè)計主要參數(shù)：

　　 每組濾池過濾面積為90.965 m2 (2×3.5m×12.995m ),總過濾面積為545.79 m2。恒速恒水位過濾，正常濾速7.79m3/m2·h,當一座濾池反沖洗時濾速為7.94 m3/m2·h,強制濾速9.5 m3/m2·h。氣沖洗強度q氣洗＝15.3I/m2·s，沖洗歷時2～4min，水反沖洗強度q水洗＝4.0 I/m2·s，氣水混沖歷時4～6min, 水漂洗4min，水表面掃洗強度q水表洗＝2.0 I/m2·s.沖洗全過程輔以表面掃洗。

3.4.4 過濾及反沖洗控制:

　　V型濾池由一臺公共反沖洗PLC及六個濾池單元PLC控制濾池正常運行。各單元V 型濾池的監(jiān)控和自動化是通過各自PLC、專用儀表、氣動閥等組成的自動控制系統(tǒng)來自動完成恒位、恒載運行。當濾池水位稍有變化時，濾池液位傳感器發(fā)出信號給PLC,PLC接收信號后，與濾池設(shè)定的基準水位相比較。如果信號與基準水位偏差超過2cm時、PLC立即啟動控制單元，開啟電磁閥，打開氣動閥來調(diào)節(jié)濾池出水蝶閥的開啟度，使濾池水位基本維持恒定。

　　安裝在濾板下的阻塞顯示器，可將濾床阻塞程度的信號傳送給濾池單元PLC,PLC接收信號后，與設(shè)定的水頭損失值相比較、顯示出來，用以決定濾池是否要沖洗(或設(shè)定沖洗周期)，并傳送至公共PLC。

　　每一濾池均配有1臺PLC,用作單元濾池恒位、恒載運行控制和測示濾池水頭損失，確定傳送信號；公共沖洗PLC負責(zé)沖洗水泵、鼓風(fēng)機等設(shè)備的監(jiān)控；各單元濾池PLC通過網(wǎng)絡(luò)與公共沖洗PLC相連，公共沖洗PLC通過網(wǎng)絡(luò)與計算機相連。計算機負責(zé)管理，即數(shù)據(jù)顯示、打印、儲存。公共沖洗PLC又與水廠中控室PLC和微機聯(lián)網(wǎng)，故能在中控室內(nèi)對濾池運行實施監(jiān)控。當公共沖洗PLC失靈時，仍能維持正常運行。

　　當一個濾池進行沖洗時，如另一濾池也達到需要沖洗而發(fā)出信號時，則此信號被存入公共沖洗PLC存儲器中，然后按存儲先后，順序進行沖洗。濾池運行反沖洗，由PLC系統(tǒng)自動運行，也可由現(xiàn)場控制。

　　本工程設(shè)置了濾池反沖洗廢水回收系統(tǒng)，反沖洗水自流進入廢水池，經(jīng)泵提升至調(diào)儲池后連續(xù)均勻的將水再回送至沉淀池進行處理。

3.5 清水池

　　清水池為半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),有效容積10000 m3,平面尺寸為32.25m× 56.25m, H=3.3m分二格。有效水深3.0m。每格清水池設(shè)DN1200進水、出水閥、DN1200溢流管各一個，DN200通氣管12個。

3.6 清水泵房、吸水井

3.6.1 吸水井

　　吸水井為半地下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),平面尺寸為4m×26m,H=5.4m。

3.6.2清水泵房

　　清水泵房為半地下鋼筋混凝土磚混結(jié)構(gòu),平面尺寸為9m×43.2m，地下部分H=2m，地上部分H=6.0m。配電室為地上磚混結(jié)構(gòu)，平面尺寸為9.0m×23.0m, H=4.5m, 設(shè)6kV配電室和低壓配電室、變壓器室、控制室、值班室。

　　清水泵房內(nèi)設(shè)離心水泵六臺，其中RDL400-540B離心高壓(6000v)水泵四臺，Q=2020 m3/h、H=55m、N=450kW、η=85%、D=475mm；Omega250-480A離心低壓(380V)水泵二臺， Q=1080 m3/h、H=55m、N=220kW、η=85%、D=438mm,最大時運行三大一小。設(shè)220kW 變頻調(diào)速器二臺，SZ-2真空泵二臺。設(shè)DX3-6.5-20電動單梁懸掛起重機一臺。設(shè)QSD2-20- 0.55潛水泵一臺。

　　清水泵可采用自動或手動控制運行，自動控制由設(shè)置的變頻器按照管網(wǎng)的壓力自動調(diào)整低壓水泵的轉(zhuǎn)速，PLC控制六臺泵的啟動/停止，整個系統(tǒng)采用變頻調(diào)速，PID自適應(yīng)調(diào)節(jié)，PLC邏輯控制方式。

　　在外輸總管線上設(shè)有EC310pH變送器、314－610余氯分析儀、1720D濁度儀。DN1000、 DN500、DN500三條外輸出線上分別設(shè)DN700、DN350、DN350、IFM4100電磁流量計。

主要設(shè)計參數(shù):

　　時變化系數(shù)K時＝1.4, 平均時流量Q平均＝4167 m3/h,最大時流量 Q計＝5833 m3/h,超負荷20%最大時流量Q校核＝6999 m3/h。 3.7藥庫、加藥間

　　藥庫為地面磚混結(jié)構(gòu),平面尺寸為7.2m×11.7m,加藥間平面尺寸為7.2m×15.6m,值班室平面尺寸7.2m×3.9m,H=5.4m。內(nèi)設(shè)Φ1.6m混凝劑溶藥罐一座,3.5m×3.0m×1.3m混凝劑溶液池二座,每座有效容積10.5 m3；設(shè)Φ1.6m助凝劑溶藥罐一座，3.5 m×1.4m×1.3m助凝劑溶液池二座,每座有效容積5.0 m3；設(shè)3.5 m×1.4m×1.3m粉末活性炭溶液池二座,每座有效容積5.0m3。加藥間內(nèi)設(shè)RB96K7P5/7 MAXROYB混凝劑投加隔膜泵三臺，Q=650l/h、 H=1.0Mpa、N=1.1kW,配套變頻器三臺。溶藥罐攪拌器一臺、溶液池攪拌器二臺。助凝劑(加酸)RA96H5P5/E 7 L TS MAXROYA隔膜泵三臺，Q=215L/h、H=1.0Mpa、 N=0.55kW；助凝劑溶藥罐攪拌器一臺、助凝劑溶液池攪拌器二臺。粉末活性炭RA144H5H5/7L KS MAXROYA隔膜泵二臺Q=330L/h、H=1.0Mpa、 N=0.55kW，配套變頻器二臺；粉末活性炭溶液池攪拌器二臺。室外設(shè)ф1400×15000玻璃鋼臥式酸儲罐一臺。

　　設(shè)計參數(shù):

　　混凝劑平均投加量q1平=20mg/L,混凝劑最大投加量q1最大=40mg/L,

　　助凝劑最大投加量q2最大=2mg/L,粉末活性炭最大投加量q3最大=5mg/L。酸的投加量需根據(jù)原水pH值的大小，經(jīng)試驗后確定。

　　混凝劑、助凝劑、粉末活性炭投加由加藥泵變頻器頻率設(shè)定，采用進水流量比例控制方式調(diào)節(jié)加藥量。

　　3.8 氯庫、加氯間

　　3.8.1氯庫

　　氯庫為地面磚混結(jié)構(gòu),氯庫平面尺寸為7.2m×23.4m,H=5.4m ；氯庫可存放1t氯瓶18個，設(shè) DX2-5.0-20電動單梁懸掛起重機一臺。設(shè)2t彈簧天平一臺，設(shè)氯氣泄漏探測器一臺及氯瓶切換設(shè)備。

　　3.8.2加氯間

　　加氯間平面尺寸為7.2m×7.8m, H=5.4m。成套引進ALLDOS生產(chǎn)的GS143-040 M01V01 20 kg/h加氯機三臺，二運一備，預(yù)氯比例投加，濾后消毒為復(fù)合環(huán)控制自動投加，一臺備用自動加氯機預(yù)氯和消毒公共備用。當“泄氯報警”儀檢測到泄氯時，PLC發(fā)出報警，并連鎖關(guān)閉氯氣管線電磁閥。

　　預(yù)加氯點有兩處,當原水中藻類大量繁殖時在立管微渦混合器前加氯;當原水中氨氮超標, 為減少水中三鹵甲烷的產(chǎn)生量,在V型濾池進水口設(shè)有中間加氯點。設(shè)4mX4m泄氯事故池，以備不時之需。

　　3.9 廢水池、調(diào)儲池

　　設(shè)廢水池兩座、總?cè)莘e900m3,接收V型濾池反沖洗廢水及絮凝沉淀池排泥廢水。廢水池內(nèi)設(shè)有兩臺潛水泵，在半小時內(nèi)將廢水池水抽送至調(diào)儲池。設(shè)兩臺小型潛水泵，將部分帶活性污泥的廢水回送至沉淀池回用。

　　調(diào)儲池容積為10000m3, 調(diào)儲池內(nèi)設(shè)兩臺潛水泵連續(xù)將經(jīng)沉淀后的水送至沉淀池進行再處理。

　　3.10 管材的選擇及連接方式

　　3.10.1管材選擇

　　純化水廠站內(nèi)管線規(guī)格較多，DN15～DN1200,總長度約為3kM。由于純化水廠所在地的地下水具有中腐蝕性,主體工藝流程管線除V型濾池管廊內(nèi)管線采用鋼管(外壁采用醇酸瓷漆防腐，內(nèi)壁采用H8701飲用水涂料襯里)外,其余管線全部采用夾砂玻璃鋼管和玻璃鋼管; 加藥、加氯管線及飲用水管線采用PVC塑料管；排水管采用鑄鐵管；至石化總廠輸水管線采用鋼筋混凝土管。

　　3.10.2 連接方式

　　 鋼管采用焊接和法蘭連接； 夾砂玻璃鋼管和玻璃鋼管采用承插、法蘭連接和粘接；PVC 管采用粘接和法蘭連接；排水鑄鐵管采用水泥砂漿連接；承壓鋼筋混凝土管采用承插口橡膠圈連接。 考慮到夾砂玻璃鋼管和玻璃鋼管剛性較差，為防止管線斷裂，在主流程構(gòu)筑物工藝管線之間均設(shè)防震膨脹節(jié)。

4．檢測儀表為了即時控制和檢測水廠生產(chǎn)過程中的參數(shù),在工藝流程中不同的部位安裝了各種檢測儀表,分別安裝了pH分析儀、濁度計、流量計、液位計、液位傳感器、阻塞顯示器、余氯泄漏探測器、余氯分析儀等檢測儀表。檢測儀表均為進口設(shè)備。

5．自控系統(tǒng)

　　純化水廠自控PLC部分包括：原水泵房控制盤CP100、絮凝沉淀池控制盤CP200、V型濾池控制盤CP300、清水泵房控制盤CP400、加氯加藥間控制盤CP500等。自控系統(tǒng)采用分散控制，集中管理，該系統(tǒng)的監(jiān)控操作站設(shè)置在中控室，由一臺監(jiān)控PC機，一臺管理PC 機，打印機等設(shè)備組成。監(jiān)控操作站下轄五臺PLC控制盤：原水控制盤負責(zé)對原水泵房參數(shù)測控；沉淀池控制盤用于控制和檢測絮凝沉淀池有關(guān)設(shè)備;清水泵房控制盤用于控制和檢測清水泵房的有關(guān)設(shè)備；加藥加氯控制盤用于控制和檢測加藥加氯的有關(guān)設(shè)備；濾池控制盤設(shè)置于濾池電氣室，與其下轄的六個控制臺一起實現(xiàn)濾池自動反沖洗。各控制臺與濾池控制盤間采用現(xiàn)場總線進行通訊。所有完成測控任務(wù)的控制盤(內(nèi)含PLC)都互聯(lián)，并通過ETHW (以太網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)于中控室的監(jiān)控操作站的兩臺PC機連接。

　　由于采用了帶有PLC控制盤，PLC可對監(jiān)控參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集和自動控制，各臺PLC 內(nèi)的軟件根據(jù)運行參數(shù)的變化(流量、壓力、濁度或操作員設(shè)定點的改變)而變化或自動操作各臺設(shè)備，通過各臺配有的人－機界面，可以對設(shè)備進行手動控制。

　　現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)可使這一網(wǎng)絡(luò)連接的PLC進行直接通訊，來自水廠各處的信息都可以用于各臺PLC。

　　在中控室，操作員可通過計算機對水廠進行全面監(jiān)測管理，所有信息都及時顯示在屏幕上，可以實時顯示工藝流程畫面，設(shè)備狀態(tài)及運行情況，便于觀察。中控室內(nèi)設(shè)置的數(shù)據(jù)服務(wù)器通過油田綜合信息網(wǎng)可向信息中心等需數(shù)據(jù)的單位提供數(shù)據(jù)服務(wù)。 監(jiān)控操作站主要功能：

　　(1)通過網(wǎng)絡(luò)與各控制盤進行數(shù)據(jù)通訊管理；
　　(2)實時顯示水廠工藝流程畫面、設(shè)備狀態(tài)；
　　(3)可在畫面中進行以下操作：記錄活動清單，非取消報警清單，運行電機清單，

　　模擬值和設(shè)定點清單，模擬值直方圖，按操作員要求打印上述清單和直方圖，自動打印班、日、月報表，實時打印主要活動(報警)、記錄模擬值、打印一千個最近的活動。

　?◇作者通訊處：257026 山東省東營市濟南路236號 勝利石油管理局勘察設(shè)計研究院
　?○電話：(0546)8793456
　?○何桂華 勘察設(shè)計研究院水處理工藝設(shè)計所
　?○劉國華 勘察設(shè)計研究院水處理工藝設(shè)計所
　?○電話：(0546) 8793442
　?○楊肅民 勘察設(shè)計研究院自控通信所
　 ?○E-mail: sjyhegh@mail.slof.com