乌鲁木齐市石墩子山水厂设计介绍

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简介： 乌鲁木齐市石墩子山水厂是利用法国政府贷款建成的一座现代化水厂，其设计总规模为20×10⁴m³/d，高密度澄清池（DENSADEG）工艺为国内首座正式投入运行。本文对该水厂的净水工艺、设计参数、处理设备及自控系统作了详细介绍。
关键字：工艺流程 净水构筑物 高密度澄清池

乌鲁木齐市石墩子山水厂的水源为乌拉泊水库，原水予处理后经过一条管径DN1200-DN1400mm、全长7.8km的预应力钢筋混凝土管和玻璃钢管输送至设在市区南郊石墩子山的净水厂进行净化处理。出厂水经过一条14.86km长、管径为DN1400mm的球墨铸铁管和玻璃钢管输送至市区红山东路929.0高地，与市区配水管网相连。整个工程由三大部分组成：取水头部及予处理工程、引水管线、净水厂。

工程设计供水规模为20×104m3/d，取水头部及予处理工程于2002年6月完成，引水管线于2001年10月完成，净水厂于2002年9月进行试通水，2003年6月调试后正式运行。净水厂工程利用法国政府低息贷款，采用世界先进的投加系统和澄清过滤工艺，大部分机械、电气、自动化监控仪表设备从国外引进。

整个工程采用了重力流形式，水库水通过引水管重力流入厂内，经净水厂处理后重力流入城市管网，全部输水、净化、供水系统均不设加压措施，单位水处理能耗较低。

净水厂位于原石墩子山水厂东侧，占地面积162亩。水厂平面布置按生产区与附属生产区分开布置，并考虑了今后发展的可能性。生产构筑物按单元处理10×104m3能力对称布置，流程顺畅，水头损失小。整个厂区绿化面积大，整体上显得美观、大方、简洁。

1、源水。通常水库水浊度较低，仅在浑水期或暴雨期浊度会有所提高。此外，水库通常采用异重流拉沙以减少泥沙淤积，本工程扩建原取水口。原水特性主要为低温低浊。PH值：8至8.4； 浊度：低浊度<50NTU（十月到次年五月间）,中间值<200NTU（五月到九月的雨季），峰值在六月低至七月初≤5000NTU，八月份暴雨后的该洪峰值不会持续七十二个小时。乌拉泊水库的水温度为4°C（持续五至六个月）。运行处理过程中必须考虑到混凝和絮凝的困难及速度慢的事实。

目前水库水尚未检出藻类，但水库水通常都会含有一定的藻类和浮游生物等，据此工艺采用高密度澄清池加气水反冲滤池，对水库水灭藻采用前加氯措施，为保证管网末梢余氯的要求，延长出厂水的消毒时效，采用氯消毒。

2、高密度澄清池。由法国得利满公司开发的高密度澄清池（DENSADEG）在欧洲已经应用多年，目前开始进入中国市场。由于该池效率高，适用性广。在乌鲁木齐20万吨/日城市供水项目中，通过与得利满公司的技术交流，结合该项目在原水水质状况，以及考虑到乌鲁木齐冬季气候寒冷，所有构筑物必须加盖房子，因而选用高效的澄清池节省土建投资是首选，通过技术经济比较后，采用了高密度澄清池技术，它是一种采用斜管沉淀及污泥循环方式的收速、高速的澄清池，它由三个主要部分组成：反应池、预沉池-浓缩池以及斜管分离池。其工作原理基于以下五个方面：原始概念上的整体化的絮凝反应池；推流式反应池至沉淀池之间的慢速传输；污泥的外部再循环系统；斜管沉淀机理。

工程采用高密度澄清池两个系列，每个系列两座高密度澄清池合建为一组，中间设置污泥泵房。单座总面积为161m2，处理水量为2294m3/h，流速为14.20m/h；斜管面积100m2，流速为22.90m/h。反应池尺寸6.90x6.90m，水深6.25m；预沉池-浓缩池尺寸12.70x12.70m，水深4.30m；斜管分离区尺寸9.47x11.0m，水深0.65m。

在每系列高密池首端混合井处设有自动细格栅1台，宽度为1600mm，总高度为4620m，栅条间隙为6mm，最大过流量为4588m3/h。在配水堰处投加混凝剂PAM，跌水混合，配水井前端设有水银液位开关，格栅可根据所设定的时间和液位自动运行，同时设有排水溢流措施。

现场PLC系统接收来自两个污泥界面探测器及每座高密度澄清池的刮泥力矩开关的信息，用于控制排泥泵的运行及刮泥机的运行。　　安装在高密度澄清池下游的两台浊度计（每个系列一台）用于探测澄清水的浊度，并将其信号反馈至混凝反应区的控制PLC系统，以便适时地调整混凝剂和助凝剂的投加量。

3、滤池。由于国内许多地方修建了V型滤池，因此其主要特点已为大家熟知。诸如：采用单一均质滤料进行深层过滤，进水均匀，带表面扫洗的气水同步冲洗，滤池的恒水位等速过滤等，在本工程中也同样得到了体现。

工程采用V型滤池两个系列，每个系列四座滤池合建为一组，对称布置，两组滤池的中间合建一座反冲洗泵房、鼓风机房、 PLC控制室和变配电室。每组滤池4座共8格，平行布置，管廊在滤池的北侧，每格均可单独运行。进水渠和排水渠布置在滤池的南侧，滤后出水渠和反冲洗气管及水管布置在管廊内。渠后部设有出水堰，出水通过DN1200管道进入反冲洗水池。

单座滤池面积为105m2，有效水深为1.2m，设计滤速为8.4m/h，滤层厚约1.2m，滤料采用均质石英砂：d10＝0.90mm，d80＝1.20mm，K80＝1.33，承托层粒径为4～8mm，厚约50mm。滤池设计周期为24～48h，最大堵塞值为1.2m。

滤池采用气水反冲洗，在整个反冲洗过程中，同时用待滤水进行表面扫洗，强度为2.2L/(s·m2)。

在反冲洗第二阶段，即气水联合反冲洗时，仅开一台泵。当进行单独水漂洗时，再开一台泵 ，和原泵并联运行，以避免气水联合反冲时出现跑砂现象，同时又使滤料在漂洗时冲洗得较为干净。反冲洗水池充分利用空间，设于反冲洗泵房、鼓风机房北侧±0.00以下，其有效容积为390m3，池内设有出水堰，既保证反冲洗时水位恒定，又使水泵处于自灌式启动状态，运行安全可靠。

4、清水池。滤后水经加氯后，流入三座清水池，水池容积为10000m3两座和20000m3一座，每座池内装有1台压力式液位变送器，根据所设定液位的高低，自动控制清水池进水阀门及水厂总进水阀门的开关。

5、加药间。设计采用的投加药剂为PAC和PAM。净水厂设有4处投药点，因而投药间设有4组投药泵。

具体加药状况如下：

a、混合配水构筑物投加点：该点投加PAC，投加量按20mg/l计，设3台加药计量泵。原水在冬季属低温低浊水，为提高絮凝效果，延长反应时间，该投加点冬季改在净水厂进水管流量计井内。

b、高密池反应区投加点：该点投加PAM，投加量按1mg/l计，共计4个投药点，设5台柱塞隔膜泵。

c、高密池总出水渠投加点：该点投加PAC，投加量按2mg/l计，共2个投加点，设3台加药计量泵。

d、高密池污泥回流管投加点：为保证出水水质达标，在污泥循环管上增加1个投加点，该点投加PAM，投加量按1mg/l计，共4个投加点，设5台柱塞隔膜泵。

PAM的投药设备采用德国ALLDOS生产的双头液压柱塞隔膜泵，单泵最大投加量为2000 L/h，泵的出水管上装有溶液稀释装置，以降低投加浓度，实现较充分的混合。溶药池和贮药池上分别装有水银开关和超声波液位计，可根据液位高低自动控制搅拌机的开停。

为消除和减少隔膜泵运行时所产生脉冲对投药的影响，在其出口端装有脉冲阻尼器，同时装有溢流安全阀等设备，以提高整个系统的安全性和精确度。

6、加氯系统。加氯系统分为前加氯、后加氯。前加氯采用按原水流量比例投加，后加氯及消毒采用闭合环路即流量比例与余氯反馈控制投加。水厂共设6个加氯点：新水厂2个后加氯点；五水厂1个后加氯点，1个前加氯点；六水厂1个后加氯点；新水厂1个前加氯点。在反冲洗泵房内设加氯机增压泵8台，供6个加氯点水射器用。

气源由设在氯库中的两组氯瓶提供(一用一备)，每组由6个1 t的氯瓶并联组成，当工作组内氯气用完时，自动向备用组切换。加氯系统还包括以下安全设备：双探头漏氯报警仪，一套中和装置(包括1个NaOH贮液池，1个冲洗塔，1台NaOH循环泵，1台风机)。当空气中的氯含量＞1mg/L时，系统声光报警；氯含量＞3mg/L时，启动吸收装置以确保安全。

水厂采用了在行业中应用已较成熟的集散系统，上位机工作站负责全厂数据集中监视、分析与处理，并与公司总调度进行数据交换，供生产调度和管理人员使用。各PLC控制站实现所在工艺区域内的数据采集和控制任务，供操作人员现场监视、操作或过程自动控制使用，先进的自控系统为提高出水水质，增强水厂的运行安全可靠性，以及减轻工人劳动强度等方面提供了有利保证。

本工程设计以集中数据检测、分散就地控制为原则。整个水厂由设在办公楼的中控室进行调度和管理，中控室设置监控系统和管理系统各一套，监控软件包括两个等级，即直观图形和数据，主要履行以下功能：模拟显示屏；定时动态显示；泵和阀门状态及各模拟量；同时还可显示操作人员所需的模拟量清单；模拟量实时曲线等。管理软件采用EXCEL软件，可以自动生成和打印不同形式的报表，如日报表、月报表等。

水厂的操作可采用三种方式：遥控自动控制；就地自动操作；人工现场操作。当水厂采用自动控制时，除加药间在配制PAC和PAM时需人工操作将药剂倒入溶药池外，其余过程全由微机自动控制。

本工程从进厂至出厂的主要检测点都设置了精度较高的检测仪表，采集自控所必须的各项水质参数以及实现水厂所需资料的记录等整个水厂由于采用的主要仪器、仪表设备引进了国外先进产品，为实现生产过程的全自动化控制打下了基础。虽然引进设备一次性投资高，但在节能降耗、维护保养、人员配备等方面节省了投资。

在工艺流程选择上，不仅针对水源水质特点，还着重考虑工艺先进、节省投资、出厂水质高标准、全厂自动化监控等要求。经与多家外国公司谈判与技术交流，最终采用了高密度澄清池加V型滤池工艺，通过运行过程中的实际监测，水质达到国际先进水平。