某鋼廠自備工業(yè)水廠設(shè)計

陳冠鋒

（上海華誼工程有限公司,上海200235）

某鋼廠自備工業(yè)水廠設(shè)計

陳冠鋒

（上海華誼工程有限公司,上海200235）

自備工業(yè)水廠總設(shè)計規(guī)模3.8伊104m3/d，分兩期建設(shè)，一期規(guī)模1.9伊104m3/d。凈水工藝流程采用折板絮凝池—斜管沉淀池—V型濾池的常規(guī)處理工藝。簡要介紹了工程主要建、構(gòu)筑物工藝設(shè)計參數(shù)、設(shè)備配置情況等，并對工藝設(shè)計特點及水廠的運行情況進行總結(jié)。

工業(yè)水廠;取水工程;凈水工程;設(shè)計

1 工程概況

該鋼廠產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移搬遷技術(shù)改造項目是按照城市總體發(fā)展規(guī)劃、政府關(guān)于工業(yè)布局調(diào)整的安排及工業(yè)布局調(diào)整的意見進行搬遷，搬遷廠址選在江蘇省江北某市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)。搬遷改造工程建設(shè)規(guī)模：鐵水160萬t/a，鋼200萬t/a，材185萬t/a。主要產(chǎn)品：無縫鋼管115萬t/a，產(chǎn)品規(guī)格為漬32~漬365伊3.5~50mm；棒材70萬t/a，產(chǎn)品規(guī)格為漬45~漬150。工程分兩期進行，自備工業(yè)水廠是其附屬的公輔工程之一。

2 原水水質(zhì)和供水水質(zhì)

2.1 原水水質(zhì)

本工程自備工業(yè)水廠建設(shè)場地位于江蘇省江北某市經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，該區(qū)域臨近長江。工業(yè)用水水源由長江取水，長江該段原水水質(zhì)參數(shù)如下：

pH：6.9耀8.5

懸浮物：臆350 mg/L

全硬度：<150 mg/L（以CaCO3計）

Ca硬度：<100 mg/L（以CaCO3計）

M-堿度：<115 mg/L（以CaCO3計）

氯離子：<40 mg/L（以Cl原計）

硫酸離子：<50 mg/L（以SO42原計）

全鐵：2 mg/L（以Fe計）

可溶性SiO2：6 mg/L（SiO2計）

電導(dǎo)率：<300滋S/cm

2.2 供水水質(zhì)

本工程自備工業(yè)水廠供水主要用于廠區(qū)內(nèi)各凈循環(huán)水處理站的補水、除鹽水站的原水、部分工藝設(shè)備用水等，供水水質(zhì)參數(shù)如下：

pH：7耀8

懸浮物：<5 mg/L

全硬度：<150 mg/L（以CaCO3計）

Ca硬度：<100 mg/L（以CaCO3計）

M-堿度：<110 mg/L（以CaCO3計）

氯離子：<40 mg/L（以Cl原計）

硫酸離子：<50 mg/L（以SO42原計）

全鐵：臆1 mg/L（以Fe計）

可溶性SiO2：<6 mg/L（SiO2計）

電導(dǎo)率：<300滋S/cm

蒸發(fā)殘渣（溶解）:<300 mg/L

管網(wǎng)供水壓力：0.3 MPa

3 工程技術(shù)方案

3.1 取水工程[1]

3.1.1 取水頭部

取水頭部按5伊104m3/d設(shè)計，由于本工程取水量較小，同時為降低工程造價及便于施工，采用喇叭管取水頭部，并由鋼管樁支撐并固定在河床上。在取水頭部水面設(shè)置浮標(biāo)防護區(qū)域及航標(biāo)信號燈以確保取水頭部維護和航道安全。

3.1.2 自流取水管

自流取水管按5伊104m3/d設(shè)計，采用兩根DN700的自流引水鋼管，進水流速為0.75 m/s，取水頭部至取水泵房的長度約500 m，為減少自流管內(nèi)沉積泥沙，引水管道設(shè)置0.001的坡度。在取水管管端設(shè)置閥門，利用水位差進行重力沖洗。

3.1.3 取水泵房

本工程采用河床式取水，取水泵房與集水井合建，泵房平面形狀為圓形，內(nèi)徑D=16 m，該種形式受力條件較好，當(dāng)泵房深度較大時，土建造價比矩形泵房經(jīng)濟。

泵房地面層標(biāo)高根據(jù)設(shè)計最高水位等參數(shù)確定高出室外地坪3.4 m，取水泵房地面層上設(shè)有配電室及吊車間。泵房井筒集水井底標(biāo)高低于室外地坪8.1 m，水泵安裝層底標(biāo)高低于室外地坪7.1 m,取水泵房內(nèi)共設(shè)置有4臺水泵機組位，一期設(shè)置3臺電動臥式離心泵，水泵流量：700 m3/h，揚程：26 m。

3.2 原水輸水工程

原水管道的總輸水量為5伊104m3/d，原水供往兩個方向，一路供向本工程自備工業(yè)水廠，供水量為3.8伊104m3/d，采用兩根管徑為DN500焊接鋼管，沿廠區(qū)內(nèi)道路往北敷設(shè)至凈水構(gòu)筑物處。另外一路供往鋼廠西側(cè)新建的焦化廠，供水量為1.2伊104m3/d，采用兩根管徑為DN350焊接鋼管，沿廠區(qū)內(nèi)道路往西敷設(shè)至與焦化廠的原水管道交接點處。

3.3 凈水工程[2]

自備工業(yè)水廠設(shè)計規(guī)模按3.8伊104m3/d設(shè)計，分兩期建設(shè)，每期1.9伊104m3/d，預(yù)留二期用地。

3.3.1 廠址

本工程位于鋼廠廠區(qū)的東南側(cè)，距離長江較近，廠址布局合理；有良好的工程地質(zhì)條件，地勢平坦，交通便利，便于施工及今后的運行和維護。

3.3.2 凈水工藝流程

根據(jù)本工程的原水水質(zhì)及主要設(shè)施的用水水質(zhì)要求，同時結(jié)合技術(shù)成熟、工藝先進、運行可靠、管理方便的原則確定本工程凈水工藝流程，最終采用折板絮凝池—斜管沉淀池—V型濾池的常規(guī)處理工藝。

3.3.3 平面布置

凈水構(gòu)筑物總體布置原則按工藝流程一字型對稱布置，水流順暢，水頭損失小。加藥間設(shè)置在絮凝沉淀池附近以減少加藥管道的長度。沉淀及過濾排泥池，污泥濃縮池設(shè)置在污泥脫水機房周邊。整個廠區(qū)內(nèi)道路設(shè)計合理，在主要凈水構(gòu)筑物附近都有道路到達(dá)，同時為滿足消防要求和避免施工的影響，在建筑物之間留有合理的防火間距。

3.3.4 凈水構(gòu)（建）筑物

3.3.4.1 折板絮凝池

折板絮凝池一期二期各一座，每座設(shè)計流量為1.9伊104m3/d，單座平面尺寸為12伊5.95 m，內(nèi)分為2格，絮凝池深為5.35 m，絮凝時間20 min，絮凝池采用斜角為45毅斗式集中排泥，排泥管采用DN150的穿孔無縫鋼管并配合手動排泥閥進行定期排泥。

3.3.4.2 斜管沉淀池

斜管沉淀池平面尺寸為12伊12.9 m，斜管沉淀區(qū)液面負(fù)荷5.7 m3/m2.h,采用正六邊形乙丙共聚蜂窩斜管，斜管斜長1m，傾角60毅，內(nèi)徑30 mm，清水區(qū)配水高度為1.25 m。沉淀池進水采用穿孔花墻均勻配水，進水孔口流速為0.1 m/s，出水采用穿孔集水槽。沉淀池排泥采用多斗重力排泥并配合電動排泥閥進行定期排泥。

3.3.4.3 V型濾池

V型濾池每座處理水量1.9伊104m3/d，一期二期各設(shè)置一座，單座平面尺寸為20伊15 m（包括出水管廊及鼓風(fēng)機房），每座V型濾池內(nèi)分4格，每格凈尺寸：6.78伊4.38 m，每格濾池凈面積為：23 m2，設(shè)計濾速：8.6 m/h。濾池沖洗方式為先氣沖，時間4min，單獨氣沖強度為15 L/s.m2；再氣/水同時反沖，時間4min，氣水同時沖洗時氣沖強度為15 L/s.m2，水沖強度為4 L/s.m2；最后為水沖，時間為2 min，單獨水沖強度為4 L/s.m2。在反沖洗全過程伴有表面掃洗，表面掃洗強度為2 L/s.m2。濾池濾料采用石英砂均質(zhì)濾料，有效粒徑0.95 mm，不均勻系數(shù)1.2，濾料層厚度為1 m，承托層采用粗石英砂，粒徑為2 mm，承托層厚度為0.1 m。

3.3.4.4 清水池

共設(shè)置2座清水池，一期二期各設(shè)置一座，單座清水池平面尺寸60伊32.5 m，清水池有效水深為3.85 m，內(nèi)分兩格，主要用于儲存調(diào)節(jié)容積、消防用水量等。

3.3.4.5 吸水井

在清水池與給水泵房之間設(shè)置吸水井一座，平面尺寸20伊3 m，井深4.5 m。

3.3.4.6 生產(chǎn)-消防給水泵房

生產(chǎn)-消防給水泵房土建按照3.8伊104m3/d規(guī)模一次建成，平面尺寸為24伊7.5 m，地面以下深度為2.3 m，地面以上高度為5.8 m。泵房內(nèi)共設(shè)置有5臺水泵機組位，其中4臺電泵，一臺柴油機泵。一期共設(shè)置3臺電動臥式離心泵及一臺柴油機泵。水泵流量：684 m3/h，揚程：43 m。電動臥式離心泵采用變頻控制以適應(yīng)用水量變化，穩(wěn)定供水壓力，節(jié)省電耗。

3.3.4.7 加藥間

加藥間內(nèi)設(shè)有堿式氯化鋁（PAC）投加系統(tǒng)，聚丙烯酰胺（PAM）投加系統(tǒng)各一套。

（1）PAC絮凝劑投加系統(tǒng)

PAC的投加量按照15 mg/L設(shè)計，采用粉劑包裝固體溶解后進行投加。加藥裝置配有2 m3溶藥罐1個，并在罐頂設(shè)有攪拌機，溶解后的藥劑進入設(shè)置在裝置底部容積為5 m3的貯藥罐內(nèi)。加藥泵采用隔膜計量泵共3臺，2用1備，單泵流量：200 L/h，揚程：45 m。

（2）PAM助凝劑投加系統(tǒng)

PAM的投加量按照0.5 mg/L設(shè)計，采用粉劑包裝固體溶解后進行投加。加藥裝置配有2 m3溶藥罐1個，并在罐頂設(shè)有攪拌機，溶解后的藥劑進入設(shè)置在裝置底部容積為5 m3的貯藥罐內(nèi)。加藥泵采用隔膜計量泵共3臺，2用1備，單泵流量：200 L/h，揚程：45 m。

3.3.4.8 污泥處理及排泥水回收

（1）排泥池及排水池

為對沉淀池的排泥水及V型濾池的反沖洗廢水進行收集和調(diào)節(jié)，本工程設(shè)置有排泥池及排水池各一座，排泥池平面尺寸為6伊6 m，池深4.5 m；排水池平面尺寸為6伊10 m，池深4.5 m；在兩池中均設(shè)有攪拌機以均勻水質(zhì)。排泥池中設(shè)置有兩臺潛污泵將排泥池中污泥送污泥濃縮池處理，排水池中設(shè)置有兩臺潛污泵將排水池中水送至絮凝沉淀池進水管管道混合器前再進行處理。

（2）污泥濃縮池

為提高污泥濃度，縮小污泥體積，減少后續(xù)設(shè)備的處理能力，本工程設(shè)置2座重力式污泥濃縮池，一、二期各一座。濃縮池內(nèi)徑8 m，有效水深3.6 m。濃縮池內(nèi)設(shè)置一套中心傳動污泥濃縮機。濃縮池底部排泥通過設(shè)置在排泥管上的電動閥門定期自動排至泥漿池。

（3）泥漿池

泥漿池主要用來收集污泥濃縮池出泥，平面尺寸5伊3.5 m，池深4 m；在泥漿池一側(cè)設(shè)置有二臺污泥供料泵（一用一備）并預(yù)留二期一臺供料泵的安裝位置，污泥供料泵負(fù)責(zé)將泥漿池中泥漿送板框壓濾機進行脫水。泥漿泵型式采用氣動隔膜泵，流量：18 m3/h，揚程：50 m。

（4）污泥脫水間

污泥脫水間土建一次建成，平面尺寸10伊10m，分二層，一層為污泥裝車車間，二層為板框壓濾機車間，二層樓面標(biāo)高5.5 m。二層安裝有2臺板框壓濾機，單臺過濾面積80 m2。

4 運行中存在的問題

(1)取水泵站水泵設(shè)置問題

取水泵站內(nèi)一期共配置有3臺型號規(guī)格相同的取水泵（二用一備），同時預(yù)留二期取水泵安裝位置。出于為節(jié)約取水泵房占地及節(jié)省投資考慮而未采用大小泵結(jié)合或采用變頻泵的設(shè)計方式，在實際運行過程中（尤其是鋼廠投產(chǎn)初期），經(jīng)常出現(xiàn)取水泵站的大泵難以適應(yīng)供水泵站初期供水量偏小的工況，只能采用間歇啟停取水泵的取水方式來進行調(diào)節(jié)。

(2)斜管沉淀池集水槽安裝問題

本工程斜管沉淀池出水采用固定式穿孔矩形集水槽，在使用的過程中由于各方面原因（施工精度未達(dá)到要求或池體沉降傾斜等）集水槽出現(xiàn)了一定程度的傾斜，導(dǎo)致沉淀池在出水過程中出現(xiàn)部分集水槽的集水孔能集水，而部分集水孔無法集水的現(xiàn)象發(fā)生，影響了沉淀池的出水均勻性及出水水質(zhì)。建議針對此現(xiàn)象可以采用可調(diào)式集水槽通過調(diào)整堰板高度來解決。

5 結(jié)論

自備工業(yè)水廠投產(chǎn)正常運行兩年多來，出水水質(zhì)穩(wěn)定，能夠滿足全廠工業(yè)用水水質(zhì)及水量方面的需求，為鋼廠的正常運行提供了有力保障。

[1]嚴(yán)煦世,范瑾初.給水工程[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,1999.186-229.

[2]上海市政工程設(shè)計研究院.給水排水設(shè)計手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2004.431-435.

Design of a Self-supp ly Industrial W ater Plant at a Steelmaking W orks

CHEN Guanfeng
(Shanghai Huayi Engineering Company Limited,Shanghai 200235,China)

The self-supply industrial water plant had a total designed capacity of 3.8伊104m3/d,which was constructed in two stages with the scale of the first stage being 1.9伊104m3/d.The water purification process adopted the conventional treatment process of folded plate flocculator—inclined-tube settling tank—V filters.The process design parameters of the major constructions and buildings and equipment configuration of the project are briefly intro原duced and the design features and operation status of the water plant are summarized.

industrial water plant;water intake project;water purification project;design

TF081

B

1006-6764（2014）04-0050-03

2013-12-11

陳冠鋒（1982-），男，工程師，大學(xué)本科學(xué)歷，注冊公用設(shè)備工程師（給水排水），現(xiàn)從事工業(yè)及民用方面給排水設(shè)計工作。