烏魯木齊市石墩子山水廠設(shè)計介紹

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簡介： 烏魯木齊市石墩子山水廠是利用法國政府貸款建成的一座現(xiàn)代化水廠，其設(shè)計總規(guī)模為20×10⁴m³/d，高密度澄清池（DENSADEG）工藝為國內(nèi)首座正式投入運(yùn)行。本文對該水廠的凈水工藝、設(shè)計參數(shù)、處理設(shè)備及自控系統(tǒng)作了詳細(xì)介紹。
關(guān)鍵字：工藝流程 凈水構(gòu)筑物 高密度澄清池

烏魯木齊市石墩子山水廠的水源為烏拉泊水庫，原水予處理后經(jīng)過一條管徑DN1200-DN1400mm、全長7.8km的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管和玻璃鋼管輸送至設(shè)在市區(qū)南郊石墩子山的凈水廠進(jìn)行凈化處理。出廠水經(jīng)過一條14.86km長、管徑為DN1400mm的球墨鑄鐵管和玻璃鋼管輸送至市區(qū)紅山東路929.0高地，與市區(qū)配水管網(wǎng)相連。整個工程由三大部分組成：取水頭部及予處理工程、引水管線、凈水廠。

工程設(shè)計供水規(guī)模為20×104m3/d，取水頭部及予處理工程于2002年6月完成，引水管線于2001年10月完成，凈水廠于2002年9月進(jìn)行試通水，2003年6月調(diào)試后正式運(yùn)行。凈水廠工程利用法國政府低息貸款，采用世界先進(jìn)的投加系統(tǒng)和澄清過濾工藝，大部分機(jī)械、電氣、自動化監(jiān)控儀表設(shè)備從國外引進(jìn)。

整個工程采用了重力流形式，水庫水通過引水管重力流入廠內(nèi)，經(jīng)凈水廠處理后重力流入城市管網(wǎng)，全部輸水、凈化、供水系統(tǒng)均不設(shè)加壓措施，單位水處理能耗較低。

凈水廠位于原石墩子山水廠東側(cè)，占地面積162畝。水廠平面布置按生產(chǎn)區(qū)與附屬生產(chǎn)區(qū)分開布置，并考慮了今后發(fā)展的可能性。生產(chǎn)構(gòu)筑物按單元處理10×104m3能力對稱布置，流程順暢，水頭損失小。整個廠區(qū)綠化面積大，整體上顯得美觀、大方、簡潔。

1、源水。通常水庫水濁度較低，僅在渾水期或暴雨期濁度會有所提高。此外，水庫通常采用異重流拉沙以減少泥沙淤積，本工程擴(kuò)建原取水口。原水特性主要為低溫低濁。PH值：8至8.4； 濁度：低濁度<50NTU（十月到次年五月間）,中間值<200NTU（五月到九月的雨季），峰值在六月低至七月初≤5000NTU，八月份暴雨后的該洪峰值不會持續(xù)七十二個小時。烏拉泊水庫的水溫度為4°C（持續(xù)五至六個月）。運(yùn)行處理過程中必須考慮到混凝和絮凝的困難及速度慢的事實。

目前水庫水尚未檢出藻類，但水庫水通常都會含有一定的藻類和浮游生物等，據(jù)此工藝采用高密度澄清池加氣水反沖濾池，對水庫水滅藻采用前加氯措施，為保證管網(wǎng)末梢余氯的要求，延長出廠水的消毒時效，采用氯消毒。

2、高密度澄清池。由法國得利滿公司開發(fā)的高密度澄清池（DENSADEG）在歐洲已經(jīng)應(yīng)用多年，目前開始進(jìn)入中國市場。由于該池效率高，適用性廣。在烏魯木齊20萬噸/日城市供水項目中，通過與得利滿公司的技術(shù)交流，結(jié)合該項目在原水水質(zhì)狀況，以及考慮到烏魯木齊冬季氣候寒冷，所有構(gòu)筑物必須加蓋房子，因而選用高效的澄清池節(jié)省土建投資是首選，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后，采用了高密度澄清池技術(shù)，它是一種采用斜管沉淀及污泥循環(huán)方式的收速、高速的澄清池，它由三個主要部分組成：反應(yīng)池、預(yù)沉池-濃縮池以及斜管分離池。其工作原理基于以下五個方面：原始概念上的整體化的絮凝反應(yīng)池；推流式反應(yīng)池至沉淀池之間的慢速傳輸；污泥的外部再循環(huán)系統(tǒng)；斜管沉淀機(jī)理。

工程采用高密度澄清池兩個系列，每個系列兩座高密度澄清池合建為一組，中間設(shè)置污泥泵房。單座總面積為161m2，處理水量為2294m3/h，流速為14.20m/h；斜管面積100m2，流速為22.90m/h。反應(yīng)池尺寸6.90x6.90m，水深6.25m；預(yù)沉池-濃縮池尺寸12.70x12.70m，水深4.30m；斜管分離區(qū)尺寸9.47x11.0m，水深0.65m。

在每系列高密池首端混合井處設(shè)有自動細(xì)格柵1臺，寬度為1600mm，總高度為4620m，柵條間隙為6mm，最大過流量為4588m3/h。在配水堰處投加混凝劑PAM，跌水混合，配水井前端設(shè)有水銀液位開關(guān)，格柵可根據(jù)所設(shè)定的時間和液位自動運(yùn)行，同時設(shè)有排水溢流措施。

現(xiàn)場PLC系統(tǒng)接收來自兩個污泥界面探測器及每座高密度澄清池的刮泥力矩開關(guān)的信息，用于控制排泥泵的運(yùn)行及刮泥機(jī)的運(yùn)行?！　“惭b在高密度澄清池下游的兩臺濁度計（每個系列一臺）用于探測澄清水的濁度，并將其信號反饋至混凝反應(yīng)區(qū)的控制PLC系統(tǒng)，以便適時地調(diào)整混凝劑和助凝劑的投加量。

3、濾池。由于國內(nèi)許多地方修建了V型濾池，因此其主要特點已為大家熟知。諸如：采用單一均質(zhì)濾料進(jìn)行深層過濾，進(jìn)水均勻，帶表面掃洗的氣水同步?jīng)_洗，濾池的恒水位等速過濾等，在本工程中也同樣得到了體現(xiàn)。

工程采用V型濾池兩個系列，每個系列四座濾池合建為一組，對稱布置，兩組濾池的中間合建一座反沖洗泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、 PLC控制室和變配電室。每組濾池4座共8格，平行布置，管廊在濾池的北側(cè)，每格均可單獨運(yùn)行。進(jìn)水渠和排水渠布置在濾池的南側(cè)，濾后出水渠和反沖洗氣管及水管布置在管廊內(nèi)。渠后部設(shè)有出水堰，出水通過DN1200管道進(jìn)入反沖洗水池。

單座濾池面積為105m2，有效水深為1.2m，設(shè)計濾速為8.4m/h，濾層厚約1.2m，濾料采用均質(zhì)石英砂：d10＝0.90mm，d80＝1.20mm，K80＝1.33，承托層粒徑為4～8mm，厚約50mm。濾池設(shè)計周期為24～48h，最大堵塞值為1.2m。

濾池采用氣水反沖洗，在整個反沖洗過程中，同時用待濾水進(jìn)行表面掃洗，強(qiáng)度為2.2L/(s·m2)。

在反沖洗第二階段，即氣水聯(lián)合反沖洗時，僅開一臺泵。當(dāng)進(jìn)行單獨水漂洗時，再開一臺泵 ，和原泵并聯(lián)運(yùn)行，以避免氣水聯(lián)合反沖時出現(xiàn)跑砂現(xiàn)象，同時又使濾料在漂洗時沖洗得較為干凈。反沖洗水池充分利用空間，設(shè)于反沖洗泵房、鼓風(fēng)機(jī)房北側(cè)±0.00以下，其有效容積為390m3，池內(nèi)設(shè)有出水堰，既保證反沖洗時水位恒定，又使水泵處于自灌式啟動狀態(tài)，運(yùn)行安全可靠。

4、清水池。濾后水經(jīng)加氯后，流入三座清水池，水池容積為10000m3兩座和20000m3一座，每座池內(nèi)裝有1臺壓力式液位變送器，根據(jù)所設(shè)定液位的高低，自動控制清水池進(jìn)水閥門及水廠總進(jìn)水閥門的開關(guān)。

5、加藥間。設(shè)計采用的投加藥劑為PAC和PAM。凈水廠設(shè)有4處投藥點，因而投藥間設(shè)有4組投藥泵。

具體加藥狀況如下：

a、混合配水構(gòu)筑物投加點：該點投加PAC，投加量按20mg/l計，設(shè)3臺加藥計量泵。原水在冬季屬低溫低濁水，為提高絮凝效果，延長反應(yīng)時間，該投加點冬季改在凈水廠進(jìn)水管流量計井內(nèi)。

b、高密池反應(yīng)區(qū)投加點：該點投加PAM，投加量按1mg/l計，共計4個投藥點，設(shè)5臺柱塞隔膜泵。

c、高密池總出水渠投加點：該點投加PAC，投加量按2mg/l計，共2個投加點，設(shè)3臺加藥計量泵。

d、高密池污泥回流管投加點：為保證出水水質(zhì)達(dá)標(biāo)，在污泥循環(huán)管上增加1個投加點，該點投加PAM，投加量按1mg/l計，共4個投加點，設(shè)5臺柱塞隔膜泵。

PAM的投藥設(shè)備采用德國ALLDOS生產(chǎn)的雙頭液壓柱塞隔膜泵，單泵最大投加量為2000 L/h，泵的出水管上裝有溶液稀釋裝置，以降低投加濃度，實現(xiàn)較充分的混合。溶藥池和貯藥池上分別裝有水銀開關(guān)和超聲波液位計，可根據(jù)液位高低自動控制攪拌機(jī)的開停。

為消除和減少隔膜泵運(yùn)行時所產(chǎn)生脈沖對投藥的影響，在其出口端裝有脈沖阻尼器，同時裝有溢流安全閥等設(shè)備，以提高整個系統(tǒng)的安全性和精確度。

6、加氯系統(tǒng)。加氯系統(tǒng)分為前加氯、后加氯。前加氯采用按原水流量比例投加，后加氯及消毒采用閉合環(huán)路即流量比例與余氯反饋控制投加。水廠共設(shè)6個加氯點：新水廠2個后加氯點；五水廠1個后加氯點，1個前加氯點；六水廠1個后加氯點；新水廠1個前加氯點。在反沖洗泵房內(nèi)設(shè)加氯機(jī)增壓泵8臺，供6個加氯點水射器用。

氣源由設(shè)在氯庫中的兩組氯瓶提供(一用一備)，每組由6個1 t的氯瓶并聯(lián)組成，當(dāng)工作組內(nèi)氯氣用完時，自動向備用組切換。加氯系統(tǒng)還包括以下安全設(shè)備：雙探頭漏氯報警儀，一套中和裝置(包括1個NaOH貯液池，1個沖洗塔，1臺NaOH循環(huán)泵，1臺風(fēng)機(jī))。當(dāng)空氣中的氯含量＞1mg/L時，系統(tǒng)聲光報警；氯含量＞3mg/L時，啟動吸收裝置以確保安全。

水廠采用了在行業(yè)中應(yīng)用已較成熟的集散系統(tǒng)，上位機(jī)工作站負(fù)責(zé)全廠數(shù)據(jù)集中監(jiān)視、分析與處理，并與公司總調(diào)度進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，供生產(chǎn)調(diào)度和管理人員使用。各PLC控制站實現(xiàn)所在工藝區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)，供操作人員現(xiàn)場監(jiān)視、操作或過程自動控制使用，先進(jìn)的自控系統(tǒng)為提高出水水質(zhì)，增強(qiáng)水廠的運(yùn)行安全可靠性，以及減輕工人勞動強(qiáng)度等方面提供了有利保證。

本工程設(shè)計以集中數(shù)據(jù)檢測、分散就地控制為原則。整個水廠由設(shè)在辦公樓的中控室進(jìn)行調(diào)度和管理，中控室設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)各一套，監(jiān)控軟件包括兩個等級，即直觀圖形和數(shù)據(jù)，主要履行以下功能：模擬顯示屏；定時動態(tài)顯示；泵和閥門狀態(tài)及各模擬量；同時還可顯示操作人員所需的模擬量清單；模擬量實時曲線等。管理軟件采用EXCEL軟件，可以自動生成和打印不同形式的報表，如日報表、月報表等。

水廠的操作可采用三種方式：遙控自動控制；就地自動操作；人工現(xiàn)場操作。當(dāng)水廠采用自動控制時，除加藥間在配制PAC和PAM時需人工操作將藥劑倒入溶藥池外，其余過程全由微機(jī)自動控制。

本工程從進(jìn)廠至出廠的主要檢測點都設(shè)置了精度較高的檢測儀表，采集自控所必須的各項水質(zhì)參數(shù)以及實現(xiàn)水廠所需資料的記錄等整個水廠由于采用的主要儀器、儀表設(shè)備引進(jìn)了國外先進(jìn)產(chǎn)品，為實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全自動化控制打下了基礎(chǔ)。雖然引進(jìn)設(shè)備一次性投資高，但在節(jié)能降耗、維護(hù)保養(yǎng)、人員配備等方面節(jié)省了投資。

在工藝流程選擇上，不僅針對水源水質(zhì)特點，還著重考慮工藝先進(jìn)、節(jié)省投資、出廠水質(zhì)高標(biāo)準(zhǔn)、全廠自動化監(jiān)控等要求。經(jīng)與多家外國公司談判與技術(shù)交流，最終采用了高密度澄清池加V型濾池工藝，通過運(yùn)行過程中的實際監(jiān)測，水質(zhì)達(dá)到國際先進(jìn)水平。