上海金山水廠的工藝及設備

韓陽（個人資料附文后）

　　摘要：介紹了試運行一年的上海金山水廠的工藝及其設備，闡述了在運行實踐中出現的工藝問題及其改進措施。
　　關鍵詞: 流程　 凈化系統　 四投系統　 污泥處理系統　 改進

　　金山水廠位于上海金山區亭楓路南側，蕩新路西側，規模20萬m³/d，2004年10月開工，2006年2月竣工，取水戽部選在黃浦江松浦大橋江段，原水水質主要指標為Ⅲ—Ⅴ類水之間。水廠的大部分設備儀表均采用國外進口名牌設備，并預留了生物預處理池和深度處理的生物活性炭濾池和臭氧接觸池。

1 水廠工藝流程

2 凈水及污泥處理系統

2.1 取水
　　取水頭部為圓筒形式，直徑5m，筒內凈高3.5m，體積小施工方便，取水的水力條件好，頂部和前周部開窗同時取水。自流管為兩根DN1400鋼管，一根停役水量為總水量的70%，采用頂管施工。取水泵房及其集水井的總平面尺寸30×25m，凈深8.8m。集水井分為兩格，集水井的前半部為進水室，每格尺寸16.8×5.4m，進水室設2.5m寬旋轉濾網2套，設濾網沖洗泵3臺, 流量50m³/h，揚程32m。集水井的后半部為吸水室，每格尺寸為16.8×5m。
　　取水泵房的水泵電機型號參數見下表：

水　 泵 電　 機 臺

數 型號 流量

m³/h 揚程

m NPSH

m 效率

% 型號 功率

Kw 電壓

KV 轉速

r/min 32SA-19E 4320 36．8 5．9 84．5 Y500-8 630 10000 740 2 24SAP-18 2200 36．8 5．0 80 Y400-6 400 10000 980 2

　　每臺泵出水管配有液壓緩閉止回閥，取水泵站至水廠的輸水管采用2根DN1000鋼管，雙管同槽鋪設，管徑可保證70%的輸水量，輸水管線分成3段，中間設置2處連通管，每處連通管設5只同口徑閥門。輸水管沿線隆起點和下凹點分別設置DN100排氣閥和DN200排水閥。
2.2 凈化系統
2.2.1混合
2.2.1.1機械混合池
　 共兩座，單池平面尺寸2.7×2.7m，有效水深3.35m, 混合時間20S，混合池內設快速攪拌機1臺，攪拌槳板直徑0.8m，轉速88r/min。
2.2.1.2 加礬點的形式
　　加礬點在混合池下，加礬管在混合池內部分采用DN40PVC-U穿孔管并做成正八邊型，圍住攪拌機下面的八片槳葉,從而確保加入的礬液能夠隨著攪拌機攪動產生的水流迅速均勻地擴散到水中與原水充分混合。(礬投加混合方式見下面圖2)

2.2.2絮凝
　 絮凝池采用兩座單通道多級串聯的折板絮凝池，效率高,絮凝時間短,不易積泥，單池平面尺寸20×17.5m，有效水深3.6-3.9m，絮凝時間16min。折板采用120°相對折板,折板間距延水流方向由0.2m至0.65m逐漸增大。池底設26個DN200快開隔膜水力排泥閥。
2.2.3沉淀
　 沉淀池為兩座平流沉淀池，沉淀時間115min，水平流速17mm/s，單池平面尺寸123.5×20m，有效水深3.3m，積泥高度0.2m。每個池出水采用7條穿孔集水槽，每條槽尺寸為25×0.6×0.85m，槽與槽間距2.85m，出水負荷300m³/d·m，排泥采用虹吸式吸泥桁車，行進速度1.25m/min，桁車上安裝有無線數傳電臺與PLC站進行通訊實現全自動排泥。為改變以前受集水槽支撐柱限制，兩塊刮板間存在一定的間隙使間隙處沉泥刮不到而始終淤積池底，日久延池長形成一道道泥坎，因此在池底延集水槽支撐柱的軸線增建0.3m寬水泥三角底坎；在沉淀池末端由于受吸泥桁車本身車體的限制，有一小段積泥吸不到，因此在末端按照車體尺寸建有1.2m寬，傾角60^o的直角三角形水泥坎，消除以上部位池底積泥的現象。
2.2.4過濾
　 濾池采用氣水反沖均質濾料濾池，共12格，每格平面尺寸15.5×8.7m，高度4m，過濾面積13.5×6.76m，設計濾速為8m/h（可以超量運行25%） 。石英砂粒徑0.9mm(±0.05mm)，厚度1.2m;承托層粒徑2-4mm,厚度0.05m。 濾池反沖洗方式為氣水反沖加表面掃洗，設計參數：空氣沖洗強度為55m³/h·m²，氣水同時沖洗時，水沖洗強度8～10 m³/h·m²（可調）；單水沖洗時，水沖洗強度為17 m³/h·m²；表面掃洗強度8m³/h·m²；在不改變沖洗強度的前提下，可通過改變沖洗時間來調節其運行工況。濾池采用恒水位過濾方式，平時運行時水位控制在砂面上1.1m（可調），集水及沖洗氣水分配系統由氣水分配渠、濾板和長柄濾頭組成。氣水分配渠上部設∮50過氣孔，下部設85×85mm過水孔。濾頭規格∮25，55支/m²均勻分布在濾板上。
　　濾池反沖洗泵房和鼓風機房合建在一起，泵房為半地下式結構，內設3臺反沖洗水泵，型號OMEGA350-360B，流量790m³/h，揚程12m，配套功率37kw。吸水渠布置在泵房南側，底標高同泵房底標高,渠頂設三根DN200通風管。鼓風機房為地面式結構，機房內設三葉型羅茨鼓風機兩臺，單機風量82.1m³/min，風壓50Kpa。另設柜式空壓機兩臺，氣量0.83m³/ min，氣壓0.8Mpa，提供氣源給氣動閥門，每格濾池設一組氣路分配器，分配器設6路出口，分別通向濾池的6個氣動閥門，下端設放空閥門1個。空壓機系統還設有1m³貯氣罐兩個，油、水精密過濾器各兩套。
2.3 送水
　　清水池共有兩座，每座清水池平面尺寸50×50m，水深4m。為了保證濾后水與氯充分接觸，達到滅火細菌和病毒所需的CT值，實現良好的消毒效果，特建消毒接觸池一座（建于清水池前端并與清水池合建）。考慮氯接觸時間為0.5h, 每座接觸池容量設計為2800 m³，平面尺寸50×16m，為避免因清水池水位波動而影響消毒效果，接觸池與清水池間用3.6m高堰墻隔開。吸水井平面尺寸24×5m，總深度8.4m。
　　送水泵房為半地下式，平面尺寸36×12m。水泵電機2臺工頻，2臺變頻，為減少啟動電流，工頻電機采用液態軟啟動方式，每臺泵出水管配有DN900蝶式液控微阻緩閉止回閥，送水泵房的水泵電機型號參數見下表：

水　 泵 電　 機 型號 流量

m³/h 揚程

m 轉速

r/min 型號 功率

Kw 電壓

KV 電流

A 頻率

Hz RDL600-

830A1 3670 40 740 YKK560

-8 560 10000 42.1 50 RDL600-

830A1 3670 40 740 YBKK50

-8 560 6000 67.7 0～50

2.4 四投系統
2.4.1投聚合氯化鋁
　 在室外設兩格半地下式儲液池，單格尺寸8×7×2.2m，地上部分高0.5m。每格設耐腐蝕液下提升泵1臺（流量10m³/h，揚程17m）。溶液池共四格，每格平面尺寸2.5×2.5m，有效深度2.8 m 。投加采用5臺隔膜式計量泵,流量1.15m³/h，揚程1Mpa。
2.4.2投高錳酸鉀
　 根據原水中錳和有機物偏高的特點，我們投加KMnO₄氧化錳和部分有機物，改善絮凝條件。設計最大加注量1mg/l，平均加注量0.5mg/l，投加濃度2%。溶液池按1mg/l加注量每天配制4次設計，共分為兩格,每格平面尺寸1.5×1.5m，有效深度1.2m。投加采用3臺隔膜式計量泵,流量0.255m³/h，揚程0.5Mpa。
2.4.3投氯
　 前加氯點分別設在兩條原水進水管上，后加氯點分別設在清水池兩條進水管上，加氯點前采用DN50遠程可調喉管水射器，水射器前設Y型過濾器攔截雜質防止堵塞。設計前加氯5-8mg/l，后加氯3-4mg/l。前加氯選用900Kg/24h柜式真空加氯機3臺，含SCU控制器;后加氯選用450Kg/24h柜式真空加氯機3臺，含PCU控制器。液氯汽化采用120 kg/h蒸發器兩臺，一用一備。加氯系統安裝有兩套漏氯報警儀，兩個探頭分布于氯庫和蒸發器間。裝有一套漏氯吸收中和裝置并與報警儀聯動，中和氯能力為1000kg/h，裝置配有堿泵1臺，流量30m³/h；吸風機1臺，功率5.5KW。
2.4.4投氨
　 為提高加氯消毒效果，采用了加氨固氯工藝以氯氨形式消毒。當源水氨氮不高但有機污染較高時，在前加氯之前先加氨，以避免單加氯時可能出現氯代化合物超標的現象。在后加氯之后再加氨，以保持較長時間和距離的消毒效果，適應長距離的管網輸水。加氨設計加注量為0.75-1mg/l，選用440kg/24h柜式加氨機3臺，含SCU控制器。加氨間安裝有漏氨報警儀。投加氯和氨的增壓水泵共設5臺，型號DFG65-200A，流量22m³/h，揚程44.2m，都安裝在濾池的反沖洗泵房內, 同樣從反沖泵的吸水渠抽水。由于加氨點經過一段時間后就會結垢而需用氯進行中和處理，所以把加氯點和加氨點做成可以互相切換的投加裝置并定期進行切換，兩者建于同一座井室內并采用輕質井蓋。
2.5污泥處理系統
2.5.1反沖洗廢水調節池
　 按儲存2格濾池反沖洗水量計算，調節池設計日運行歷時16h,平面尺寸28×10m。分為兩格，每格前端設1×1m電動啟閉機，末端設2臺潛水泥漿泵（帶耦合裝置和滑軌）將反沖洗廢水提升至初級濃縮池，泥漿泵流量145m³/h，揚程9m。
2.5.2初級濃縮池
　 采用重力沉降濃縮形式，運行歷時16 h，濃縮池為兩座直徑12m的圓池，有效水深5m，停留時間3h。濃縮池設置中心傳動懸掛式污泥濃縮機（附帶工作橋），濃縮機直徑12m，外緣轉速1.5m/min，濃縮機刮臂上帶有攪拌柵條。濃縮池的DN250進泥管從濃縮機中心垂直向下流入濃縮池，濃縮池上部由0.5×0.5m環形集水槽匯集上清液, 集水槽上安裝有高度可調齒型堰板。濃縮池底部中心設有圓臺形集泥坑，濃縮池底坡度為i=0.1并坡向集泥坑，集泥坑下接有DN200排泥管重力輸泥至沉淀池排泥水調節池, 濃縮后污泥含固率約0.6%,輸送泥量約21m³/h。濃縮池上設DN50沖洗口，供清洗濃縮池用。
2.5.3排泥水調節池
　 絮凝池和沉淀池的排泥水由排泥槽匯集重力流至調節池。調節池設計日運行歷時16小時,平面尺寸24×15m。分為兩格，每格前設0.7×0.7m電動啟閉機，設水下推流式潛水攪拌機（帶滑軌和吊架）2臺，轉速480r/min，推流方向角度可調，設潛水泥漿泵（帶耦合裝置和滑軌）2臺，將排泥水提升至二級濃縮池，泥漿泵流量110m³/h，揚程10m。
2.5.4二級濃縮池
　 設計日運行時間16h，排泥水處理能力為221m³/h，則濃縮污泥總排泥量40m³/h（含固率3%），上清液總量181m³/h，上清液濃度≤150mg/l。濃縮池為兩座直徑18m的圓池，水深5.3m,設計停留時間12h，設計泥通量平均為57km/m²·d,最高達96km/m²·d。濃縮池設置中心傳動懸掛式污泥濃縮機（附帶工作橋），濃縮機直徑18m，外緣轉速2m/min，濃縮機刮臂上帶有攪拌柵條。濃縮池的DN200進泥管從濃縮機中心垂直向下流入濃縮池，濃縮池上部由0.5×0.5m環形集水槽匯集上清液, 集水槽上安裝有高度可調齒型堰板，濃縮池底部中心設有圓臺形集泥坑，濃縮池底坡度為i=0.1并坡向集泥坑，集泥坑下接有DN200排泥管重力輸泥至平衡池。濃縮池上設DN50沖洗口，供清洗濃縮池用。
2.5.5平衡池
　　設置平衡池考慮接納濃縮池的污泥，使濃縮污泥含固率保持相對穩定，在濃縮池與脫水機之間起平衡及緩沖作用。其有效容積按原水平均濁度，儲存2天泥量設計。平衡池設置兩座，每座平面尺寸為20×10m，深度5m。池底坡度i=0.05并坡向集泥坑。每座平衡池內設推流式潛水攪拌機（帶滑軌和吊架）2臺,轉速480r/min，推流方向角度可調。進泥口處采用可調節UPVC堰板，出泥管徑為DN300至輔助泵房。
2.5.6輔助泵房
　　輔助泵房與兩座平衡池合建，設在兩座平衡池之間，泵房為半地下式，平面尺寸為20×6m。泵房內設螺桿輸送泵3臺，均配變頻調速電機，用于將平衡池的濃縮污泥提升至脫水機房。每臺螺桿泵流量為25m³/h，揚程0.4Mpa。每臺螺桿泵的進泥管上設污泥切割機1臺，流量為25m³/h。螺桿泵及切割機前設DN50沖洗水管，沖洗水管不與污泥管直接連接，沖洗時臨時用軟管連接，防止污染水質。
2.5.7脫水機房
　　脫水機房平面尺寸18×10m。脫水機進泥按平均含固率3%計，設計平均干泥量29T/d（原水平均SS為127.8mg/l），最大干泥量49T/d（原水最大SS為218.5mg/l）。采用臥式螺旋卸料沉降離心脫水機3臺，封閉式結構，布置緊湊占地省，沖洗耗水量較少。采用漸開線形星齒輪差速器、雙電機雙變頻能量反饋差轉速系統、渦流制動器控制系統和低油位運行技術，能對差轉速進行柔性無級調節和在線智能控制，可根據物料的變化隨時調節差轉速。每臺脫水機處理量為25m³/h，轉鼓直徑430mm，主電動機功率45 kw，轉速1475 r/min，副電動機功率15 kw，轉速3000r/min。另設置螺旋輸送機二套，每套輸送能力5m³/h，螺旋直徑300mm，轉速20r/min，配套功率2.2kw。一套水平輸送，輸送長度11m，一套傾斜輸送，輸送長度8m，傾角25度。當平均干泥量時，2臺脫水機工作，每天工作20h，當最大干泥量時，3臺脫水機工作，每天工作22h。每臺脫水機前接有DN100進泥管，進泥管旁接有DN50沖洗水管。脫水機下面接有DN100分離水管收集分離水并流至集水坑，然后重力回流至排泥水調節池重新處理。每條分離水管上接有DN100排氣管，脫水后污泥輸送至污泥堆棚定期外運處置，出泥含固率≥25%。
2.5.8 PAM投加間
　　與脫水機房合并建設PAM投加間一座，平面尺寸13.5×9m，藥劑采用陰離子型PAM，污泥脫水機最大投藥量為4kg/t干泥，PAM投加濃度為0.2%，采用全自動方式配制、稀釋和投加。PAM配制箱為兩個,每個2.7×1.1×1.5m,延長邊分成同樣體積的三格，第一格配制，第二格熟化，第三格儲存供使用，前兩格中配有攪拌機進行攪拌，從前格流向后格采用溢流的方式。PAM加注采用3臺螺桿泵，流量2m³/h，揚程0.6Mpa，設變頻調速裝置，螺桿泵后配有混合稀釋系統，稀釋后的PAM投加于離心脫水機進口處。

3 工藝上發現的問題及改進措施：

　　(1)投加高錳酸鉀一段時間后，發現去除原水中Mn的效果并不理想。分析原因后發現是高錳酸鉀投加點距離混合池的距離太近，致使接觸時間不夠，而按照實驗和經驗均要求高錳酸鉀除Mn的接觸時間大于5min。改進措施：把高錳酸鉀投加點前移至取水泵房出水口處。
　　 (2)為防止絮凝池剛投入運行進水時，折板前后有壓差容易沖壞折板，設計院設計在折板底下的水泥墻上開有200×200過流孔，但這些過流孔在正常運行時卻使水形成短流，致使絮凝效果不好礬耗升高。改進措施：在所有過流孔處均加裝拍門，只在池子充水前后有壓差時才使水經過流孔從前向后流，平時折板前后均有水時則處于關閉狀態，從而既防止正常運行時短流，保證絮凝時間，又對折板起到保護作用。
　　 (3)絮凝池排泥管原先設計起端于墻壁，運行一段時間后發現由于絮凝池較寬，池子里面的泥排不出去。改進措施：把排泥管伸入到池里并做成穿孔排泥管，13根穿孔排泥管伸入到池子最里端，13根排泥管伸入到池子一半的位置，使池子里側外側的泥都能排掉。
　　 (4)由于原水中垃圾較多，而取水旋轉濾網因為孔徑問題無法全部攔截，致使部分小塑料制品進入水廠構筑物內，而水廠沉淀池的吸泥桁車下是潛水泵，兩個調節池的提升泵也是潛水泵，就會經常發生堵塞。改進措施：在絮凝池進水堰口增設小孔徑細格柵攔截雜物。
　　 (5)V型濾池排水總渠設在室外地下,與其正上方的進水總渠之間的空間很小，且外部就是室外地坪。當某格濾池的反沖排水閥和放空閥出現鼓障時，維修人員很難進入排水總渠進行檢查和維修。改進措施：降低濾池排水總渠外的地坪高度，留出檢修空間。
　　 (6) 濾池V型槽下端所開∮32表面掃洗孔的施工原先采用預制出套管再澆筑混凝土，但施工時很容易發生個別的套管移位和變形，致使各孔標高有差異，影響表面掃洗效果。改進措施：先澆筑V型槽混凝土斜板，再統一畫出標高線，用水鉆鉆孔，這樣使所有表面掃洗孔與設計的大小標高均一致。
　　 (7)排泥水調節池中的泥漿泵流量太小，當絮凝池和沉淀池檢修或清刷需大量排水時，需要很長時間，對生產影響很大。改進措施：在絮凝池及沉淀池的排泥槽去排泥水調節池間增設DN700旁路管。
　　 (8)礬溶液池的出液管高度距離池底0.5m，致使每格溶液池每次配礬都有3.125m³礬液用不到。而水廠本身使用液態原礬進行配礬，不存在以前袋裝固體干量配礬時池底所積存的礬渣問題。所以設計院原設計提高出液管高度沒有必要，只會增加配礬的次數，浪費能源損耗設備。改進措施：利用虹吸管原理把出液管池內部分高度降低到距池底0.1m，從而使每次配礬可多用2.5m³ 礬液。
　 (9)配礬時由于廠家所送原礬的濃度經常變化不穩定，致使每次所配礬液的濃度經常波動進而影響水質。改進措施：對每座礬溶液池增設濃度計，自動監測濃度進行反饋，閉環控制配礬，從而使所配礬液的濃度達到設定值。
　　 (10)聚合鋁和高錳酸鉀溶液池在臨近池壁上沿處未設置溢流管，當在觸摸屏面板控制、手動時由于操作者疏忽或者自動模式下程序出現問題時出現過冒漾跑液的情況。改進措施：在距離池壁上沿0.3m處設置溢流管。
　 (11)加氯系統中兩個蒸發器和兩組氯瓶各用一個真空調節器，當有一個真空調節器發生故障時無法切換使用另一個真空調節器，不利于安全生產。改進措施：對加氯管道進行改造，使兩個蒸發器和兩組氯瓶可以共用兩個真空調節器。
　　 (12)當運行中出現濾后水質問題時，無法判斷具體是哪格濾池出現問題。改進措施：在每格濾池的濾后出水管上均增設一采樣點，隨時知道每格濾池的運行情況。
　　通過金山水廠一年的試生產運行實踐證明，水廠構筑物的選型布置科學緊湊，系統高程合理，整個工藝流程順暢，技術參數選取符合規范及原水特點，生產運行狀況良好穩定。一年來的并網供水，各項出廠水質指標均優于國家標準,其中出廠水濁度可穩定在0.2NTU以下（日產10萬噸的情況）。希望能夠為其它水廠的工藝設計提供借鑒和參考。

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作者通聯:美國金州環境集團股份有限公司（Golden State Environment Group Corporation）