夏衛紅¹，文國棟¹，郭紅軍²?
（1.中國市政工程西北設計研究院，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代化水廠，其設計總規模為16×10⁴m³d，一期設計規模8×10⁴m³/d，目前已處于試運行階段。本文對該水廠的凈水工藝、設計參數、處理設備及自控系統作了詳細介紹。
　　關鍵詞：給水廠；工藝流程；凈水構筑物；設計參數；設備；自動控制
　　中圖分類號：TU991.35
　　文獻標識碼：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，原水經過兩條管徑DN1200mm、全長11km的 預應力鋼筋混凝土引水管輸送至設在鳳翔縣付家澗附近的凈水廠進行凈化處理。出廠水經過一條24km長、管徑為DN1200mm的薄壁鋼套筒管輸送至金陵河西，與市區配水管網相連。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。?
　　工程設計供水規模為16×10⁴m³/d，分兩期建設，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年底進行一期工程試通水，待調試后正式運行。?

　　1 凈水廠工程

　　凈水廠一期工程利用比利時政府低息貸款，采用世界先進的投加系統和澄清過濾工藝，大部分機械、電氣、自動化監控儀表設備從國外引進。
　　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，經凈水廠處理后重力流入城市管網，全部輸水、凈化、供水系統均不設加壓措施，單位水處理能耗較低。?
　　水廠平面布置按生產區與附屬生產區分開布置，并考慮了分期建設的要求與今后發展的可能 性。生產構筑物按一、二期對稱布置，流程順暢，水頭損失小。廠區來水由于高程所限，為避免濾池及清水池埋深太大，在廠區做了兩個平臺，分別有上下環形車道。整個廠區綠化面積大，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。?
　　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，為保證管網末梢余氯的要求，延長出廠水的消毒時效，采用氯氨消毒。
　　②混合配水井。一期工程采用混合井一座，設有自動細格柵兩臺，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 井前端設有水銀液位開關，格柵可根據所設定的時間和液位自動運行，同時設有排水溢流措施。?
　　③脈沖澄清池。由法國得利滿公司開發的PULSATOR脈沖澄清池是一種較先進的澄清池，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律的懸浮狀態，當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自動控制。在調試階段，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，以上參數可依據來水的實際情況，通過中控室的微機或在PLC上進行設定。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，節省了能源及開支，效果較好。?
　　④濾池。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：采用單一均質濾料進行深層過濾，進水均勻，帶表面掃洗的氣水同步沖洗，濾池的恒水位等速過濾等，在此也同樣得到了體現。
　　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、鼓風機房、 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，每格均可單獨運行。進水渠和排水渠布置在管廊的兩側，濾后出水渠和反沖洗氣管及水管布置在中間管廊內。
　　單個濾池面積為70m²，有效水深為1.2m，設計濾速為9.6m/h，濾層厚約1.2m，濾料采用均質石英砂：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，同時用待濾水進行表面掃洗，強度為2.2L/(s·m²)。?
　　在反沖洗第二階段，即氣水聯合反沖洗時，僅開一臺泵。當進行單獨水漂洗時，再開一臺泵 ，和原泵并聯運行，以避免氣水聯合反沖時出現跑砂現象，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，運行安全可靠。?
　　⑤清水池。濾后水經加氯后，流入兩個清水池，每池容積為5000m³，每個池內裝有1臺壓力式液位變送器，根據所設定液位的高低，自動控制兩個清水池進水閥門及水廠總進水閥門的開關。
　　⑥加藥間。土建按16×10⁴m³/d一次建成，設計采用的投加藥劑為PAC和PAM。一般情況下在水廠總進水管閥門井內投加PAC，當短期出現高濁或低溫低濁時再適度投加PAM，以保證混凝效果。?
　　PAM的投藥設備采用德國ALLDOS生產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，實現較充分的混合。?
　　溶藥池和貯藥池上分別裝有5臺水銀開關，5臺超聲波液位計，可根據液位高低自動控制攪拌 機的開停。?
　　為消除和減少隔膜泵運行時所產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備，以提高整個系統的安全性和精確度。?
　　⑦加氯、加氨系統。加氯系統分為前加氯、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路即流量比例與余氯反饋控制投加。?
　　氣源由設在氯庫中的兩組氯瓶提供(一用一備)，每組由4個1 t的氯瓶并聯組成，當工作組內 氯氣用完時，自動向備用組切換。加氯系統還包括以下安全設備：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循環泵，1臺風機)。當空氣中的氯含 量＞1mg/L時，系統聲光報警；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＜1(德國度)，否則易使碳酸鈣析出，進而會逐漸堵塞水射器喉管 ，使其無法產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有一套ALLDOS生產的軟化裝置，處理能力為0.8m³/h，軟化后水的硬度≯0.2(德國度)，以保證加氨系統長時間安全運行。?

　　2 自動控制及儀表

　　水廠采用了在行業中應用已較成熟的集散系統，上位機工作站負責全廠數據集中監視、分析 與處理，并與公司總調度進行數據交換，供生產調度和管理人員使用。各PLC控制站實現所在工藝區域內的數據采集和控制任務，供操作人員現場監視、操作或過程自動控制使用，先進的自控系統為提高出水水質，增強水廠的運行安全可靠性，以及減輕工人勞動強度等方面提供了有利保證。?
　　本工程設計以集中數據檢測、分散就地控制為原則。整個水廠由設在辦公樓的中控室進行調 度和管理，中控室設置監控系統和管理系統各一套，監控軟件包括兩個等級，即直觀圖形和數據，主要履行以下功能：模擬顯示屏；定時動態顯示；泵和閥門狀態及各模擬量；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人工現場操作。當 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，其余過程全由微機自動控制，即：①Q_進＝50000～101600m³/d時，水廠兩組處理構 筑物全部投入運行。②Q_進＝25400～50800m³/d時，一組運行。③Q_進＜25400m³/d時，水廠總進水閥門自動關閉。
　　本工程從進廠至出廠的主要檢測點都設置了精度較高的檢測儀表，采集自控所必須的各項水 質參數以及實現水廠所需資料的記錄等。?

　　3 結語

　　整個水廠由于采用的主要儀器、儀表設備引進了國外先進產品，為實現生產過程的全自動化 控制打下了基礎。雖然引進設備一次性投資高，但在節能降耗、維護保養、人員配備等方面節省了投資。
　　在工藝流程選擇上，不僅針對水源水質特點，還著重考慮工藝先進、節省投資、出廠水質 高標準、全廠自動化監控等要求。經與多家外國公司談判與技術交流，最終采用了自動化投加系統和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自動化監測和控制，水質完全可達國際先進水平。

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收稿日期：2000-05-23