集約化供水工程的設(shè)計范文

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《給水排水雜志》2014年第六期

1集約化供水建設(shè)內(nèi)容和進程

島域集約化供水按照“四廠四片”的規(guī)劃原則，逐步分階段推進，具體建設(shè)內(nèi)容和進程如下：（1）2011年建成城橋水廠一期工程（7．5萬m3／d）和廠外配套輸配水管網(wǎng)，切換并關(guān)閉區(qū)域內(nèi)5個鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠。供水范圍鴿籠港以東，新河港以西地區(qū)，包括城橋新城和新河鎮(zhèn)西部。根據(jù)用水需求，2020年前完成二期工程。（2）2011年建成陳家鎮(zhèn)水廠一期工程（4萬m3／d）和廠外配套輸配水管網(wǎng)，切換并關(guān)閉區(qū)域內(nèi)3個鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠。供水范圍渡港以東地區(qū)，包括陳家鎮(zhèn)、向化鎮(zhèn)和東灘。根據(jù)用水需求，2020年前完成二期工程。（3）2014年建成堡鎮(zhèn)水廠供水工程（8萬m3／d）和廠外配套輸配水管網(wǎng)，切換并關(guān)閉區(qū)域內(nèi)10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠。供水范圍渡港以西，新河港以東地區(qū)，包括堡鎮(zhèn)和新河鎮(zhèn)東部。（4）2014年建成崇西水廠供水工程（5萬m3／d）、廠外配套輸配水管網(wǎng)和中途增壓泵站，切換并關(guān)閉區(qū)域內(nèi)10個鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠。供水范圍鴿籠港以西地區(qū)，包括廟鎮(zhèn)和明珠湖地區(qū)。

2原水水質(zhì)及處理對策

規(guī)劃的東風西沙邊灘水庫和陸域原水管線將于2014年建成。南橫引河是崇明最大的環(huán)島運河，設(shè)多個分支水閘通長江。在規(guī)劃邊灘水庫投入使用前，南橫引河作為臨時過渡水源，水源切換后，南橫引河作為4座新建水廠的備用水源。雙水源的建設(shè)，從最大程度上保證了島域供水的安全性。

2.1南橫引河水質(zhì)以南橫引河江口段監(jiān)測值為樣本，分析水質(zhì)數(shù)據(jù)：CODCr、BOD5符合地表水環(huán)境質(zhì)量標準限制中的Ⅲ類標準；氨氮90％時段符合Ⅲ類標準；總磷、總氮屬于劣Ⅲ類標準；揮發(fā)酚、石油類時有超標。綜上分析，南橫引河水質(zhì)在Ⅲ～Ⅳ類，屬微污染水源水。表1是南橫引河江口斷面水質(zhì)數(shù)據(jù)。

2.2邊灘水庫水質(zhì)

2.2.1水庫工程階段原水水質(zhì)對取水口水域進行常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測，取水口總體水質(zhì)表現(xiàn)良好，其中汛期主要超標因子石油類為Ⅳ類，Ⅱ類達標率75％；非汛期主要超標因子為總磷、糞大腸菌群，分別為Ⅳ類、Ⅲ類水標準，Ⅱ類達標50％、37．5％。其他水質(zhì)因子為Ⅰ～Ⅱ類標準，總體評價仍在Ⅱ～Ⅲ類標準。

2.2.2水庫成庫后原水水質(zhì)經(jīng)過水庫靜沉后，參照陳行水庫水質(zhì)資料，預測原水水質(zhì)仍應在Ⅱ～Ⅲ類，濁度將有所降低，平均在50NTU以內(nèi)，藻類等會有一定的富集。

2.3處理對策根據(jù)規(guī)劃水源水質(zhì)，采用適宜的氧化劑對原水進行預處理并強化常規(guī)混凝沉淀，使出水水質(zhì)達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749—2006）的要求。考慮到今后原水水質(zhì)變化的不確定性，工程預留了深度處理用地，視水源水質(zhì)的變化按需實施。根據(jù)備用水源水質(zhì)，除上述強化常規(guī)處理措施外，廠區(qū)內(nèi)還考慮一些其他的工程措施：（1）設(shè)置粉末活性炭投加設(shè)施去除酚類、石油類有機污染物。（2）強化對有機污染物的處理，采用高錳酸鉀復合鹽作為備用氧化劑和助凝劑。

2.4凈水工藝流程綜合考慮島嶼的地理環(huán)境特點和供水管理的特殊性，從技術(shù)成熟、管理方便的角度出發(fā)，4座水廠常規(guī)凈水池型均采用機械混合折板絮凝平流沉淀池－均質(zhì)濾料濾池。凈水工藝流程見圖2。

3集約化供水系統(tǒng)方案

在各新建水廠供水范圍內(nèi)，采用中心水廠至各鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠至管網(wǎng)用戶的二級供水方式。根據(jù)管網(wǎng)水力計算結(jié)果，或利用原鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠的出廠管直供，或利用其清水池、出水泵房調(diào)蓄增壓后供管網(wǎng)用戶，或改造原鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠，在供水線路較長區(qū)域作為中途轉(zhuǎn)輸泵站。

4凈水工程設(shè)計

4.1常規(guī)處理工程

4.1.1機械混合折板絮凝平流沉淀池4座水廠絮凝池前端均設(shè)機械混合池，混合時間40～60s，G值≥500s－1。絮凝時間18～20min，采用三段不銹鋼折板，峰速0．32～0．10m／s，平流沉淀池設(shè)計水平流速12～10．5mm／s，沉淀時間110～100min，有效水深3．5～3．3m。沉淀池出水采用不銹鋼穿孔指形槽，出水負荷小于250m3／（d•m）。

4.1.2均質(zhì)濾料濾池單格濾池過濾面積40．9～91．2m2，設(shè)計濾速7．2～8m／h。采用石英砂濾料，有效粒徑0．85mm，不均勻系數(shù)K80≤1．3，濾層厚度1．20m。支承層粒徑2～4mm，厚度0．1m。反沖洗方式為氣水反沖加表面掃洗。布水布氣系統(tǒng)采用預制混凝土濾板，上設(shè)長柄濾頭。反沖洗氣源及水源由反沖洗泵房的鼓風機及反沖洗水泵提供。水源來自南橫引河時，濾池初濾水直接排放，待切換為長江原水后初濾水回用至濾池前端。

4.1.3綜合加藥間消毒藥劑的選用受限于崇明島四面環(huán)水的交通運輸環(huán)境，上海市區(qū)常用的Cl2無法保證正常的運輸供應，因此崇明縣全部鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠均采用現(xiàn)場制備復合ClO2代替Cl2作為消毒劑，制取原料為鹽酸和氯酸鈉。相較于Cl2，ClO2有更強的氧化和殺菌作用，可除去氯酚、藻類等引起的臭味，余氯可保持時間較Cl2長，具有強烈的漂白能力，可去除色度。使用后，各鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠普遍反映使用較方便，效果尚好。但上海市水質(zhì)監(jiān)測中心對各鄉(xiāng)鎮(zhèn)水廠出廠水進行常規(guī)抽檢時，多次發(fā)現(xiàn)水中氯酸根離子濃度超標，說明在使用ClO2時，如何在保證余氯的前提下，合理控制投加量并提高原料轉(zhuǎn)化率尚有待探索。為解決ClO2投加量較大時，副產(chǎn)物容易超標的問題，并尊重當?shù)氐氖褂昧晳T，同時考慮到崇明島特殊的地理位置，設(shè)計保留ClO2，并增加現(xiàn)場制備NaClO溶液作為氧化、消毒劑。NaClO在混合前端和濾后出水投加，ClO2做為可選擇的補充協(xié)同消毒投加于清水池出水。目前已建成運行的崇明城橋水廠、陳家鎮(zhèn)水廠均采用了NaClO＋ClO2的協(xié)同消毒模式，處理效果良好，未有消毒副產(chǎn)物超標現(xiàn)象。為降低現(xiàn)場制備NaClO的設(shè)備成本，考慮在4座水廠中的兩座設(shè)總制備車間，通過槽車將制備液運送至其余水廠和增壓泵站。加藥間設(shè)計綜合加藥間由加礬、加粉末活性炭、加高錳酸鉀復合鹽、加二氧化氯、加次氯酸鈉五部分組成。采用液體聚氯化鋁作為混凝劑，投加量30～50mg／L。每座水廠設(shè)粉末活性炭料倉投加系統(tǒng)1套，濕式投加，投加含量3％～5％，最大投加量50mg／L；高錳酸鉀復合鹽投加裝置1套，最大投加量1．5mg／L；ClO2發(fā)生裝置1套，最大投加量按有效氯1．0mg／L計。電解食鹽水現(xiàn)場制備NaClO，生成溶液約0．8％。設(shè)計以總投加量最大不超過5mg／L計算發(fā)生器產(chǎn)量，利用晚間8h谷時低電價時段制備滿足24h用量溶液。以設(shè)在堡鎮(zhèn)水廠的總車間為例，共設(shè)3臺發(fā)生器，2用1備，單臺發(fā)生器產(chǎn)量50kg／h，功率350kW，NaClO儲池采用室外地下式混凝土池體，共設(shè)2座，水深約3m。設(shè)2臺NaClO提升泵，1用1備，提升溶液至室內(nèi)高位儲罐，采用隔膜計量泵投加藥液。加藥間內(nèi)設(shè)食鹽儲存場地和溶解池，空間大小按7d用量考慮，另配套設(shè)鹽水泵、風機、軟水裝置等輔助系統(tǒng)。綜合加藥間內(nèi)加氯部分的布置見圖3.

4.2排泥水處理工程4座水廠的最終水源為東風西沙邊灘水庫，參考以陳行水庫為原水的月浦水廠、泰和水廠，預測其原水平均濁度在50NTU之內(nèi)。綜合考慮由于水源不同造成的原水濁度變化，同時兼顧工程經(jīng)濟性，排泥水設(shè)施處理能力按南橫引河近2年80％濁度概率取值，同時在構(gòu)筑物設(shè)計中留有余量，待水源切換為邊灘水庫后，上述設(shè)施的處理保證率將會提高。為使處理設(shè)施有針對性，處理效果好，設(shè)計將濾池反沖洗廢水及沉淀池排泥水分別收集和處理，具體流程見圖4。6運行2011年初城橋水廠、陳家鎮(zhèn)水廠相繼投產(chǎn)運行。2011年高峰供水期間，城橋水廠供水量超過設(shè)計水量，最高日接近8．5萬m3／d。2座水廠供水設(shè)施運行平穩(wěn)，供水水質(zhì)達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749—2006），出水濁度控制在0．2NTU以下。具體水質(zhì)指標見表2。

作者：金曉云單位：上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）有限公司