周 健
（湖南省建筑設(shè)計(jì)院，湖南 長(zhǎng)沙 410011）

　　摘　要：長(zhǎng)沙市第八水廠凈水工藝采用橋板絮凝反應(yīng)、平流沉淀和氣水反沖濾池，并對(duì)絮凝池和沉淀池出水進(jìn)行了收集、貯存、調(diào)節(jié)、濃縮、離心機(jī)脫水處理。全廠采用了DCS自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)。輸配水管網(wǎng)采用了球墨鑄鐵管和鋼管。運(yùn)行兩年多來(lái)出水完全符合《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》GB50282－98附錄A中規(guī)定的生活飲用水一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》（2001）要求。
　　關(guān)鍵詞：自來(lái)水；給水處理；取水；凈化；管網(wǎng)；絮凝；沉淀
　　中國(guó)分類號(hào)：TU991．02
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
　　文章編號(hào)：1009－2455（2003）02－0024－03

Design and Operation of Changsha No. 8 Water Plant
ZHOU Jian
(The Building Designing Institute of Hunan Province, Changsha 410011, China)

　　Abstract: The water cleaning process in changsha No. 8 water Plant uses flap flocculation reaction, advec-
tion sedimentation and air-water backflush filter tank, and the outlet water from the flocculation tank and sedimen-tation tank is collected, stored, adjusted, thickened and dewatered through a centrifuge. DCS automatic monitoring and controlling system is used for the whole plant. Graphite cast iron pipes and steel pipes are used for the water supply and distribution pipe network. In the past more than two years since the process was put into operation, the quality of the effluent water has been completely conforming to the standard fOr first-grade domestic drinking water specified in Appendix A to Code for Planning of Municipal Water Supply Works (GB50282-98) and meeting the requirements of Hygienic Specification for Quality of Domestic Drinking Water (2001).
　　Keywords: portable water feed water treatment; water taking; cleaning; pipe network; flocculation; sedimen-tation

　　長(zhǎng)沙市第八水廠是長(zhǎng)沙市市政工程重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目。是采用國(guó)內(nèi)BOT方式籌集內(nèi)配資金和利用日本政府貸款建設(shè)的一座現(xiàn)代化水廠，設(shè)計(jì)供水總規(guī)模為50×10⁴m³／d，水廠出水水質(zhì)按《城市給水工程規(guī)劃規(guī)范》GB50282－98附錄A中的一級(jí)水質(zhì)指標(biāo)控制，工程總投資60153萬(wàn)元人民幣。整個(gè)工程由取水工程、凈水廠、配水工程三部分組成。一期工程于2000年9月底投產(chǎn)運(yùn)行，運(yùn)行期間的產(chǎn)水量和出廠水水質(zhì)均符合設(shè)計(jì)要求。

1 取水工程

　　水源：湘江；取水點(diǎn)：猴子石（位于市區(qū)上游，一級(jí)水源保護(hù)區(qū)內(nèi)）；設(shè)計(jì)洪水位：37．92m（P＝1％）；校核洪水位：8.50m（P＝0.33％）；設(shè)計(jì)枯水位：23．50m（P=99％）；設(shè)計(jì)枯水流量：263m³／s（P=97%）。
1.1 取水頭部
　　取水頭部設(shè)計(jì)規(guī)模為50×10⁴m³／d，采用棱形，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，L×B×H=18．50m×3.00m×5.18m，置于湘江猴子石水流深槽，下部嵌入基巖，采用側(cè)面進(jìn)水方式，進(jìn)水窗口設(shè)攔污柵條，縫寬50mm，柵縫與湘江水流方向成45°夾角，進(jìn)水窗口上緣位于99%保證率枯水位下2.35m，進(jìn)水窗口下緣距河床面0.75m。
1.2 原水自流管道
　　原水自流管道采用D1820×14鋼管2根，單根長(zhǎng)30m，管道設(shè)計(jì)流速1.25m/s，采用預(yù)制吊裝，水下管箍連接，沿河床鋪設(shè)，管頂復(fù)卵石0．7m。
1．3 取水泵房
　　取水泵房臨江邊建設(shè)，土建設(shè)計(jì)規(guī)模為50×10⁴m³／d，泵房筒體為圓形，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，內(nèi)徑D=26m，操作平臺(tái)以下高度28m，泵房與吸水井合建。一期工程按25×10⁴m³/d安裝設(shè)備，采用4臺(tái)水泵，其中1臺(tái)大泵為XY56－16B，配10kV風(fēng)冷式電機(jī)，2000kw／臺(tái)，2臺(tái)中泵為32SA－10），配10kV風(fēng)冷式電機(jī)，1000kw／臺(tái)，1臺(tái)小泵，28SA－10B，配10kV風(fēng)冷式電機(jī)，560kw／臺(tái)。二期工程時(shí)將小泵28SA－10B更換為XY56－16B，屆時(shí)裝機(jī)容量達(dá)6000kw，最大運(yùn)行容量4000kw。載重汽車可直接開進(jìn)泵房?jī)?nèi)起重平臺(tái)。
1．4 原水輸水管線
　　原水輸水管線采用2根D1602×12鋼管，設(shè)計(jì)流速1.58m／s，一期工程鋪設(shè)1根，單根長(zhǎng)850m。

2 凈水廠

　　凈水廠總設(shè)計(jì)規(guī)模為50×10⁴m³／d，總占地面積70340m²，單位水量用地面積0.141m²/(m³.d）。根據(jù)來(lái)水方向及地勢(shì)布置凈化工藝構(gòu)筑物。一、二期工程對(duì)稱排列。
2．1 配水井
　　一期工程設(shè)配水井1座，設(shè)計(jì)規(guī)模25×104m³／d，L×B×H＝13.00m×3.40m×5.00m，有效容積175m³，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，井中設(shè)置細(xì)格柵和強(qiáng)力噴射混合器，將均勻配水、格柵除渣和快速混合3種功能合為一體。
2．2 絮凝池
　　一期工程設(shè)絮凝池2組，每組2格，每格設(shè)計(jì)規(guī)模6.25×10⁴m³/d，平行對(duì)稱布置，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，采用90°夾角水平式折板，單格絮凝池尺寸為L(zhǎng)×B×H＝16.00m×11.25m×5.30m，水深4.60－5.00m，有效容積728m³。分成相對(duì)折板、平行折板、平行直板3個(gè)絮凝階段，絮凝流速分別為0.289，0.23，0.11m／s。
2.3 沉淀池
　　沉淀采用平流沉淀型式，分成2組4格，平行對(duì)稱布置，與絮凝池相配合，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，單格尺寸為：L×B×H＝100.00m×16.00m×3.30m，有效水深3.00m，水平流速。υ=16.8mm／s，停留時(shí)間t=1.65h，弗羅德數(shù)Fr＝1.44×10－5。采用花格穿孔墻配水，排泥采用泵虹吸式排泥行車。沉淀池控制出水濁度小于5NTU。
2.4 濾池
　　濾池采用均粒濾料氣水反沖洗濾池。一期工程設(shè)1組，設(shè)計(jì)規(guī)模為25×10⁴m³／d，分成12格，按兩排并列布置，每排6格，單格過(guò)濾面積105m²，總過(guò)濾面積1260m²，正常濾速8.68m／h，單格平面尺寸L×B=15．00m×3.50m×2，均粒石英海砂濾料粒徑D=0.8－1.0mm，K_6O=1.25－1.35，有效粒徑D10=0.85mm（±0.05mm），濾料厚度1350mm。采用氣水反沖洗加表面掃洗方式，氣反沖洗強(qiáng)度15L／（s.m²），水反沖洗強(qiáng)度4．5L／（s.m²），沉淀水表面掃洗強(qiáng)度1.5L／（s·m²），濾池控制進(jìn)水濁度＜5NTU，控制出水濁度＜0．5NTU。根據(jù)水頭損失、出水濁度、過(guò)濾周期等因素確定濾池的最佳反沖洗周期，并通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)濾池的全自動(dòng)控制。
2．5 清水池
　　為節(jié)省用地，清水池與平流式沉淀池采用疊合方式合建，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，總?cè)莘e25352m³，占設(shè)計(jì)規(guī)模的10.14％，分成2組，每組分2格，每格容積6338m³，每格之間予以串聯(lián)，單格尺寸為100.00m×16.00m×4.30m，有效水深4.10m。為節(jié)省電耗并同時(shí)保證規(guī)范規(guī)定的加氯消毒接觸時(shí)間，在第1組清水池的第1格處于正常工作狀態(tài)時(shí)采用溢流堰過(guò)水方式，使第1格在正常運(yùn)行期間始終保持高水位。
2．6 加藥間
　　加藥間為單層磚混結(jié)構(gòu)，建筑面積475m²，土建工程按50×10⁴m³則設(shè)計(jì)。加藥間內(nèi)設(shè)有氯庫(kù)、礬庫(kù)、加氯機(jī)房、加礬泵室、礬泵控制室、氯吸收室等。消毒劑為液氯，采用水射器負(fù)壓式投加方式。前加氯按流量比例控制，閉環(huán)自動(dòng)運(yùn)行。后加氯采用余氯反饋控制方式。氯庫(kù)設(shè)有自動(dòng)報(bào)警和LCXG－1000型氯吸收裝置。
　　混凝劑采用液體聚合氯化鋁。加礬計(jì)量泵由原水流量計(jì)測(cè)得的流量信號(hào)通過(guò)變頻調(diào)速器自動(dòng)控制，泵的伺服電機(jī)由流動(dòng)電流檢測(cè)器（SCD）檢測(cè)得到的礬液與原先充分混合后的流動(dòng)電流信號(hào)自動(dòng)控制計(jì)量泵沖程的行程，加礬系統(tǒng)實(shí)行全自動(dòng)閉環(huán)控制運(yùn)行。
2．7 送水泵站
　　送水泵站為地面式，磚混結(jié)構(gòu)，建在凈水廠內(nèi)，土建工程設(shè)計(jì)規(guī)模為50×10⁴m³/d，建筑面積1067m²，一期工程設(shè)備按25×10⁴m³/d配套安裝，Kh=1．3，水泵采用自灌式引水啟動(dòng)。一期工程選用水泵5臺(tái)，3大2小，大泵型號(hào)為32SAP－10），配10kV水冷式電機(jī)，1120kw／臺(tái)，小泵型號(hào)為28SAP－10JC，配10kV水冷式電機(jī)，630kW／臺(tái)。二期工程時(shí)再增加2臺(tái)大泵，屆時(shí)裝機(jī)容量達(dá)到6860kw。10kV水冷式電機(jī)利用水泵進(jìn)出口自身的壓力差實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的全封閉自循環(huán)式冷卻。泵站機(jī)組可以通過(guò)泵站的PLC自動(dòng)控制，亦可在水廠中心控制室控制運(yùn)行。
2．8 廢水處理設(shè)施
　　為保護(hù)環(huán)境，設(shè)計(jì)將水廠的排水實(shí)行清污分流，對(duì)水廠內(nèi)含懸浮物濃度較高的絮凝池和沉淀池排泥水進(jìn)行處理，處理設(shè)施包括調(diào)節(jié)池、濃縮池和脫水間。
　　調(diào)節(jié)池用于收集貯存調(diào)節(jié)絮凝池和沉淀池的排泥廢水，鋼筋砼結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)參數(shù)為：水廠平均進(jìn)水懸浮物的質(zhì)量濃度為30mg／L，絮凝劑增加的懸浮物的質(zhì)量濃度為20mg／L，沉淀池出水濁度≤5NTU，截流的干泥量為18.6t／d，排泥含水率為99.32％，調(diào)節(jié)池設(shè)2組，單組尺寸為L(zhǎng)×B×H＝10．00m×10.00m×3.5m，有效水深2.50m，有效容積250m³。絮凝池和沉淀池的排泥廢水經(jīng)專用的泥水收集系統(tǒng)自流進(jìn)人調(diào)節(jié)池。
　　濃縮池設(shè)4組，單組尺寸為D×H＝26．0m×4.5m，濃縮時(shí)間t＝74h，上清液排出的ρ（SS）≤70mg／L。污泥含水率R≤98％。池體為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。
　　脫水間的土建按照50×10⁴m³／d規(guī)模設(shè)計(jì)，磚混結(jié)構(gòu)，一期工程時(shí)設(shè)備接25×10⁴m³／d配套安裝。采用LW530×2270NY型臥螺離心機(jī)3臺(tái)，投加PAM絮凝劑，脫水機(jī)進(jìn)料含水率≤97％－98％，經(jīng)脫水后的泥渣含水率≤75％。泥渣運(yùn)往垃圾填埋場(chǎng)作填埋處理。
2．9 控制系統(tǒng)
　　全廠的自動(dòng)化控制采用DCS（集散型控制）系統(tǒng)。DCS控制與監(jiān)控系統(tǒng)按功能組合原則分成自動(dòng)控制系統(tǒng)、工業(yè)閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)和模擬屏顯示系統(tǒng)三部分。自動(dòng)控制系統(tǒng)按功能和就近組合原則由取水泵房工作站PLC1、加藥間工作站PLC2、氣水反沖洗濾池工作站PLC3、送水泵房工作站PLC4和中控室操作站五部分組成。整個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)屬于長(zhǎng)沙市自來(lái)水公司863／CIMS計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)。

3 配水工程

3．1 清水輸水管線
　　清水輸水管線指送水泵房至市區(qū)環(huán)狀配水管網(wǎng)之間的輸水管道，L＝400m，采用D1620×12鋼管共2根，一期工程鋪設(shè)1根。
3．2 加壓站
　　長(zhǎng)沙市城區(qū)地處丘陵地帶，建成區(qū)地面標(biāo)高在35－90m之間。為節(jié)約泵站能源消耗、降低運(yùn)行費(fèi)用、減少配水管道因水壓過(guò)高而造成的爆管事故和漏損，對(duì)河?xùn)|區(qū)給水管網(wǎng)235個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的環(huán)網(wǎng)進(jìn)行各種工況的管網(wǎng)分析計(jì)算，經(jīng)多方案比較優(yōu)化后設(shè)計(jì)中采用分區(qū)分壓供水方案，將地面標(biāo)高在65－90m標(biāo)高之間的17個(gè)節(jié)點(diǎn)所轄區(qū)域用戶以局部加壓方式解決，使水廠的電耗減少近1／4，管網(wǎng)方案的優(yōu)化可給水廠節(jié)能帶來(lái)顯著的效果。
3．3 配水管網(wǎng)
　　與新增50×10⁴m³／d供水規(guī)模相配套，新鋪和改造DN200以上口徑配水管道總長(zhǎng)222．6km。DN200－DN1000采用管道本身帶有水泥砂漿內(nèi)村的球墨鑄鐵管，大于DN1000的管道采用鋼管。

4 運(yùn)行效果

　　八水廠一期工程于 2000年9月28日開機(jī)調(diào)試，10月1日開始送水，實(shí)際已運(yùn)行兩年多時(shí)間，沒有發(fā)生停產(chǎn)檢修維護(hù)現(xiàn)象，各單項(xiàng)構(gòu)筑物和機(jī)電設(shè)備一直處于正常工作狀態(tài)。
　　運(yùn)行以來(lái)的平均日供水量達(dá)252652m³／d，為設(shè)計(jì)規(guī)模的101．06％，最大日供水量達(dá)290717m³／d，為設(shè)計(jì)規(guī)模的116．29％，最小日供水量（公司調(diào)度因素）達(dá)197398m³/d，為設(shè)計(jì)規(guī)模的78．96％。
　　運(yùn)行以來(lái)的出廠水最高濁度為0.49NTU，最低濁度為0.08NTU，平均濁度為0.23NTU。經(jīng)取樣分析，出廠水中的89項(xiàng)指標(biāo)完全符合GB50282-98規(guī)范附錄A中規(guī)定的生活飲用水一級(jí)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和衛(wèi)生部頒布的《生活飲用水水質(zhì)衛(wèi)生規(guī)范》（2001）的要求。

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　　作者簡(jiǎn)介：周?。?953－），男（土家族），湖南慈利人，高級(jí)工程師，湖南省建筑設(shè)計(jì)院市政工程設(shè)計(jì)室主任，湖南大學(xué)兼職教授，湖南省給水排水學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任委員，主要從事市政給水排水工程設(shè)計(jì)，電話（0731）5162641。