夏衛(wèi)紅¹，文國棟¹，郭紅軍²?
（1.中國市政工程西北設(shè)計研究院，甘肅蘭州 730000；2.寶雞市城市取水工程指揮部，陜西寶雞721000）

　　摘要：寶雞市馮家山水廠是利用比利時政府貸款建成的一座現(xiàn)代化水廠，其設(shè)計總規(guī)模為16×10⁴m³d，一期設(shè)計規(guī)模8×10⁴m³/d，目前已處于試運行階段。本文對該水廠的凈水工藝、設(shè)計參數(shù)、處理設(shè)備及自控系統(tǒng)作了詳細(xì)介紹。
　　關(guān)鍵詞：給水廠；工藝流程；凈水構(gòu)筑物；設(shè)計參數(shù)；設(shè)備；自動控制
　　中圖分類號：TU991.35
　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2000)08-0030-03

　　寶雞市馮家山水廠的水源為馮家山水庫，原水經(jīng)過兩條管徑DN1200mm、全長11km的 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土引水管輸送至設(shè)在鳳翔縣付家澗附近的凈水廠進(jìn)行凈化處理。出廠水經(jīng)過一條24km長、管徑為DN1200mm的薄壁鋼套筒管輸送至金陵河西，與市區(qū)配水管網(wǎng)相連。整個工程由三大部分組成：取水泵站及引水管線、凈水廠、輸水管線及配水管網(wǎng)。?
　　工程設(shè)計供水規(guī)模為16×10⁴m³/d，分兩期建設(shè)，一期和二期各為8.0×10⁴m³/d。取水站及引水管線于1998年2月一次完成，輸水管線于1998年4月完成一期工程，凈水廠于1998年底進(jìn)行一期工程試通水，待調(diào)試后正式運行。?

　　1 凈水廠工程

　　凈水廠一期工程利用比利時政府低息貸款，采用世界先進(jìn)的投加系統(tǒng)和澄清過濾工藝，大部分機(jī)械、電氣、自動化監(jiān)控儀表設(shè)備從國外引進(jìn)。
　　整個工程采用了重力流形式，水庫水通過引水管 重力流入廠內(nèi)，經(jīng)凈水廠處理后重力流入城市管網(wǎng)，全部輸水、凈化、供水系統(tǒng)均不設(shè)加壓措施，單位水處理能耗較低。?
　　水廠平面布置按生產(chǎn)區(qū)與附屬生產(chǎn)區(qū)分開布置，并考慮了分期建設(shè)的要求與今后發(fā)展的可能 性。生產(chǎn)構(gòu)筑物按一、二期對稱布置，流程順暢，水頭損失小。廠區(qū)來水由于高程所限，為避免濾池及清水池埋深太大，在廠區(qū)做了兩個平臺，分別有上下環(huán)形車道。整個廠區(qū)綠化面積大，整體上顯得美觀、大方、簡潔。?
　　①源水。通常水庫水濁度較低，僅在渾水期或暴雨期濁度會有所提高。此外，水庫通常 采用異重流拉沙以減少泥沙淤積，加之本工程從東干渠建閘取水，取水站前約有2.5km的明渠，因而會影響來水的水質(zhì)。?
　　目前水庫水尚未檢出藻類，但水庫水通常都會含有一定的藻類和浮游生物等，據(jù)此工藝采用 脈沖澄清池加氣水反沖濾池，對水庫水滅藻采用前加氯措施，為保證管網(wǎng)末梢余氯的要求，延長出廠水的消毒時效，采用氯氨消毒。
　?、诨旌吓渌Ｒ黄诠こ滩捎没旌暇蛔?，設(shè)有自動細(xì)格柵兩臺，寬度為1000mm，總高度為5610m，柵條間隙為10mm，最大過流量為2116m³/h。在配水堰處投加混凝劑PAM，跌水混合。配水 井前端設(shè)有水銀液位開關(guān)，格柵可根據(jù)所設(shè)定的時間和液位自動運行，同時設(shè)有排水溢流措施。?
　?、勖}沖澄清池。由法國得利滿公司開發(fā)的PULSATOR脈沖澄清池是一種較先進(jìn)的澄清池，它綜合了污泥層絮凝、斜板沉淀以及固體接觸、污泥回流等特點。脈沖使污泥保持有規(guī)律的懸浮狀態(tài)，當(dāng)脈沖所形成的真空被破壞時，所有污泥都被送向頂部，然后在接下來的靜止時間里有規(guī)律地沉淀。
　　一期工程采用脈沖澄清池兩座，單格平面尺寸為36m×30m，處理水量為2116m³/h，上升流速為1.96m/h。每座澄清池裝有進(jìn)口的氣動排泥閥16個，DN150mm。?
　　脈沖的形成由真空泵、2個DN250mm的自動放氣蝶閥及電極液位開關(guān)自動控制。在調(diào)試階段，每池排泥時間間隔為30min，由氣動排泥閥來控制污泥的排出，每個排泥閥排泥時間為10s，兩個相鄰排泥閥排泥時間間隔為20s，以上參數(shù)可依據(jù)來水的實際情況，通過中控室的微機(jī)或在PLC上進(jìn)行設(shè)定。在冬季，原水濁度一般＜10NTU，此時脈沖池可被超越，加入適量PAM，形成微絮凝后直接過濾。在1998年底試運行階段采用了這種方法，濾后出水濁度控制在1 NTU以下，節(jié)省了能源及開支，效果較好。?
　?、転V池。由于得利滿公司已在中國許多地方修建了V型濾池，因此其主要特點已為大家熟知。諸如：采用單一均質(zhì)濾料進(jìn)行深層過濾，進(jìn)水均勻，帶表面掃洗的氣水同步?jīng)_洗，濾池的恒水位等速過濾等，在此也同樣得到了體現(xiàn)。
　　一、二期工程各建兩座濾池，對稱布置，兩座濾池的中間合建一座反沖洗泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、 PLC控制室和變配電室。每座濾池一邊3格共6格，平行對稱布置在管廊的兩側(cè)，每格均可單獨運行。進(jìn)水渠和排水渠布置在管廊的兩側(cè)，濾后出水渠和反沖洗氣管及水管布置在中間管廊內(nèi)。
　　單個濾池面積為70m²，有效水深為1.2m，設(shè)計濾速為9.6m/h，濾層厚約1.2m，濾料采用均質(zhì)石英砂：d₁₀＝0.90mm，d₈₀＝1.20mm，K₈₀＝1.33，承托層粒徑為4～8mm，厚約50mm。濾池設(shè)計周期為24～48h，最大堵塞值為1.2m。
　　濾池采用氣水反沖洗，在整個反沖洗過程中，同時用待濾水進(jìn)行表面掃洗，強(qiáng)度為2.2L/(s·m²)。?
　　在反沖洗第二階段，即氣水聯(lián)合反沖洗時，僅開一臺泵。當(dāng)進(jìn)行單獨水漂洗時，再開一臺泵 ，和原泵并聯(lián)運行，以避免氣水聯(lián)合反沖時出現(xiàn)跑砂現(xiàn)象，同時又使濾料在漂洗時沖洗得較為干凈。出水總渠兼作吸水井，充分利用了空間，其有效容積為190m³，渠后部設(shè)有 出水堰，即保證反沖洗時水位恒定，又使水泵處于自灌式啟動狀態(tài)，運行安全可靠。?
　?、萸逅?。濾后水經(jīng)加氯后，流入兩個清水池，每池容積為5000m³，每個池內(nèi)裝有1臺壓力式液位變送器，根據(jù)所設(shè)定液位的高低，自動控制兩個清水池進(jìn)水閥門及水廠總進(jìn)水閥門的開關(guān)。
　?、藜铀庨g。土建按16×10⁴m³/d一次建成，設(shè)計采用的投加藥劑為PAC和PAM。一般情況下在水廠總進(jìn)水管閥門井內(nèi)投加PAC，當(dāng)短期出現(xiàn)高濁或低溫低濁時再適度投加PAM，以保證混凝效果。?
　　PAM的投藥設(shè)備采用德國ALLDOS生產(chǎn)的雙頭液壓柱塞隔膜泵3臺，兩用一備，單泵最大投加量 為500 L/h，泵的出水管上裝有溶液稀釋裝置，以降低投加濃度，實現(xiàn)較充分的混合。?
　　溶藥池和貯藥池上分別裝有5臺水銀開關(guān)，5臺超聲波液位計，可根據(jù)液位高低自動控制攪拌 機(jī)的開停。?
　　為消除和減少隔膜泵運行時所產(chǎn)生脈沖對投藥的影響，在其出口端裝有脈沖阻尼器，同時 裝有溢流安全閥等設(shè)備，以提高整個系統(tǒng)的安全性和精確度。?
　?、呒勇?、加氨系統(tǒng)。加氯系統(tǒng)分為前加氯、后加氯、濾后水和自用水消毒三部分。前加氯 采用按原水流量比例投加，后加氯及消毒采用閉合環(huán)路即流量比例與余氯反饋控制投加。?
　　氣源由設(shè)在氯庫中的兩組氯瓶提供(一用一備)，每組由4個1 t的氯瓶并聯(lián)組成，當(dāng)工作組內(nèi) 氯氣用完時，自動向備用組切換。加氯系統(tǒng)還包括以下安全設(shè)備：雙探頭漏氯報警儀，一套中和裝置(包括1個NaOH貯液池，1個沖洗塔，1臺NaOH循環(huán)泵，1臺風(fēng)機(jī))。當(dāng)空氣中的氯含 量＞1mg/L時，系統(tǒng)聲光報警；氯含量＞3mg/L時，啟動吸收裝置以確保安全。?
　　加氨所用壓力水的硬度應(yīng)＜1(德國度)，否則易使碳酸鈣析出，進(jìn)而會逐漸堵塞水射器喉管 ，使其無法產(chǎn)生足夠的真空度而影響氨的投加。所以在加壓泵的出水端設(shè)有一套ALLDOS生產(chǎn)的軟化裝置，處理能力為0.8m³/h，軟化后水的硬度≯0.2(德國度)，以保證加氨系統(tǒng)長時間安全運行。?

　　2 自動控制及儀表

　　水廠采用了在行業(yè)中應(yīng)用已較成熟的集散系統(tǒng)，上位機(jī)工作站負(fù)責(zé)全廠數(shù)據(jù)集中監(jiān)視、分析 與處理，并與公司總調(diào)度進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，供生產(chǎn)調(diào)度和管理人員使用。各PLC控制站實現(xiàn)所在工藝區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)，供操作人員現(xiàn)場監(jiān)視、操作或過程自動控制使用，先進(jìn)的自控系統(tǒng)為提高出水水質(zhì)，增強(qiáng)水廠的運行安全可靠性，以及減輕工人勞動強(qiáng)度等方面提供了有利保證。?
　　本工程設(shè)計以集中數(shù)據(jù)檢測、分散就地控制為原則。整個水廠由設(shè)在辦公樓的中控室進(jìn)行調(diào) 度和管理，中控室設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)各一套，監(jiān)控軟件包括兩個等級，即直觀圖形和數(shù)據(jù)，主要履行以下功能：模擬顯示屏；定時動態(tài)顯示；泵和閥門狀態(tài)及各模擬量；同時還可顯示操作人員所需的模擬量清單；模擬量實時曲線等。管理軟件采用EXCEL軟件，可以自動生成和打印不同形式的報表，如日報表、月報表等。
　　水廠的操作可采用三種方式：①遙控自動控制；②就地自動操作；③人工現(xiàn)場操作。當(dāng) 水廠采用自動控制時，除加藥間在配制PAC和PAM時需人工操作將藥劑倒入溶藥池外，其余過程全由微機(jī)自動控制，即：①Q(mào)_進(jìn)＝50000～101600m³/d時，水廠兩組處理構(gòu) 筑物全部投入運行。②Q_進(jìn)＝25400～50800m³/d時，一組運行。③Q_進(jìn)＜25400m³/d時，水廠總進(jìn)水閥門自動關(guān)閉。
　　本工程從進(jìn)廠至出廠的主要檢測點都設(shè)置了精度較高的檢測儀表，采集自控所必須的各項水 質(zhì)參數(shù)以及實現(xiàn)水廠所需資料的記錄等。?

　　3 結(jié)語

　　整個水廠由于采用的主要儀器、儀表設(shè)備引進(jìn)了國外先進(jìn)產(chǎn)品，為實現(xiàn)生產(chǎn)過程的全自動化 控制打下了基礎(chǔ)。雖然引進(jìn)設(shè)備一次性投資高，但在節(jié)能降耗、維護(hù)保養(yǎng)、人員配備等方面節(jié)省了投資。
　　在工藝流程選擇上，不僅針對水源水質(zhì)特點，還著重考慮工藝先進(jìn)、節(jié)省投資、出廠水質(zhì) 高標(biāo)準(zhǔn)、全廠自動化監(jiān)控等要求。經(jīng)與多家外國公司談判與技術(shù)交流，最終采用了自動化投加系統(tǒng)和V型濾池，并在濁度高時使用脈沖澄清池。只要在運行過程中加強(qiáng)自動化監(jiān)測和控制，水質(zhì)完全可達(dá)國際先進(jìn)水平。

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收稿日期：2000-05-23