張永復

　　天津市塘沽地區(qū)城市供水事業(yè)，在“引灤入塘”后的十年中有突飛猛進的發(fā)展。年供水量由1984年的1378萬立米增加到1994年的7288萬立米。10年間增長了5.29倍。成績取得，首先是由于改革開放政策帶來的碩果，同時也是我們認真貫徹了“經(jīng)濟建設必需依靠科學技術，科學技術必須面向經(jīng)濟建設”這一戰(zhàn)略方針，使我們從技術進步中獲得了效益。
　　我們應該認真的總結過去，展望未來，在今后工作中應更充分發(fā)揮技術進步的作用。

　　一、水源管道加裝串聯(lián)泵

　　灤河水是塘沽唯一水源，引灤入塘是由引灤入津明渠直接取水的。由寶坻縣爾王莊鄉(xiāng)高莊戶村建取水泵站取水，經(jīng)過45km兩條直徑1200mm管道送到塘沽區(qū)的楊北路。由楊北路到水廠予沉池7km埋設了一條直徑1200mm管道。楊北路以下這7km成為卡脖子線段。因為這一段流量限制，制約了塘沽供水發(fā)展。雖然在楊北路已建有一座泵站。但這座泵站是引灤以前建設的，輸水能力較小，不適應塘沽供水水量要求。系統(tǒng)日輸水能力僅有16萬立米。
　　在這種情況下，最合理辦法是再鋪設7km管道，使全線均成為兩條管道?？墒?，這需要較大的投資，目前又不易實現(xiàn)。我們反復比較后決定采取在楊北路處建一座串聯(lián)加壓泵站，投資不足100萬元，就將塘沽水源系統(tǒng)能力增加4萬立米／日，使水源系統(tǒng)輸水能力超過20萬立米，滿足了塘沽當前用水需要。

　　整個系統(tǒng)在用水量少時，不必開泵，由高莊戶泵站直送塘沽。用水量增加再啟動泵組，320千瓦大型泵組直接抽取管道水，增壓后使流量增加。由于直接從管道抽水，不必裝設抽真空設備，啟動泵組十分容易。僅需注意水泵與流量的合理匹配，避免管道中產(chǎn)生較大負壓即可（我們實際掌握水泵吸水口真空表讀數(shù)為零）。若萬一發(fā)生停電事故，微阻止回閥自動開啟，經(jīng)過止回閥及水泵過流，可免除水錘產(chǎn)生，此時再開啟手動蝶閥，又可恢復直送功能。
　　在1984年“引灤入塘”工程中，設計單位設計的中間加壓泵站全部都建有調蓄構筑物，增加很多基建投資。91年塘沽分公司新建這套系統(tǒng)已經(jīng)安全運行三年多。因為沒有調蓄構筑物，投資大幅度下降，而且還利用了管道余壓，可節(jié)省運行電費。在大型輸水管道上用串聯(lián)泵站輸水，塘沽開創(chuàng)了一個先例。特別是，由于降低了工程費，才有可能建設加壓站，在滿足塘沽源水水量方面起到顯著作用。根據(jù)楊北路泵站的經(jīng)驗，我們又將輸水管道的中間泵站北淮淀泵站改建為串聯(lián)加壓。使水源系統(tǒng)輸水量又增加3萬立米／日。大大緩解了本地區(qū)水源不足的困難。

　　二、取水口

　　水位變化不大時常規(guī)取水口作法是修建吸水井，水泵由吸水井中抽水。
　　經(jīng)我們觀察，從調蓄水庫中取水的兩座水廠，由于水庫漂浮雜物很輕微，運行八年吸水井的攔污格柵鐵絲網(wǎng)都沒有雜物可清除。因此，可以將取水井簡化。1992年在為天津堿廠專用沉淀水取水系統(tǒng)中的取水頭部就將水泵吸水管道直接伸入水庫取水，僅在管道周圍水位變動部分澆注水下混凝土防凍。采用這一方案，全部取消了取水井，取水工程造價僅支出原估算費用20%就達到同樣效果。
　　我們認為，對一些漂浮物很輕微的水廠在用較大口徑水泵取水時，取水口可以不用吸水井仍能同樣安全取水的。

　　三、混凝劑

　　塘沽凈水實驗結果表明，凈水混凝劑以鐵鹽效果較好，尤其是三氯化鐵凈化效果最好，降低三氯化鐵購入價格，就成來降低自來水成本關鍵問題之一。
　　我們經(jīng)過分析，以為降低混凝劑費用必需結合我們背靠工業(yè)基地的優(yōu)勢，應充分利用工業(yè)下腳料這一技術路線才能達到目的。因此，在1985年塘沽在我市各水廠中首先采用北京首都鋼鐵公司帶鋼廠鹽酸酸洗廢液制成的三氯化鐵作混凝劑。凈化效果與化工企業(yè)產(chǎn)品一樣。由于是采用工業(yè)下腳料制取的藥劑，其價格僅相當于一般化工廠產(chǎn)品價格60%左右。
　　1990年我們又進一步在塘沽郊區(qū)支援村辦企業(yè)再建一座用天津市大成五金廠及第二鋼絲繩廠等工廠的鹽酸酸洗廢液再加入鐵屑及通氯等工藝加工成三氯化鐵溶液的工廠。產(chǎn)品濃度可達34%左右。由1990年至1992年三年共計制成1493噸，占塘沽分公司同期混凝劑用量的29.2%，又進一步降低了成本。
　　酸洗廢液各地都有，排放后污染環(huán)境。加工為混凝劑不但可以降低水廠生產(chǎn)成本，還可消除公害。若在全國各地普遍推廣，肯定會產(chǎn)生明顯經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。

　　四、混合設施

　　常規(guī)凈化工藝過程為：
　　凝聚——絮凝——沉淀——過濾
　　混合設施是完成凝聚過程的設備。按水凈化各工藝過程所需要的停留時間分析，凝聚所經(jīng)歷的時間最短，因而在水凈化處理過程中混合設施投資也就最少。但是，它卻是整個凈化工藝過程中不可缺少的一環(huán)，是控制混凝劑單位消耗關鍵的一環(huán)。因此，提高混合設施效果，在凈水廠投入與產(chǎn)出相比中，是應該予以特別關注的問題。
　　我們對混合十分重視。塘沽分公司采用不同混合設備，完成各水廠凈化所需凝聚工藝過程。1987年購入了一臺螺旋葉片管道混合器（用于海水廠）。1988年使用一臺擴散（喇叭擴散器——中南院設計產(chǎn)品）管道混合器（用于四水廠）。1988年在一水廠擴建中根據(jù)購入管道混合器原理自制了一臺阻流板式靜態(tài)管道混合器用于直徑1000mm源水入廠管。1992年為了混合及配水需要又在五水廠建設一座中央配水式混合池，專門用于混合及配水。現(xiàn)將該池進行簡要介紹（專利號：ZL 92 2 07780.0）。
　　這座中央配水式混合池是在園形水池基礎上，池中央增設棱柱狀配水豎井。進水由園形池下部進入，在池的入口處投加混凝劑，在池的下部經(jīng)過分流隔板及連續(xù)陡坎等撓流措施，促使水體與藥劑混合。由于慣性力水體圍繞池壁旋轉，并且受到棱柱狀豎井撓動，使混凝劑進一步混合，最后上升到池的頂部后，再經(jīng)可動式堰板進入中央多孔配水豎井，水體在多孔配水豎井內由上向上流，再經(jīng)由各自不同出水口流往相應的沉淀池。
　　塘沽五水廠共按裝7臺進水泵，在進水井投加氯氣，在泵前投加混凝劑。由于各水泵在整個系統(tǒng)中位置不同，實際工作狀況不同，因而每臺水泵流量有變化，各泵投配混凝劑難以準確匹配。因而五水廠6組斜管沉淀池水質不同，經(jīng)過六組沉淀池反應后水的余鐵測定，相差可達二倍。運行十分困難。改用混合池混合后，全部混凝劑及消毒劑均投加在混合池進口處，混合均勻，各沉淀池水質達到統(tǒng)一，有利于節(jié)約藥耗及氯耗。
　　一般混合池均有死角，容積利用不充分，塘沽五水廠新建配水混合池容積利用率可達100%，經(jīng)國家給排水檢測中心華北分中心檢測證實混合效果良好。而且對各組沉淀池具有配水作用，使用便利。該地共投資13萬元，能適應五水廠現(xiàn)大10萬立米／日的能力及擴建為15萬立米／日能力的需要。據(jù)測算，一年多一點時間節(jié)省的藥劑費即可達13萬元。

　　五、反應沉淀池

　　凈水工藝中完成絮凝過程依靠反應設施。絮凝是凈化的重要工藝。塘沽一水廠1964年建成平流沉淀池一座，為土堤結構，設計能力1.5萬立米／日。同時建有園形單級旋流反應池，作為反應設施。進水管由沿反應池底部池壁切線方向進入，水在池內旋流，由上部出不。由于混合效果差，雖然水體在沉淀池內停留3小時，但沉淀水出水濁度經(jīng)常在14度以上。由于不能適應需要而停用。
　　1988年塘沽一廠擴建，為了增加量和提高凈水水質。決定不僅要恢復平流沉淀池，而且要提高處理水能力和降低濁度，要求沉淀池出水濁度達到5度以下。
　　我們與設計部門合作，學習芥園水廠改造平流沉淀池經(jīng)驗，采用在沉淀池內部斜坡上增建反應池方法。即在沉淀池斜坡上設了4組反應槽，由于是沿沉淀池池壁上建反應槽，因而流程長，轉折少，有利于節(jié)能。利用原有反應井與反應槽組合，增加了反應時間。雖然沉淀池容積減少，停留時間縮短。但是，效果反而更好。
　　經(jīng)過改造以后，沉淀池處理能力大幅度提高，水量增多，由原業(yè)1.5萬立米／日增加到3萬立米／日以上。由于是在池內部施工反應槽，工程簡單易行，工期短。投產(chǎn)運行后，沉淀池出水濁度為4-5度，特別是冬季低溫低濁期間，水質良好，有利于全廠水處理。改造全部費用僅相當于新建同等規(guī)模沉淀池的1/2。而且水頭損失小，藥耗低。一廠平流沉淀池改造真正作到了多快好省，是一個推廣先進技術成功范例，它充分體現(xiàn)科學技術是生產(chǎn)力，而且是第一生產(chǎn)力的這個論證的正確。
　　根據(jù)1988年一廠沉淀池改造成功經(jīng)驗，1992年我們在一水廠擴建中又利用原平流沉淀池外坡為新建的平流沉淀池再建一組反應池。最大限度利用土地，塘沽一水廠水處理能力則在原增加一倍基礎上，再增加50%。投產(chǎn)以后收到顯著效益。1994年一水廠高日供水量突破了10萬立米／日。比1984年增加二倍。

　　六、濾池

　　過濾是所有凈化水必不可少的工藝過程。也是保證水質的帶把關性重要工藝過程。塘沽分公司從兩個方面追求過濾技術進步，一是從構筑物入手，另一是濾料革新。在這兩方面均獲益匪淺?，F(xiàn)分別給以介紹：
　　在構筑物面，我們采取了以下一些措施：
　　1、穿孔支管：將濾池配水系統(tǒng)的穿孔支管由直徑75mm鑄鐵管改為D=90mm（外徑）P、V、C管。
　　塘沽是以鐵鹽為混凝劑，采用鑄鐵穿孔支管時，在濾池內鐵細菌繁殖，穿孔支管鐵管與附近礫石粘結在一起，穿孔支管內部及孔眼因銹蝕堵塞嚴重，使濾池無法正常沖洗。每兩年即需對濾池大修一次。大修時，將全部穿孔支管啟出，重新除銹，同時翻修濾池，不但費用高昂，而且費時費力，影響生產(chǎn)。
　　1986年10月，我們將一廠第五組濾池穿孔配水支管改為加厚P、V、C管（采用天津二塑產(chǎn)品）。試驗取得成功后到87年5月，將全部濾池都更換為P、V、C管。至今已九年，一直運行良好。以后，在1988年一水廠擴建及新建四水廠濾池時，全部采用P、Ｖ、C管作穿孔配水支管。
　　采用非金屬材料代替金屬材料是材料科學發(fā)展方向，從價格上比，小口徑P、V、C管價格低于鑄鐵管價格，并且能作到定尺生產(chǎn)，沒有余料。由于P、V、Ｃ管內壁光滑，還可減少沖洗水能源消耗。
　　這一技術改進是新材料利用一個成功范例。
　　2、中阻力濾池：1984年在新建五水廠濾池中，在我公司首次采用二次配水陶瓷濾磚的中阻力過濾系統(tǒng)。經(jīng)過幾年反復探索，我們現(xiàn)在已正確掌握了陶瓷濾磚的安裝與運行。使用也步入正軌。由于采用中阻力系統(tǒng)，在相同條件下，沖洗水頭可減少2米，節(jié)約了反沖洗電費。
　　3、洗砂排水槽：一水廠原濾站為1964年建成，濾池采用底閥進水及排水。由于使用多年，腐蝕嚴重，經(jīng)常需要停水維修。特別是底閥漏水嚴重，日漏水量已達產(chǎn)水量的3%左右。1991年我們結合設備及構筑物現(xiàn)在技術狀態(tài)。引進了高位排水技術，對濾池進行改造。采用虹吸進水，高位槽排水。采用這種特殊形式，徹底解決了濾池漏水。同時由于排水槽抬高，還可以加大砂層厚度，增大砂濾料粒徑，提高了濾水能力。
　　關于濾料方面，主要是采用均粒徑石英粗砂濾料：
　　濾料是快濾池的主要部分，是濾池工作好壞的關鍵。它既要滿足過濾要求，又應使沖洗效果好。
　　我們根據(jù)這一要求，從84年開始先在個別濾池進行試驗，試用均粒徑石英砂濾料代替?zhèn)鹘y(tǒng)常規(guī)砂濾料。試驗成功后，逐步在塘沽分公司各水廠擴大使用范圍。由于各個濾池排水槽與配水支管距離不同，所以砂的粒徑及層厚也不能一樣。91年在四水廠又開始以均粒石英砂濾料代替雙層濾料用于微絮凝直接過濾的生產(chǎn)性試驗，經(jīng)過兩年使用，效果良好，可以從根本上解決原濾池濾料流失問題。最后將全部濾池的雙層濾料都更換為均粒石英砂濾料。
　　我們根據(jù)濾池構造的不同，以及濾料廠供貨條件，塘沽分公司最近幾年采用砂濾料的規(guī)格有0.7-0.85毫米、0.9-1.1毫米、0.8-1.25毫米。由于普遍增大粒徑，石英砂有效粒徑d10由0.5-0.6毫米增至0.7-0.82毫米。在深度方向過濾起始孔隙率ε。也由0.43提高到0.45-0.51。因此，在過濾時全部濾床能發(fā)揮作用。普通的石英砂濾池，僅在濾床表層截留了大量污泥，表層阻塞增長很快，大量的下層濾料對水質澄清所起作用很小。這樣，在相同水質條件下，均粒徑石英砂濾池濾速可比常規(guī)濾池濾速提高50-70%，過濾同期能延長一倍。由于粒徑加大，在相同沖洗強度下，雖然砂膨脹度減少，但是反沖洗時，速度梯度G是與濾料顆粒的比重和大小成正比的，粒徑大，G值也大。因此，采用均粒徑粗砂濾料后，沖洗方式不需采用特殊措施，只需要延長沖洗時間一分鐘左右即可。
　　塘沽分公司各水廠濾池濾料主要采用均粒徑粗石英砂濾料，流失濾料極其輕微，年流失率僅5%左右。節(jié)約了大量補濾料費用。
　　由于采用均料石英砂濾料，濾速提高，過濾周期延長。所以我們在各水廠增能挖潛的擴建工程中，僅擴建了沉淀構筑物，不再新建濾池，各廠均可以按照提高過濾能力50%計算，節(jié)約了數(shù)以千萬元的基建投資。經(jīng)濟效益十分突出。
　　使用均粒徑粗砂濾料，塘沽分公司在國內同行中是處于領先地位的。我國從事給水理論研究學者原來是不贊成的。例如：由同濟大學主編的《給水工程》1980年版第322頁就明確指出“采用均勻粒徑粗濾料……作為生活飲用水最后過濾工藝往往不能確保濾后水質，或者使濾層厚度大大增加而導致經(jīng)濟上的不合理”。我們根據(jù)現(xiàn)在濾前水濁度低的情況，不從書本出發(fā)，而從實際出發(fā)，逐步推廣、實踐，證實了合理采用粗砂均粒徑濾料是可行的。

　　七、泵房

　　我們在泵房工程中從兩方面追求技術進步。
　　在建筑結構方面：
　　采用分離基礎泵坑代替半地下式泵房。天津自來水公司為了節(jié)約能耗，要求泵房勻建為半地下式。泵房下部是鋼筋混凝土結構，鋼筋混凝土整體底板厚達40-50cm，造價昂貴。為了節(jié)約投資，我們將泵房基礎建為普通條形基礎結構，對安裝水泵部分建單獨鋼筋混凝土結構泵坑。在相同使用功能下大幅度節(jié)約了建設費用。例如，塘沽一水廠送水泵房日送水10萬立米，采用上述辦法其土建費僅10萬元。大約節(jié)約了30%費用。1994年新建的加壓泵站也是采用這種結構，又大幅度節(jié)約了投資。
　　在節(jié)能方面：
　　國家十分重視節(jié)能技術推廣，各種調速設備相斷問世。我們采取方針是：結合塘沽生產(chǎn)實際，不搞為調速而調速，而是堅持為節(jié)能而調速。因此，現(xiàn)在對全區(qū)統(tǒng)一供水系統(tǒng)（各水廠的送水泵房）不采用調速方案，而是采用統(tǒng)一調度各廠供水，要求每臺水泵均能滿負荷運行，以保證運行合理。對于因水質要求不同的單獨供水系統(tǒng)，由于不能與全區(qū)管網(wǎng)并聯(lián)，則結合具體情況選用不同調速方式。1989年在海水廠的進水泵房，選用電動機變頻器調速，節(jié)電30%。兩年半就收回全部投資。在專供天津堿廠沉淀水的泵房，選用上海交大機械廠生產(chǎn)的YOT-560調速型液力偶合調速運行，亦可節(jié)電20%。在總結使用經(jīng)驗基礎上，1992年在為天津堿廠專用沉淀水的進水泵房的工程中，設計了一套由沉淀水位反饋，自動控制進水泵變頻器頻率，以此來決定進水泵轉速的系統(tǒng)。該系統(tǒng)建成，可以取消泵站值班人員，穩(wěn)定保持平流沉淀池在高水位狀態(tài)下運行。避免沉淀池水位忽高忽低，保證二級泵房吸水穩(wěn)定，一級泵房自動調泵，節(jié)約電力消耗。

　　八、管道

　　我們在管道施工中著重抓了新材料推廣使用，以推廣新材料為龍頭來帶動管道工程技術進步。據(jù)《城鎮(zhèn)供水》1992年第三期城建司丁五禾同志“我國城市供水管道情況淺析”一文介紹：1985年城鎮(zhèn)供水協(xié)會對全國供水管道普查，各種材質管道分別占管道總數(shù)的百分比為鑄鐵管占81%、鋼管占5%、水泥壓力管占10%、石棉水泥管占1%、塑料管占0.3%、其它的管占2.7%。同文又介紹：目前我國年產(chǎn)灰鐵管150萬噸，球墨管僅5萬噸，兩者之比為1:30。
　　從1990年起，我們就狠抓新材料推廣工作，逐步擴大使用范圍。以1992年為例，當年塘沽共安裝管道18052米。其中球墨鑄鐵管13833米，占76.6%；鋼管410米，占2.2%；灰鑄鐵管597米，占3.3%；P、V、Ｃ管3158米，占17.6%。由此可以看出，在管道材質方面，我們已有根本性變化。新材料使用已達到了發(fā)達國家水平?，F(xiàn)在，塘沽分公司≥300mm管道，基本上采用內襯水泥砂漿的球墨鑄鐵管。≤200mm管道，基本上是P、V、Ｃ管。由于新材料推廣使用，使管道工人勞動生產(chǎn)率大幅度提高，1992年一線管道安裝工人人均產(chǎn)值達到27萬元，創(chuàng)造了塘沽分公司歷史上最好成績。1993年及1994年在這個基礎上又進一步提高。
　　為了推廣承插口的P、V、C管，我們還自行設計了P、V、C管與鑄鐵管轉換接頭。它類似于套袖。這樣就可以在利用現(xiàn)有鑄鐵管管件的基礎上充分利用P、V、C管。經(jīng)過三年使用證明，這種接頭在試壓過程中無一漏水，保證了承插接口的P、V、C管推廣使用。
　　在施工技術方面，1985年我們在鋪設一條長269m，內徑750mm穿越海河的輸水鋼管中工程中，在我市首次在輸水管道中引進了“彈性敷設”技術。完成了從設計到施工全過程工作。不僅節(jié)約工程造價，現(xiàn)已安全運行九年。我市河流從多，推廣這項新技術對鋪設穿越水域管道必將帶來很大效益。

　　九、分質供水

　　塘沽和天津一樣，是淡水資源極為匱乏的城市。為了節(jié)約水資源，1988年6月我們建成了海水實驗廠?，F(xiàn)在日供水量為8000立米，占塘沽日供水量的4%。該廠年稅利合計為8-9萬元。取得了良好的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。
　　塘沽海水實驗廠是國內第一家供應凈水海水的企業(yè)，為了處理好海水，我們同時進行了大量科學試驗，尋找適合的混凝劑及凈化方案。該項課題獲得我市科技進步一等獎和1992年北京國際發(fā)明展覽會銅獎。并取得國家專利，專利號：ZL 90 1 0109467.6在海水廠建設中我們將科研和生產(chǎn)緊密結合在一起。根據(jù)科研成果進行設計，指導和完善生產(chǎn)。生產(chǎn)中存在問題又反饋作為科研課題內容。從而達到科研和生產(chǎn)的雙豐收。
　　現(xiàn)在正擬擴大利用海水研究課題，將使塘沽地區(qū)分質供水更向前推進一步。

　　十、結束語

　　近年來塘沽分公司按照不唯上，不唯書，只唯實的精神，踏踏實實結合生產(chǎn)實際，推廣國內外先進科技成果，或者自行研究解決生產(chǎn)中出現(xiàn)問題，或者對推廣技術成果中出現(xiàn)問題，結合分公司的實際情況加以完善。努力提高給水技術水平。使塘沽分公司獲得者得了顯著效益。
　　1985年塘沽分公司在引灤入塘工程實現(xiàn)后，共建成12萬立米／日能力水廠。由1986年開始利用收取水廠增容費辦法集資，8年中集資約1600萬元，將其中1200萬元左右用于水廠建設。大約日處理1方米水廠，投資僅100元。到1994年底，使全部水處理能力達到25萬立米／日。擴大水廠供水能力13萬立米／日，適應了生產(chǎn)的發(fā)展需要和生活水平提高的需要。由于我們在水廠建設中充分利用先進科技成果及我們自已研究的技術成果，在凈水廠內增能挖潛，我們沒有用國家一分錢投資，也沒用國內外貸款，僅依靠收取增容費，就使塘沽地區(qū)水廠產(chǎn)水能力（不含水源工程）適應了用水增長。
　　我們認為，給水技術進步與給水事業(yè)發(fā)展是應該緊密聯(lián)系在一起的，給水技術進步必須以給水事業(yè)的發(fā)展為基礎，給水事業(yè)的發(fā)展又必須依靠給水技術進步。這樣，我們就能在技術進步中獲得效益。追求技術進步應該是推動塘沽供水事業(yè)發(fā)展的重要對策。

---

一九九五年一月