烏魯木齊市石墩子山水廠設計介紹

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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代化水廠，其設計總規(guī)模為20×10⁴m³/d，高密度澄清池（DENSADEG）工藝為國內首座正式投入運行。本文對該水廠的凈水工藝、設計參數、處理設備及自控系統(tǒng)作了詳細介紹。
關鍵字：工藝流程 凈水構筑物 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，原水予處理后經過一條管徑DN1200-DN1400mm、全長7.8km的預應力鋼筋混凝土管和玻璃鋼管輸送至設在市區(qū)南郊石墩子山的凈水廠進行凈化處理。出廠水經過一條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月進行試通水，2003年6月調試后正式運行。凈水廠工程利用法國政府低息貸款，采用世界先進的投加系統(tǒng)和澄清過濾工藝，大部分機械、電氣、自動化監(jiān)控儀表設備從國外引進。

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，經凈水廠處理后重力流入城市管網，全部輸水、凈化、供水系統(tǒng)均不設加壓措施，單位水處理能耗較低。

凈水廠位于原石墩子山水廠東側，占地面積162畝。水廠平面布置按生產區(qū)與附屬生產區(qū)分開布置，并考慮了今后發(fā)展的可能性。生產構筑物按單元處理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）在歐洲已經應用多年，目前開始進入中國市場。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交流，結合該項目在原水水質狀況，以及考慮到烏魯木齊冬季氣候寒冷，所有構筑物必須加蓋房子，因而選用高效的澄清池節(jié)省土建投資是首選，通過技術經濟比較后，采用了高密度澄清池技術，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：反應池、預沉池-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池；推流式反應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。反應池尺寸6.90x6.90m，水深6.25m；預沉池-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有自動細格柵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，配水井前端設有水銀液位開關，格柵可根據所設定的時間和液位自動運行，同時設有排水溢流措施。

現場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的信息，用于控制排泥泵的運行及刮泥機的運行?！　“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區(qū)的控制PLC系統(tǒng)，以便適時地調整混凝劑和助凝劑的投加量。

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

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、鼓風機房、 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，每格均可單獨運行。進水渠和排水渠布置在濾池的南側，濾后出水渠和反沖洗氣管及水管布置在管廊內。渠后部設有出水堰，出水通過DN1200管道進入反沖洗水池。

單座濾池面積為105m2，有效水深為1.2m，設計濾速為8.4m/h，濾層厚約1.2m，濾料采用均質石英砂：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，同時用待濾水進行表面掃洗，強度為2.2L/(s·m2)。

在反沖洗第二階段，即氣水聯合反沖洗時，僅開一臺泵。當進行單獨水漂洗時，再開一臺泵 ，和原泵并聯運行，以避免氣水聯合反沖時出現跑砂現象，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，設于反沖洗泵房、鼓風機房北側±0.00以下，其有效容積為390m3，池內設有出水堰，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)，運行安全可靠。

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

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

具體加藥狀況如下：

a、混合配水構筑物投加點：該點投加PAC，投加量按20mg/l計，設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，延長反應時間，該投加點冬季改在凈水廠進水管流量計井內。

b、高密池反應區(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：為保證出水水質達標，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5臺柱塞隔膜泵。

PAM的投藥設備采用德國ALLDOS生產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，實現較充分的混合。溶藥池和貯藥池上分別裝有水銀開關和超聲波液位計，可根據液位高低自動控制攪拌機的開停。

為消除和減少隔膜泵運行時所產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。在反沖洗泵房內設加氯機增壓泵8臺，供6個加氯點水射器用。

氣源由設在氯庫中的兩組氯瓶提供(一用一備)，每組由6個1 t的氯瓶并聯組成，當工作組內氯氣用完時，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臺風機)。當空氣中的氯含量＞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)中應用已較成熟的集散系統(tǒng)，上位機工作站負責全廠數據集中監(jiān)視、分析與處理，并與公司總調度進行數據交換，供生產調度和管理人員使用。各PLC控制站實現所在工藝區(qū)域內的數據采集和控制任務，供操作人員現場監(jiān)視、操作或過程自動控制使用，先進的自控系統(tǒng)為提高出水水質，增強水廠的運行安全可靠性，以及減輕工人勞動強度等方面提供了有利保證。

本工程設計以集中數據檢測、分散就地控制為原則。整個水廠由設在辦公樓的中控室進行調度和管理，中控室設置監(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，即直觀圖形和數據，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；人工現場操作。當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，其余過程全由微機自動控制。

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

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