錢(qián)孟康
(溫州自來(lái)水集團(tuán)公司，浙江溫州325000)

　　摘要：溫州市新西山水廠是世界銀行貸款項(xiàng)目，設(shè)計(jì)規(guī)模為10×104 m3/d，由奧地利能源與環(huán)境工程公司總承包。投產(chǎn)以來(lái)，運(yùn)行順利，水質(zhì)優(yōu)良，被世界銀行譽(yù)為交鑰匙工程的典范。本文介紹了該水廠的工藝流程、設(shè)計(jì)參數(shù)、相關(guān)設(shè)備、高低壓配電和自動(dòng)控制系統(tǒng)以及運(yùn)行情況。
　　關(guān)鍵詞：凈水工藝；設(shè)計(jì)參數(shù)；自動(dòng)控制
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.35
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2000)10-0042-03

　　新西山水廠屬溫州供水工程中的一個(gè)子項(xiàng)，總造價(jià)約9 840萬(wàn)元，用地面積約2 hm2，設(shè)計(jì)供水能力10×104 m3/d。自1998年12月投產(chǎn)以來(lái)，平均日供水量達(dá)到12×104 m3/d，最高供水量達(dá)13×104 m3/d以上，出水濁度維持在0.1 NTU左右，最低為0.02 NTU，即使原水濁度高達(dá)7 000 NTU，出水濁度仍在0.5 NTU以下。該水廠的主要特點(diǎn)是：工藝可靠、設(shè)備精良、加藥系統(tǒng)完善、控制系統(tǒng)先進(jìn)、檢測(cè)全面、出水優(yōu)良、用地緊湊，全面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，成為國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的水廠之一。

　　1 水源

　　新西山水廠的水源來(lái)自30 km以外的甌江，原水最低濁度在10 NTU左右，最高濁度達(dá)7000NTU以上(隨甌江水每天兩次潮漲潮落影響)，一天兩次最大濁度變化達(dá)5000NTU以上，但水質(zhì)良好，符合二類(lèi)地面水標(biāo)準(zhǔn)。

　　2　工藝流程、設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)備

　　新西山水廠的工藝流程見(jiàn)圖1。

　　2.1 進(jìn)水和混合系統(tǒng)
　　輸水隧洞內(nèi)水位在黃海高程13～15 m之間變化，為穩(wěn)定水流。該系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了配水井，配水井前設(shè)有電動(dòng)流量調(diào)節(jié)閥，當(dāng)輸水隧洞內(nèi)水位變化時(shí)，該調(diào)節(jié)閥將自動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水流量。
　　混合采用熱浸鍍鋅管式靜態(tài)混合器，DN1 200，共三節(jié)，混合效果良好。
　　該系統(tǒng)配置的主要儀表有超聲波水位儀、高濁度儀、pH計(jì)、溫度儀、SCD儀和電磁流量?jī)x，這些儀表都具有就地顯示功能，并將信號(hào)以4～20 mA直流輸出送到加礬間PLC和中心控制室。
　　2.2 反應(yīng)沉淀池
　　采用單通道折板反應(yīng)、平流沉淀工藝，共二組。反應(yīng)池平面尺寸為15.6 m×13.07 m，有效水深4 m，第一段和第二段采用相對(duì)折板，第三段用平板，水流在各段內(nèi)的停留時(shí)間分別為5.3、5.7、5.6 min，流速分別為0.29、0.19、0.11 m/s，GT值為5.22×104，總水頭損失約0.28 m。排泥采用三通式排泥管和氣動(dòng)閘板閥，排泥快速，每日排泥僅5 s，不需沖洗，包括沉淀池在內(nèi)的總排泥水量損失在2%左右。
　　平流沉淀池的平面尺寸為96.13 m×15.6 m，水深3.0 m，設(shè)計(jì)沉淀時(shí)間為120 min。進(jìn)水采用喇叭形穿孔配水墻，出水采用鋼筋混凝土指形槽，裝有不銹鋼鋸齒堰。采用二臺(tái)雙吸式排泥機(jī)，根據(jù)原水濁度和積泥情況，可在泵吸和虹吸二種工況下工作，在現(xiàn)場(chǎng)或中心控制室控制排泥機(jī)的運(yùn)行。
沉淀池出口處裝有低濁度儀，隨時(shí)檢驗(yàn)出水水質(zhì)。
　　2.3 濾池和反沖洗系統(tǒng)
　　采用V型氣水反沖洗濾池，共八格，有效過(guò)濾面積為83.7 m²/格，設(shè)計(jì)濾速6.5 m/h，池深5.05 m，采用單一均質(zhì)濾料，濾料為d＝0.8～1.2 mm的石英砂，層厚1.45 m，砂面上水深1.2 m。采用預(yù)制鋼筋混凝土濾板和ABS長(zhǎng)柄濾頭。反沖洗分氣沖、氣水同時(shí)沖洗、水洗和表面掃洗四個(gè)階段，整個(gè)沖洗過(guò)程歷時(shí)18 min，反沖洗正常工作周期為48 h，高濁度季節(jié)為24 h。所有閥門(mén)均為氣動(dòng)閥門(mén)，反沖洗水管和空氣管上分別裝有電磁流量計(jì)和孔板流量計(jì)，用于對(duì)反沖洗強(qiáng)度的監(jiān)測(cè)和控制。每格濾池配有超聲波水位儀、水頭損失儀和壓力變送器，總出水渠中配有濁度儀、余氯分析儀，管廊上方就地配有濾池控制臺(tái)(帶PLC)四臺(tái)。濾池的反沖洗可根據(jù)控制過(guò)濾周期或水頭損失自動(dòng)進(jìn)行，也可通過(guò)就地控制臺(tái)、中心控制室人工操作。濾池設(shè)計(jì)最大水頭損失為2.2 m。
　　2.4 清水池
　　清水池建在反應(yīng)沉淀池的下方，共二組，單池平面尺寸為109.2 m×15.6 m，有效水深3.2 m，兩池總?cè)莘e約10 500 m³。每組清水池內(nèi)設(shè)液位儀一套，取樣泵一臺(tái)。
　　2.5 吸水井和二級(jí)泵房
　　吸水井平面尺寸為21 m×2.4 m，分二格，最大水深5.5 m，最小水深2.2 m。井內(nèi)裝超聲波水位儀一臺(tái)，具有高低水位自動(dòng)報(bào)警功能。
　　二級(jí)泵房為地下結(jié)構(gòu)，采用正壓吸水方式，配離心泵和10 kV緊湊型電機(jī)四臺(tái)，三用一備。
　　泵房出水總管為DN1 200鋼管，配有電磁流量計(jì)、濁度儀、余氯分析儀、總壓力表和pH計(jì)，用以監(jiān)測(cè)主要出水水質(zhì)指標(biāo)和服務(wù)指標(biāo)。在吸水井水位低于最低水位或電機(jī)溫升過(guò)高，電流、電壓超過(guò)正常值時(shí)，均可自動(dòng)停泵。
　　2.6 加藥系統(tǒng)
　　根據(jù)甌江原水濁度、pH值變化大的特點(diǎn)，投加Al₂(SO₄)₃(或聚合氯化鋁)、ST助凝劑、NaOH三種藥劑，系統(tǒng)相當(dāng)完善。
　　加礬系統(tǒng)設(shè)有溶解池、溶液池各二個(gè)，總?cè)莘e分別為20 m3和60 m3。溶解池內(nèi)裝不銹鋼攪拌器二臺(tái)，溶液池內(nèi)裝穿孔稀釋水管。加礬泵為三臺(tái)活塞式隔膜計(jì)量泵，二用一備，流量為1 500 L/(臺(tái)·h)，投加濃度為3%。加礬池內(nèi)裝有超聲波水位儀和密度計(jì)，加藥管上裝有電磁流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)液位、礬液濃度和加礬量的監(jiān)測(cè)。整個(gè)加藥系統(tǒng)以SCD儀為測(cè)量單元組成閉合反饋控制系統(tǒng)，加藥間PLC根據(jù)SCD儀反饋值進(jìn)行PID計(jì)算，調(diào)整變頻器來(lái)控制計(jì)量泵的轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)加礬的自動(dòng)控制。投運(yùn)以來(lái)，不管原水濁度如何變化，自動(dòng)化加藥異常成功。
　　ST助凝劑投加系統(tǒng)設(shè)溶解池二個(gè)，容積為6 m³，攪拌器二臺(tái)，計(jì)量泵三臺(tái)，投加量為360 L/(臺(tái)·h)，投加濃度為0.5%，配有液位儀二臺(tái)，整個(gè)系統(tǒng)具有自動(dòng)改變助凝劑濃度的能力。為節(jié)約成本，僅在原水濁度＞4 000 NTU時(shí)投加助凝劑，效果相當(dāng)明顯。
　　NaOH投加系統(tǒng)設(shè)有二個(gè)玻璃鋼NaOH原液儲(chǔ)罐，容積各為15 m³。二個(gè)玻璃鋼稀液罐，容積各為1 m³。另設(shè)有容積為30 m³的鋼筋混凝土緊急儲(chǔ)存池一座，三臺(tái)隔膜計(jì)量泵(二用一備)，投加量為550 L/(臺(tái)·h)。NaOH投加濃度為10%，設(shè)計(jì)最大投加量為22 mg/L。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)有液位儀、溫度計(jì)和加溫裝置，堿液的加溫和稀釋均為自動(dòng)控制。
　　2.7 加氯系統(tǒng)
　　加氯間與加藥系統(tǒng)建在一起，包括氯庫(kù)、加氯機(jī)室、泄氯回收裝置室三部分。加氯系統(tǒng)主要有三臺(tái)柜式加氯機(jī)(二用一備)，二臺(tái)電子秤，二臺(tái)真空調(diào)節(jié)器，一套液氯切換裝置，二套歧管系統(tǒng)，一套漏氯檢測(cè)和報(bào)警裝置。設(shè)計(jì)最大加氯量是前加氯為3 mg/L，后加氯為2 mg/L，前加氯按流量比例投加，后加氯按出水余氯反饋投加。
　　氯庫(kù)內(nèi)裝有玻璃鋼通風(fēng)管和屋頂通風(fēng)機(jī)，用以日常換氣。泄氯回收裝置用于發(fā)生漏氯事故時(shí)的防范措施，當(dāng)空氣中漏氯量＞1 mg/L則自動(dòng)報(bào)警；當(dāng)濃度為3 mg/L時(shí)，則自動(dòng)關(guān)閉屋頂風(fēng)機(jī)，開(kāi)啟泄氯回收裝置，用NaOH溶液中和泄氯。為了防止裝置中的NaOH結(jié)晶，整個(gè)系統(tǒng)設(shè)有NaOH更換管道，只要定期打開(kāi)有關(guān)閥門(mén)，即可將裝置內(nèi)的NaOH排至NaOH緊急儲(chǔ)存池，并將NaOH儲(chǔ)存罐中的新鮮溶液送入回收裝置。
　　2.8 回用水池
　　回用水池平面尺寸為17 m×17 m，有效水深5.2 m，用于回收濾池反沖洗水和水廠整個(gè)系統(tǒng)中的溢流水。池內(nèi)裝潛水泵二臺(tái)(一用一備)，潛水泵的啟閉可根據(jù)水位儀顯示的液位自動(dòng)進(jìn)行，也可就地或在中控室遙控進(jìn)行。
　　2.9 高壓配電系統(tǒng)
　　供電采用兩路10 kV進(jìn)線，同時(shí)工作。高壓柜選用的繼電器達(dá)到了定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)、小接地電流保護(hù)、瓦斯保護(hù)、過(guò)負(fù)荷保護(hù)、低電壓保護(hù)、溫度保護(hù)等功能?？刂?、保護(hù)信號(hào)回路自成系統(tǒng)后再與微機(jī)聯(lián)網(wǎng)，在與微機(jī)脫網(wǎng)后仍能維持其正常的操作和指示，每臺(tái)高壓開(kāi)關(guān)柜上都有直觀的運(yùn)行狀態(tài)和故障顯示。高壓電機(jī)的功率因數(shù)補(bǔ)償柜設(shè)在二級(jí)泵房的高壓電機(jī)旁，進(jìn)行就地補(bǔ)償，容量為100 kV。經(jīng)補(bǔ)償后，功率因數(shù)可達(dá)0.95以上。
　　2.10 變電站與低壓配電系統(tǒng)
　　變電站與濾池反沖洗泵房建在一起。整個(gè)水廠低壓系統(tǒng)分成清水泵房、濾站、加藥三個(gè)子站，各子站均設(shè)有接線柜、計(jì)量柜、PLC柜、MCC柜，并在濾站低壓配電間內(nèi)設(shè)了二臺(tái)功率因數(shù)補(bǔ)償柜。有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)、用電量、頻率、電壓、電流、水廠出水量、出水濁度、出水壓力、余氯、水池液位等均可就地顯示并通過(guò)通訊系統(tǒng)向中心控制室提供有關(guān)數(shù)據(jù)和信息。
　　2.11 自動(dòng)控制系統(tǒng)
　　新西山水廠采用集中管理監(jiān)視、分散處理控制的自動(dòng)控制原則，其控制系統(tǒng)布置如圖2所示。

　　在濾池和反沖洗泵房、二級(jí)泵房和高壓配電間、加藥間、中心控制室四個(gè)系統(tǒng)各設(shè)一臺(tái)PLC，并在濾池控制室內(nèi)設(shè)四臺(tái)就地小容量PLC管理和控制八格濾池的運(yùn)行。所有PLC均采用美國(guó)AB公司的PLC5和SLC500系列產(chǎn)品，并通過(guò)DH網(wǎng)絡(luò)連接，構(gòu)成PLC控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全廠各工藝參數(shù)的采集，然后由存于PLC的程序進(jìn)行處理，將處理結(jié)果通過(guò)輸出模塊傳送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的自動(dòng)控制和操作，同時(shí)實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)送到中控室的服務(wù)器，接受從服務(wù)器來(lái)的數(shù)據(jù)等功能。在中心控制室設(shè)有由二臺(tái)服務(wù)器、五臺(tái)計(jì)算機(jī)、三臺(tái)打印機(jī)組成的工作站和一面4×1.5 m2模擬屏以及無(wú)線電發(fā)射系統(tǒng)，通過(guò)以太網(wǎng)和集線器聯(lián)接。服務(wù)器和工作站分別采用英文版微軟Windows NT Server和MS Windows NT Workstation操作系統(tǒng)，各工作站共享服務(wù)器上的數(shù)據(jù)。中控室的工作站能實(shí)時(shí)監(jiān)視幾乎所有的工藝參數(shù)和所有主要構(gòu)筑物、主要設(shè)備的運(yùn)行狀況，進(jìn)行設(shè)備的遙控和全自動(dòng)切換，儀表的虛設(shè)和實(shí)際方式切換及參數(shù)設(shè)置，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)儀表和設(shè)備故障、維修保養(yǎng)時(shí)間到自動(dòng)報(bào)警記錄，工藝參數(shù)的歷史趨勢(shì)記錄，生產(chǎn)日、月報(bào)表記錄。模擬屏上有15個(gè)數(shù)據(jù)顯示和183個(gè)信號(hào)顯示，實(shí)時(shí)監(jiān)視整個(gè)水廠的工藝流程中供水質(zhì)量的主要參數(shù)、雙回路供電以及所有設(shè)備的工況。無(wú)線通訊系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)向溫州自來(lái)水集團(tuán)公司中心調(diào)度室傳送水廠的生產(chǎn)情況并接收相關(guān)的指令。中控室內(nèi)還設(shè)有2臺(tái)各具四個(gè)畫(huà)面的監(jiān)視器，配合現(xiàn)場(chǎng)的攝像裝置，對(duì)整個(gè)水廠工藝和設(shè)備的工況、廠區(qū)安全情況時(shí)刻進(jìn)行監(jiān)視。

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收稿日期：2000-04-12