集約布置技術(shù)在某水廠擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

陳艷麗

（上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院（集團(tuán)）有限公司，上海市 200092）

1 工程背景

某水廠建于1987年，為了滿足地區(qū)水量發(fā)展需要?dú)v經(jīng)了多次改擴(kuò)建，目前保留了2條6萬m3/d總計(jì)12萬m3/d規(guī)模的常規(guī)處理生產(chǎn)線，常規(guī)處理工藝為機(jī)械加速澄清池+快濾池+清水池+二級(jí)泵房，該2條生產(chǎn)線位于廠區(qū)南側(cè)，北側(cè)分別為水廠辦公樓、機(jī)修、倉庫、車庫、食堂和加藥間等設(shè)施。

水廠現(xiàn)狀占地63.5畝，本次在水廠南側(cè)新征用地18.1畝，擴(kuò)建工程內(nèi)容為8萬m3/d規(guī)模常規(guī)處理、20萬m3/d規(guī)模排泥水處理系統(tǒng)，其中新建的綜合加藥間和二級(jí)泵房為20萬m3/d規(guī)模，同步預(yù)留將來深度處理工程接口。

按照通常做法，上述擴(kuò)建工程內(nèi)容無法在18.1畝地塊完成，本著節(jié)能、環(huán)保、減少投資、充分挖潛改造的原則[1]，盡量利用現(xiàn)有設(shè)施，綜合評(píng)價(jià)、比較后，保留并利用的現(xiàn)有設(shè)施有：水廠辦公樓、2條生產(chǎn)線的凈水處理構(gòu)筑物（澄清池、快濾池、清水池）；拆除不能滿足生產(chǎn)需要的加藥間、二級(jí)泵房?，F(xiàn)狀加藥間面積較小，沒有條件再增加擴(kuò)建8萬m3/d的加藥設(shè)備，更無法增加新的藥劑品種，而且，現(xiàn)有設(shè)備陳舊、簡陋，也需要改造；老二級(jí)泵房12萬m3/d要擴(kuò)建為20萬m3/d規(guī)模，不僅改造工程量大，也對(duì)正常生產(chǎn)運(yùn)行影響較大，另外，由于其位于現(xiàn)有和擴(kuò)建工藝之間，帶來處理工藝流程很不順暢，而且，將來深度處理擴(kuò)建時(shí)連通施工困難較大、工藝流程也不順暢。

2 總體布局思路

由于原水是從水廠西側(cè)接入，出廠清水向水廠東側(cè)、南側(cè)接出，現(xiàn)狀2條生產(chǎn)線也是自西向東布置，位于廠區(qū)南部，北部為加藥間、辦公樓等附屬設(shè)施，總占地63.5畝，其用地指標(biāo)為0.35m2/m3/d-1，然而新征用地僅18.1畝，用于擴(kuò)建8萬m3/d常規(guī)處理和新建20萬m3/d排泥水處理，用地遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還要保證12萬m3/d現(xiàn)狀生產(chǎn)線正常運(yùn)行，所以，必須另辟它徑！經(jīng)過多方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較，抓住用地緊張的關(guān)鍵點(diǎn)，從集約化布置入手，通過挖潛、改造、整合，力爭用最小的占地解決面臨的問題。

3 集約布置設(shè)施設(shè)計(jì)[1-3]

上述集約化布置（合建）的處理構(gòu)筑物內(nèi)容和主要設(shè)計(jì)參數(shù)分別為：

（1）將絮凝、平流沉淀池與清水池疊建，既采用了運(yùn)行穩(wěn)定、出水效果好的平流沉淀池之優(yōu)點(diǎn)，也避免了其占地大的缺點(diǎn)，同時(shí)解決了現(xiàn)狀水廠清水池調(diào)節(jié)容量過小的問題，原調(diào)節(jié)量6.67%，擴(kuò)建（疊建）后達(dá)到了10.25%。

絮凝、沉淀池設(shè)計(jì)規(guī)模為8萬m3/d，共設(shè)1座。絮凝池折板采用不銹鋼折板，排泥采用斗式排泥，絮凝時(shí)間約為23 min，分為3個(gè)區(qū)。平流沉淀池水平流速12 mm/s，沉淀時(shí)間150 min，有效水深3.4 m，沉淀池采用穿孔墻配水，出水采用24 m長指型槽集水，排泥采用機(jī)械虹吸式排泥。清水池疊建于絮凝沉淀池之下，有效容積約12 500 m3，有效水深3.6 m，加上現(xiàn)狀清水池8 000 m3，共計(jì)總有效容積約 20 500 m3，約為水廠 20萬 m3/d供水規(guī)模10.25%。

（2）將擴(kuò)建的8萬m3/d砂濾池與20萬m3/d二級(jí)泵房及變配電設(shè)施合建為一幢，節(jié)省了部分占地。

a.砂濾池：設(shè)計(jì)規(guī)模8萬m3/d，采用均質(zhì)濾料濾池，共分成6格，單格池面積約69.68 m2，單排布置，濾速8.4m/h，濾床厚1.20m，濾料采用均質(zhì)石英砂，d10取0.9mm，k80≤1.40。濾池期終水頭損失2.0m。采用氣水反沖沖洗方式，氣沖強(qiáng)度為55 m3/m2·h，氣水沖時(shí)水沖強(qiáng)度為7.5 m3/m2·h，單水沖強(qiáng)度為15.0 m3/m2·h，表面掃洗強(qiáng)度為 7.8 m3/m2·h；

b.吸水井和二級(jí)泵房：設(shè)計(jì)規(guī)模20萬m3/d，內(nèi)設(shè)5臺(tái)水泵泵位，3臺(tái)大泵、2臺(tái)小泵，其中大泵單臺(tái)流量為4 000~4 500 m3/h，小泵單臺(tái)流量為3 000~3 600 m3/h，水泵揚(yáng)程均為35 m，其中2臺(tái)大泵擬考慮采用變頻機(jī)組，以更好適應(yīng)管網(wǎng)水量水壓變化。

（3）將排泥水收集、調(diào)節(jié)、濃縮、脫水等系統(tǒng)全部集約化合建于一體（即排泥水綜合構(gòu)筑物），最大程度的節(jié)約了用地，見圖1：回用水池收集池、排泥水調(diào)節(jié)池、、脫水前的平衡池及泥水提升泵房布置在地下層，上次分別布置濃縮池、脫水車間、泥餅間及加藥間、配電間等。

圖1 排泥水綜合構(gòu)筑物

a.回用水池：考慮僅接收單格濾池的初濾水，設(shè)1格容積約280 m3，內(nèi)設(shè)2臺(tái)潛水泵將初濾水提升至沉淀池前的原水管道。

b.排泥水調(diào)節(jié)池：接收來自新建絮凝沉淀池和現(xiàn)狀澄清池排泥，現(xiàn)狀澄清池每天排泥量約300 m3/d，新建絮凝沉淀池約1 680 m3/d，約2~3 h，則排泥量約840~560m3/h。調(diào)節(jié)池容積約1 750m3，分2格，共設(shè)4臺(tái)潛水提升泵。

c.濃縮池：采用斜板重力濃縮池，共設(shè)置2座，單座直徑為11 m，池深約8.6 m。85%保證率的濃縮池固體負(fù)荷約為60 kgTDS/m2·d。原水懸浮固體含量濃縮池上部設(shè)置斜板，底部設(shè)置中心傳動(dòng)刮泥機(jī)，刮泥機(jī)的刮壁帶有攪拌柵條，以通過慢速攪拌提高濃縮效果。濃縮池底部濃縮排泥水含固率3%。濃縮池的上清液達(dá)標(biāo)排放。

d.平衡池：共2座，每座平面尺寸7.55 m×7.6 m，深度約3.5 m，有效容量約200 m3。

e.脫水機(jī)房：平面尺寸約20 m×26.0 m，設(shè)離心脫水機(jī)3臺(tái)，PAM儲(chǔ)存、制備及加注設(shè)備1套，污泥庫1處，配電間、輔助用房和控制間各1處。排泥水進(jìn)入脫水機(jī)之前投加PAM，PAM投加率2~4 kg/TDS·T。

（4）將現(xiàn)狀零散的倉庫、機(jī)修等幾幢小建筑物拆除，騰出地塊用于新建一幢二層附屬用房（包含拆除功能用房）和排泥水系統(tǒng)的綜合污泥處理車間。

由此，在完成現(xiàn)狀設(shè)施的集約化整合、改造同時(shí)，布置了擴(kuò)建8萬m3/d常規(guī)處理和20萬m3/d排泥水系統(tǒng)設(shè)施，也同步完成了遠(yuǎn)期深度處理擴(kuò)建的接口、預(yù)留了預(yù)處理和配水井用地。

4 主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

如前所述，主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)歸納為：

（1）抓住并解決主要矛盾

本案例中的主要矛盾是用地緊張，常規(guī)思路無法完成，解決用地問題成為必須首先解決之重，通過分析、比較，確定了合理利用和拆除的原有構(gòu)（建）筑物，為擴(kuò)建工程騰出了部分用地。

（2）最大化的集約布置

盡管有新征用地、騰出了部分用地，其總可用地約28畝，但仍然無法完成常規(guī)布置，通過綜合比較，采用了最大程度的集約化設(shè)計(jì)：將沉淀池和清水池疊建、將排泥水系統(tǒng)整合成排泥水綜合構(gòu)筑物合建于一體、將砂濾池與二級(jí)泵房合建，使擴(kuò)建工程得以完成，擴(kuò)建部分用地指標(biāo)僅0.23 m2/（m3·d），使擴(kuò)建完成后的20萬m3/d水廠用地指標(biāo)為0.272 m2/（m3·d），低于《城市給水工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》建標(biāo)120-2009指標(biāo)0.35 m2/（m3·d）和《上海市基礎(chǔ)設(shè)施用地指標(biāo)》（滬建交聯(lián)【2007】548號(hào)）指標(biāo)0.34 m2/（m3·d）。

總圖布置見圖2。

圖2 總圖布置

4 結(jié)語

（1）針對(duì)同一原水、同一清水池、同一供水泵房的第3條生產(chǎn)線擴(kuò)建工程，合理設(shè)計(jì)了工藝流程和構(gòu)筑物選型，在完成擴(kuò)建工程的同時(shí)，也提高了清水池的調(diào)節(jié)量，并對(duì)原有構(gòu)筑物進(jìn)行評(píng)價(jià)后，合理進(jìn)行了利用、拆除，也同步完成了遠(yuǎn)期擴(kuò)建深度處理的預(yù)留接口。

（2）應(yīng)用疊合式、組合式節(jié)地技術(shù)，形成了絮凝沉淀池下疊清水池、砂濾池－反沖洗泵房－供水泵房組合構(gòu)筑物、排泥水綜合構(gòu)筑物等，使擴(kuò)建后20萬m3/d規(guī)模水廠總的用地指標(biāo)僅0.272m2/（m3·d），提高了土地利用效率，解決了新征場(chǎng)地不夠的難題，為其他相似工程提供了可借鑒的老廠改擴(kuò)建經(jīng)驗(yàn)。