打開傳統(tǒng)城市供水處理路線的“四節(jié)”空間

邵宏文，畢重家

（山東省城建設(shè)計院，濟南 250001）

1 項目概況

山東省W市米威三期引水工程，自米山水庫引水，工程包括新建取水、輸水、凈水、配水四部分工程。設(shè)計規(guī)模20萬m3/d，其中米山泵站工程土建部分按總規(guī)模20萬m3/d一次建成，水泵及配套設(shè)備按一期10萬m3/d規(guī)模實施；苘山水廠設(shè)計按遠期總規(guī)模20萬m3/d進行布置，一期按照10萬m3/d規(guī)模設(shè)計建設(shè)；配水管網(wǎng)分東西二區(qū)各10萬m3/d，一次建成。

水源為南水北調(diào)水、引黃水與水庫水的混合水，其水質(zhì)達到GB3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標準標準》的Ⅲ類標準要求，設(shè)計按進水濁度≤45NTU計算；水廠出水水質(zhì)依照GB5749—2006《生活飲用水衛(wèi)生標準》和CJ/T206—2005《城市供水水質(zhì)標準》的要求進行設(shè)計，其中作為控制指標的濁度值一般情況下應(yīng)小于0.5NTU，特殊情況下小于3.0NTU。

配水服務(wù)區(qū)分東西兩區(qū)，西區(qū)地勢平坦，最不利配水點水壓標高55m；東區(qū)最不利配水點水壓標高110m。水廠內(nèi)清水池池底標高90m。

圖1 項目遠期工藝流程

2 節(jié)能優(yōu)化思路及措施

2.1 系統(tǒng)布置及水廠廠址選擇因素

該項目水源地距離市區(qū)直線距離24 km，經(jīng)過多次現(xiàn)場踏勘和論證，凈水廠廠址選在二者之間的一處山嶺上，此處距離水源地16 km，距離供水服務(wù)區(qū)8 km左右，該處山嶺自然高程為海拔77～96m，且有平均0.5%的自然坡度，是城區(qū)東西兩區(qū)供水的分界點，東區(qū)地勢逐漸升高，西區(qū)地勢逐漸降低。選擇該處為廠址有以下兩大優(yōu)點：

（1）該處是城區(qū)東西兩區(qū)供水的分界點，東區(qū)地勢逐漸升高，西區(qū)地勢逐漸降低。廠址地面標高經(jīng)平整后在84.5～93m，西區(qū)最不利配水點要求的水壓標高55m，西線供水可自流至市區(qū)接管點，無需建設(shè)二級供水泵站，大大減少了運行費用。

（2）水廠更靠近用水區(qū)，因原水輸水管按照最高日平均時流量設(shè)計，造價較低。而且該水廠設(shè)計建設(shè)了泥水處理設(shè)施并回用，大大降低了水廠自用水率，其自用水率可控制在3%以下，加上管網(wǎng)漏損5%，其設(shè)計水量為1.08Q，設(shè)計兩根DN1400的管道可滿足要求；而如果水廠靠近水源地，則從水廠二級泵站到用水區(qū)的配水管網(wǎng)應(yīng)按照最高日最高時設(shè)計，考慮時變化系數(shù)，管網(wǎng)設(shè)計水量1.2～1.6Q，經(jīng)計算需要兩根DN1500的輸水管道才能滿足要求，僅此一項就可節(jié)約投資10%以上。

2.2 工藝流程和豎向設(shè)計因素

廠址位于丘陵上，自北向南高度自然降低，可利用高差9.5m，在進行水廠平面布置和豎向設(shè)計時充分利用了這一點，把原水進水點（配水井）設(shè)在廠區(qū)北側(cè)最高處，按照地形坡度從北向南平行布置四組處理構(gòu)筑物，減小各流程構(gòu)筑物的埋深，充分利用基礎(chǔ)，減少了土方平整量和后期基礎(chǔ)處理工程量。

將平流沉淀池與清水池采用上下布置，既減少了土方量，又減少了用地量0.5hm2，提高了土地使用效率。

在濾池底部中間廊道下面設(shè)計反沖池，旁邊設(shè)計反沖洗泵房，減小清水池容積的同時，節(jié)省了從濾池到清水池來回輸水的水頭損失，從而減小了反沖洗水泵的揚程和功率。

2.3 具體工藝路線因素

2.3.1 凈水方案設(shè)計原則

（1）凈水廠設(shè)計應(yīng)與原有工程相結(jié)合，在搞好一期工程建設(shè)的同時，充分考慮與二期工程的銜接。

（2）根據(jù)原水水質(zhì)的特征，參考W市現(xiàn)有的凈水廠的處理工藝，確定合理的凈水工藝流程，要求安全可靠，管理方便，技術(shù)先進，保證出水水質(zhì)和適當(dāng)留有發(fā)展的余地。

（3）合理選擇國內(nèi)外先進、可靠、高效的凈水技術(shù)和運行管理方便、維修簡便的給水處理專用設(shè)備，提高水廠凈水效率和管理水平。

（4）貫徹節(jié)能方針，在凈水工藝各環(huán)節(jié)中降低能耗，力求取得較好的社會效益和經(jīng)濟效益，凈水廠設(shè)計采用高效、可靠的儀表檢測系統(tǒng)和微機自動控制系統(tǒng)。

（5）針對引黃、引江不同水質(zhì)，在工藝參數(shù)選擇時應(yīng)留有一定的余地，同時在一些關(guān)鍵節(jié)點設(shè)置超越管線，在水質(zhì)較好的季節(jié)實施超越運行。

（6）應(yīng)對原水水質(zhì)突變，在設(shè)計中應(yīng)考慮增設(shè)粉末活性碳投加應(yīng)急、預(yù)氧化及廠內(nèi)增加深度處理等措施。

2.3.2 混合工段

采用靜態(tài)混合器，借助水流進行混合，具有節(jié)能、管理方便的特點。投注點選在廠內(nèi)配水井前的原水輸水管上。

2.3.3 絮凝工藝

采用抗沖擊能力強、安裝簡單、維護管理方便高效的小孔眼網(wǎng)格反應(yīng)池。其停留時間較其他水力絮凝和機械絮凝方式短，效果好。

2.3.4 沉淀池

米山水庫水體，非汛期濁度較低，在雨季受暴雨影響會發(fā)生濁度突變，以及短期出現(xiàn)藻類滋生現(xiàn)象，同時冬季水溫較低，為達到處理要求，考慮原水水質(zhì)和工程地域特點及當(dāng)?shù)剡\行經(jīng)驗，在本工程中采用平流沉淀池，該池型結(jié)構(gòu)簡單、管理方便、抗沖擊負荷性能良好、運行穩(wěn)定；并充分利用現(xiàn)場高差，采用虹吸式排泥方式，降低排泥能耗。

2.3.5 濾池

濾池采用均質(zhì)濾料的V型濾池，采用空氣松動濾層后（但不膨脹）再輔以水沖的方法，一方面沖洗徹底，另一方面大大延長了運行周期，從而減少反沖洗水量和能耗。

2.3.6 水廠排泥水處理

設(shè)置回流調(diào)節(jié)池、污泥池、濃縮池、脫水機房等設(shè)施，即將濾池反沖洗廢水進行回用，沉淀池排泥水經(jīng)調(diào)節(jié)后進行污泥濃縮脫水處理。通過對排泥水的處理回用，不僅減小了對環(huán)境的危害和影響，還使水廠的自用水率控制在3%以內(nèi)，減輕了原水輸水系統(tǒng)的負荷。

2.4 設(shè)備、電氣、自控方面的節(jié)能因素

（1）選擇高效率、低能耗的機泵產(chǎn)品。

（2）對供水負荷變化相對較大的泵房，根據(jù)近、遠期管道損失和水泵特性曲線計算確定水泵的型號和數(shù)量，同時，采取一定的措施（如安裝調(diào)頻泵、改變水泵的流量等）控制水泵的運行工況，使水泵機組在近、遠期及高、低峰流量時，均能保持在高效范圍內(nèi)運行，節(jié)約能耗。

（3）廠內(nèi)的主變壓器選用節(jié)能型低能耗的產(chǎn)品。

（4）低壓MCC的設(shè)置根據(jù)用電量大小和位置不同進行合理配置。

（5）整個水廠的照明均采用節(jié)能型燈具產(chǎn)品。

（6）通過在濾池管道廊上方增設(shè)采光孔，提高管道廊內(nèi)的采光度，減少燈具照明時間，降低電耗。

3 項目建成運行后主要技術(shù)經(jīng)濟指標

通過以上措施的實施，該項目建成后取得了很好的經(jīng)濟效益和社會效益，據(jù)統(tǒng)計，單位制水成本1.48元/m3，單位經(jīng)營成本1.29元/m3，單位噸水量電耗0.483kW·h/m3。

4 結(jié)語

建設(shè)節(jié)約型社會是我國經(jīng)濟發(fā)展的一項長期戰(zhàn)略方針，“節(jié)水、節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材”是我國國民經(jīng)濟發(fā)展的重大決策，也是社會主義現(xiàn)代化建設(shè)中的一個長期基本國策，是否在設(shè)計中貫徹和實現(xiàn)是衡量設(shè)計水平和能力的重要方面，因此給排水設(shè)計師在這一領(lǐng)域一定會大有作為。