小型水廠超負荷供水工藝改造實踐

岑啟航

(佛山水業(yè)三水供水有限公司，廣東佛山 528100)

1 基本情況

逕口水廠于2002年建成投產(chǎn)，設計規(guī)模為3 600 m3/d。水源水經(jīng)過網(wǎng)格反應池、斜管沉淀池、均質濾料濾池、二氧化氯消毒后，輸送到山頂水池自壓供水。隨著片區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，供水量從1 000 m3/d增至5 300 m3/d，用水量以10%的增長率逐年上升。

2 存在問題和分析

隨著片區(qū)用水量的快速增長，該廠主要存在以下問題。

(1)出廠水水質不穩(wěn)定，出水濁度高、氯酸鹽超標和管網(wǎng)黃水現(xiàn)象時有發(fā)生。

(2)供水缺口增大，預測下一年度最高日供水量達7 200 m3/d，供水需求已超出設計制水能力。

(3)根據(jù)當?shù)毓┧?guī)劃，逕口水廠計劃于近年關停，不進行投資擴建的條件。

在不具備投資擴建的條件下，需要同時滿足當?shù)匕l(fā)展供水需求，兼顧降低經(jīng)營成本、提高投資效益，必須通過水廠挖潛技改增加制水能力作為應急過渡期的手段。

3 技術改造目標和措施

3.1 改造目的

(1)出廠水質達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749—2006)要求。

(2)制水能力達到7 200 m3/d，滿足預期供水需求。

(3)改造費用預算盡量少，預算不超過15萬元。

(4)改造過程不影響正常生產(chǎn)，不停產(chǎn)改造。

3.2 技術改造措施

3.2.1 前移投礬點，增加石灰投加點，增強混凝效果

改造前原水管未設置管道混合器，凈水劑僅通過簡單的管內混合后輸送到反應池，影響混凝效果。經(jīng)生產(chǎn)研究，將投礬點設置在進水閥門之前，利用閥門改變過水流態(tài)，將更有利于凈水劑與原水的混合反應。因原水pH值=6.5～7.0，在投礬點前增設投加石灰點，改善原水pH，能增強絮凝效果，降低待濾水濁度。

3.2.2 更換二氧化氯發(fā)生器為次氯酸鈉投加設備

改造前應用的二氧化氯發(fā)生器是復合制備形式，存在原料反應不完全、二氧化氯純度不足、氯酸鹽副產(chǎn)物超標等問題。改造后采用商品次氯酸鈉投加設備替代，投加設備一用一備，包括隔膜投加泵、儲存罐、流量計等，實現(xiàn)現(xiàn)場手動和遠程控制兩種模式。次氯酸鈉消毒是成熟而穩(wěn)定的消毒方式，可有效控制消毒效果，且建造成本低，操作方便，出廠水余氯穩(wěn)定。

3.2.3 凈水構筑物筑高，加強反應效果

實施反應池和濾池池面筑高，如圖1所示，延長停留時間，保障反應沉淀效果。

圖1 池面高程示意圖Fig.1 Longitudinal Section and Elevation of Tanks

(1)反應池：通過計算反應池水頭損失，驗證水位上升來驗證反應池的有效水深，當流量增加到300 m3/h時，反應池的總水頭損失增加0.42 m，即需要在原有構筑物的基礎上增加0.42 m以上的高度，并滿足處理要求。為確保反應效果，反應池池面需筑高0.5 m。在上水口位置因其水流速度較快，水損較大，需增加0.3 m高度，保障上水口不外溢水。

(2)沉淀池：在不擴大斜管平面積的情況下，池面筑高對其處理能力無明顯提高。因集水槽過水面積有限，為防止池面溢水，仍需對斜管沉淀池筑高0.2 m，如圖2所示。

圖2 池面高程完工圖Fig.2 Finished Construction Photo of the Tanks

(3)濾池：濾池池面筑高0.3 m，與沉淀池水位保持一致，濾池運行時間亦可相應延長，防止池面溢水。當水量達300 m3/h時，濾池池面筑高0.3 m，濾沙面水深可達1.85 m。

3.2.4 增大濾池出水口，提高濾速。

由于濾池出水管道為2條DN150管道轉1條DN300管出水，按管道流速為1.2 m/s計算，2條DN150出水管道最大流量為3 662 m3/d，DN300最大流量為7 325 m3/d，因2條DN150出水管制約了濾池的出水能力，需增大濾池出水管徑，提高出水濾速。

考慮現(xiàn)場施工條件且為了不影響正常生產(chǎn)，每組濾池單獨施工。在保留現(xiàn)有濾池出水管道的同時，從每組濾池的人孔處每套濾池出水增加1條DN200管道，并配置相應的電動閥門和配件。

3.2.5 更換濾料，增厚濾砂層，強化過濾

過濾水量增大，濾速加快，對濾池濾層截污能力要求大幅提高，原濾砂尺寸選取0.8～1.2 mm單層濾砂，容易出現(xiàn)穿透現(xiàn)象，出水濁度升高。

更換0.6～1.0 mm規(guī)格濾料，厚度由1.2 m增加到1.4 m，K80≤1.20，保障過濾質量。

更換濾料過程中，檢查濾板和池壁使用情況，有條件可浸泡清洗。濾頭因長期使用會有大量褐色物質滋生堵塞，需成批更換，保障日后布水布氣均勻。

4 改造效果

4.1 保障出廠水質

由表1可知，改造后，出廠水濁度有明顯的改善，且pH值調節(jié)為7.0以上，有效減少了管網(wǎng)黃水的出現(xiàn)，出廠水質達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB 5749—2006)要求。

表1 改造前后出廠水水質對比Tab.1 Comparison of Finished Water Quality before and after Reconstruction

4.2 增加制水能力

通過挖潛改造，逕口水廠常規(guī)凈水工藝的供水能力可達300 m3/h，實際運行供水量最高日達6 700 m3/d，如圖3所示，超設計負荷86%，出廠穩(wěn)定。

圖3 改造前后最高日供水量對比Fig.3 Comparison of Water Supply Capacity(Max) before and after Reconstruction

4.3 投入費用

實際投入費用與預算相符，在控制投資的前提下，總體建設周期2個月，并在改造過程中不影響正常生產(chǎn)，實現(xiàn)了水廠的超負荷挖潛改造(表2)。

表2 投入費用Fig.2 Cost of Reconstruction

5 小結

從經(jīng)營成本、投資效益、建設周期的角度，通過非常規(guī)手段對小型水廠挖潛改造，增加制水流程的超負荷運行能力是可行的，但改造后仍然存在一定的弊端，應根據(jù)用水需求盡快采取水廠擴建或管網(wǎng)配套等措施保障安全優(yōu)質供水。