烏魯木齊市石墩子山水廠設(shè)計(jì)介紹

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簡(jiǎn)介： 烏魯木齊市石墩子山水廠是利用法國(guó)政府貸款建成的一座現(xiàn)代化水廠，其設(shè)計(jì)總規(guī)模為20×10⁴m³/d，高密度澄清池（DENSADEG）工藝為國(guó)內(nèi)首座正式投入運(yùn)行。本文對(duì)該水廠的凈水工藝、設(shè)計(jì)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(kù)，原水予處理后經(jīng)過(guò)一條管徑DN1200-DN1400mm、全長(zhǎng)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(guò)一條14.86km長(zhǎng)、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(gè)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(jì)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(guó)政府低息貸款，采用世界先進(jìn)的投加系統(tǒng)和澄清過(guò)濾工藝，大部分機(jī)械、電氣、自動(dòng)化監(jiān)控儀表設(shè)備從國(guó)外引進(jìn)。

整個(gè)工程采用了重力流形式，水庫(kù)水通過(guò)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(duì)稱布置，流程順暢，水頭損失小。整個(gè)廠區(qū)綠化面積大，整體上顯得美觀、大方、簡(jiǎn)潔。

1、源水。通常水庫(kù)水濁度較低，僅在渾水期或暴雨期濁度會(huì)有所提高。此外，水庫(kù)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(huì)持續(xù)七十二個(gè)小時(shí)。烏拉泊水庫(kù)的水溫度為4°C（持續(xù)五至六個(gè)月）。運(yùn)行處理過(guò)程中必須考慮到混凝和絮凝的困難及速度慢的事實(shí)。

目前水庫(kù)水尚未檢出藻類，但水庫(kù)水通常都會(huì)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(duì)水庫(kù)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(zhǎng)出廠水的消毒時(shí)效，采用氯消毒。

2、高密度澄清池。由法國(guó)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(guó)市場(chǎng)。由于該池效率高，適用性廣。在烏魯木齊20萬(wàn)噸/日城市供水項(xiàng)目中，通過(guò)與得利滿公司的技術(shù)交流，結(jié)合該項(xiàng)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(guò)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(gè)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(gè)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(gè)系列，每個(gè)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(dòng)細(xì)格柵1臺(tái)，寬度為1600mm，總高度為4620m，柵條間隙為6mm，最大過(guò)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(shí)間和液位自動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)設(shè)有排水溢流措施。

現(xiàn)場(chǎng)PLC系統(tǒng)接收來(lái)自兩個(gè)污泥界面探測(cè)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(tái)濁度計(jì)（每個(gè)系列一臺(tái)）用于探測(cè)澄清水的濁度，并將其信號(hào)反饋至混凝反應(yīng)區(qū)的控制PLC系統(tǒng)，以便適時(shí)地調(diào)整混凝劑和助凝劑的投加量。

3、濾池。由于國(guó)內(nèi)許多地方修建了V型濾池，因此其主要特點(diǎn)已為大家熟知。諸如：采用單一均質(zhì)濾料進(jìn)行深層過(guò)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(guò)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(gè)系列，每個(gè)系列四座濾池合建為一組，對(duì)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(dú)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(guò)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(jì)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(jì)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(gè)反沖洗過(guò)程中，同時(shí)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(shí)，僅開一臺(tái)泵。當(dāng)進(jìn)行單獨(dú)水漂洗時(shí)，再開一臺(tái)泵 ，和原泵并聯(lián)運(yùn)行，以避免氣水聯(lián)合反沖時(shí)出現(xiàn)跑砂現(xiàn)象，同時(shí)又使濾料在漂洗時(shí)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(shí)水位恒定，又使水泵處于自灌式啟動(dòng)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(tái)壓力式液位變送器，根據(jù)所設(shè)定液位的高低，自動(dòng)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(jì)采用的投加藥劑為PAC和PAM。凈水廠設(shè)有4處投藥點(diǎn)，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(diǎn)：該點(diǎn)投加PAC，投加量按20mg/l計(jì)，設(shè)3臺(tái)加藥計(jì)量泵。原水在冬季屬低溫低濁水，為提高絮凝效果，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，該投加點(diǎn)冬季改在凈水廠進(jìn)水管流量計(jì)井內(nèi)。

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

c、高密池總出水渠投加點(diǎn)：該點(diǎn)投加PAC，投加量按2mg/l計(jì)，共2個(gè)投加點(diǎn)，設(shè)3臺(tái)加藥計(jì)量泵。

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

PAM的投藥設(shè)備采用德國(guó)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(shí)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(jì)，可根據(jù)液位高低自動(dòng)控制攪拌機(jī)的開停。

為消除和減少隔膜泵運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生脈沖對(duì)投藥的影響，在其出口端裝有脈沖阻尼器，同時(shí)裝有溢流安全閥等設(shè)備，以提高整個(gè)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(gè)加氯點(diǎn)：新水廠2個(gè)后加氯點(diǎn)；五水廠1個(gè)后加氯點(diǎn)，1個(gè)前加氯點(diǎn)；六水廠1個(gè)后加氯點(diǎn)；新水廠1個(gè)前加氯點(diǎn)。在反沖洗泵房?jī)?nèi)設(shè)加氯機(jī)增壓泵8臺(tái)，供6個(gè)加氯點(diǎn)水射器用。

氣源由設(shè)在氯庫(kù)中的兩組氯瓶提供(一用一備)，每組由6個(gè)1 t的氯瓶并聯(lián)組成，當(dāng)工作組內(nèi)氯氣用完時(shí)，自動(dòng)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(bào)警儀，一套中和裝置(包括1個(gè)NaOH貯液池，1個(gè)沖洗塔，1臺(tái)NaOH循環(huán)泵，1臺(tái)風(fēng)機(jī))。當(dāng)空氣中的氯含量＞1mg/L時(shí)，系統(tǒng)聲光報(bào)警；氯含量＞3mg/L時(shí)，啟動(dòng)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(shí)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(chǎng)監(jiān)視、操作或過(guò)程自動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度等方面提供了有利保證。

本工程設(shè)計(jì)以集中數(shù)據(jù)檢測(cè)、分散就地控制為原則。整個(gè)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(gè)等級(jí)，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(shí)動(dòng)態(tài)顯示；泵和閥門狀態(tài)及各模擬量；同時(shí)還可顯示操作人員所需的模擬量清單；模擬量實(shí)時(shí)曲線等。管理軟件采用EXCEL軟件，可以自動(dòng)生成和打印不同形式的報(bào)表，如日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表等。

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

本工程從進(jìn)廠至出廠的主要檢測(cè)點(diǎn)都設(shè)置了精度較高的檢測(cè)儀表，采集自控所必須的各項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)水廠所需資料的記錄等整個(gè)水廠由于采用的主要儀器、儀表設(shè)備引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的全自動(dòng)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(duì)水源水質(zhì)特點(diǎn)，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(dòng)化監(jiān)控等要求。經(jīng)與多家外國(guó)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(guò)運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際監(jiān)測(cè)，水質(zhì)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。