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摘要:主要介绍洪塘水厂的建设背景，分析改造项目在设计中面临的主要问题，包括旧处理工艺是否拆除、用地不足及如何保障安全生产，结合相关工程经验及该项目特点，提出应对措施及设计方案。
关键词:洪塘水厂，建设时序，设计方案
1项目概况
洪塘水厂现状处理规模为1．5万m3/d，水源来自汀溪水库，水质较好，一般为二类水体，夏季藻类较多，个别指标超标，水质为三类水体。洪塘水厂现状处理设施主要为1．2万m3/d的三园一体处理构筑物及0．3万m3/d的旧处理系统，滤池采用无阀滤池，无阀滤池利用上部水箱进行反冲洗，由于水头不足，反冲洗不彻底，影响出水水质，处理工艺的瓶颈使得制水量及水质标准无法进一步提高。根据片区规划，洪塘水厂作为泵站建设期内的过渡水厂，规模应在满足规划区近期用水量的基础上适当富余，随着规划区的快速发展，预计在2年～3年内用水需求将突破2．5万m3/d，所以为满足片区不断提高的用水需求，洪塘水厂的扩建是十分必要的。
2项目扩建重难点分析
2．1旧水厂是否保留。2．1．1现状处理设施存在问题。洪塘水厂现状有2组处理设施，包括1．2万m3/d的三园一体处理构筑物和3000m3/d的处理设施。2组构筑物过滤均采用无阀滤池，现场所有阀门均为手动阀门，自动化程度低。由于汀溪水库水质良好，目前出水水质可满足要求。改造项目应最大程度利用现状设施，但存在以下几个问题:1)生产工艺不能满足水质提升的要求:水厂采用的三园一体处理池，是一种主要应用于村镇小型水厂的集约型处理工艺，其中的无阀滤池利用上部水箱进行反冲洗，由于水头不足，反冲洗效果较差，对出水浊度、铁、锰等指标控制效果差，目前出水水质基本可以满足现行国标常规检测标准。2020年起厦门将力推优质供水工程，供水水质标准将进一步对标深圳及上海等一流城市，届时落后的生产处理工艺将无法满足更高的水质要求。2)设备老旧控制系统落后:根据目前水厂运行情况，因水厂设备老化、破损严重，维修频繁，生产阀门、水泵启停等全为人工手动控制，管理十分不便。3)生产、调节水量不足:水厂现状制水规模为1．5万m3/d，随着规划区企业陆续入驻，根据企业需水量数据，至2020年用水总量将突破2．0万m3/d。复核现状处理工艺的生产能力，反应池停留时间为23min，沉淀池上升流速7．8m/h，滤池正常滤速为8m/h，已达设计值上限，制水量无法进一步提高。4)不满足环保要求:水厂现状没有污泥处理系统，沉淀池排泥水及滤池反冲洗水均通过管道直接排放到月龙路雨水渠道中，原厂内排水采用管、渠混合，改造十分困难。2．1．2保留1．5万t现状处理设施对厂区的影响。1)现状水厂地面标高31．5m～31．9m，设计水厂蓝田路大门处道路中心标高为27．92m，月龙路大门处道路标高为26．3m。与现状水厂高差约4m，如在厂区西侧仅扩建1万m3/d生产工艺，并不拆除原系统，则为确保新旧工艺系统水力高程的统一，旧厂区西侧需要在原场地上回填2m以上，对应需要考虑增加回填土方约8000m3。扩建1万m3/d工艺后，水厂内存在3套不同的处理工艺，管理难度大，维护人员素质要求高，管理人员数量增加，提高日常运行成本。2)经济性欠佳:扩建2．5万m3/d与扩建1万m3/d并保留1．5万m3/d旧厂相比，仅在絮凝沉淀池、滤池、清水池三项在扩建规模上有差异，其余部分如废水回收池、污泥脱水车间、二级泵房皆需根据2．5万m3/d建设，对应三项投资因规模差额约500万元;而增加挡土墙约200m及厂区回填土方约8000m3，基础处理等费用约需300万元。再综合日后管理难度、人员成本及环境影响等因素，扩建1万m3/d并保留1．5万m3/d旧厂的方案没有明显优势。2．1．3拆除旧厂新建水厂的优点。1)新建全套工艺系统，普及自动化控制，末端改用V型滤池，后期可提升改造为锰砂滤池或活性碳滤池，提高出水水质，满足水质标准进一步提高的要求，提高水厂自动化程度，减轻劳动负担。2)根据规划道路标高重新确定厂区内地坪，与周围道路协调统一，且由于不受现状处理设施的影响，对水厂重新布局，水厂生产区、管理区分区明确，方便日后管理。根据上述分析，为便于水厂泵站统一布局，以及日后维护管理的便利性，决定拆除旧厂区，统筹新建新的水厂及洪塘泵站。
2．2用地紧张，采用叠合池。根据原水水质和净化后水质的目标要求，本供水工程净水处理采用常规处理工艺:原水→混合→絮凝→沉淀→过滤→消毒→用户，可满足目前生活饮用水水质的要求。根据比选论证，洪塘水厂扩建工艺见图1。规划洪塘泵站与洪塘水厂位于同一地块，总占地面积为15459．476m2，现状处理构筑物及管理房占地约4746．80m2，位于规划用地内的东北角。水厂建设期内，为保障现状水厂正常供水，旧处理系统需待新水厂投入运营后方可拆除，所以水厂生产性构筑物在建设期内实际可用面积仅约10712m2。处理设施建设在西北角，可用面积约2500m2，需布置絮凝沉淀池、滤池、废水回收池、加药加氯间及污泥处理工艺，使用面积紧张，结合以往工程经验，可将处理构筑物叠合在清水池上方，考虑本项目以后仅为加压泵站，若采用清水池与处理构筑物叠合，将来处理池位于加压泵站范围内，功能分区不明确，经调研了解，晋江某自来水厂采用污泥叠加工艺，将污泥浓缩池及脱水车间置于废水回收池及排泥池上方，使用效果良好，所以本项目参见类似工程经验并根据工程实际情况，将污泥处理系统进行叠加。
2．3总平面布置及建设时序。洪塘水厂用地红线范围内规划分成三大功能区:水厂—泵站—管理。本次扩建工程水厂位于地块西北部，建设内容为2．5万m3/d生产线，包括絮凝沉淀池、滤池、废水回收池、污泥处理系统及加药加氯间，该地块内无现状设施。中部及南侧为洪塘泵站用地，包括12万m3/d的清水池、二级泵房以及配电房等。现状地块内有水厂原水管、排污管、办公楼及宿舍区。为保障水厂在建设期内安全稳定生产，本工程建设期内先迁建原水管、临时搭建管理用房后，将现状办公楼、宿舍拆除，拆除后建设清水池、二级泵房及配电房。待水厂、加压泵站建成可正常供水后，即可拆除现状1．5万m3/d的处理构筑物，建设综合办公楼、宿舍、机修间及库房。
3扩建方案
3．1反应池+斜管沉淀池。反应池采用小孔眼网格絮凝池，设计流量Q=2．625万m3/d，反应池停留时间t=15min，分为两组，单组设计流量1．3125万m3/d。每组净尺寸13．00m×5．20m×5．20m(有效水深4．20m)，分为三级段，共24格，单格尺寸均为:1．20m×1．20m，三段竖井流速均为0．11m/s。
3．2V型滤池。V型滤池规模2．625万m3/d，采用单排布置，设置4组滤池。平面尺寸:34．1m×15．0m。滤池加盖，总高度为8．9m，其中下部0．8m，上部8．1m。设计流量Q=1094m3/h。设计滤速v=8．0m/h。滤池面积F=Q/v=1094/8．0=136．75m2。单格滤池面积f=136．75/4=34．2m2。单格滤池长L=7．2m。单格滤池宽B=4．8m。单格滤池实际面积f'=7．2×4．8=34．56m2。正常过滤实际滤速:v'=Q/Nf'=1094/(34．56×4)=7．91m/h。
3．3清水池。本次建设2座清水池，单座清水池净尺寸52．0m×36．5m×5．0m，有效水深4．8m，有效容积占最高日用水量的15%。
3．4加压泵房。加压泵房近期设计水量为6万m3/d，时变化系数取1．5，最大时水量3750m3/h。出水绝对水压65m，设置3台水泵，2用1备。单台参数为Q=1900m3/h，H=45m，N=355kW。远期12万m3/d，增加2台同型号水泵，4用1备。水泵启动方式采用变频启动。泵房内配置排污泵1台，单梁悬臂式起重机1台。泵房为半地下式，平面尺寸36．4m×10．2m，地上部分高度8．1m，地下部分深度为4．3m。
3．5废水回收池。滤池反冲洗水通过管道收集至废水回收池内，废水回收池有效容积150m3，净尺寸15．0m×5．0m×4．3m。
3．6排泥组合池。排泥组合池包括排泥池与污泥平衡池。絮凝沉淀池共2组，沉淀池每天排泥水约为189m3，考虑一定的安全容积，污泥调节池容积定为200m3，分两格，池体尺寸为17．0m×4．7m×6．0m，有效水深4．0m。设3台潜污泵，2用1备，规格为Q=15m3/h，H=12m，N=2．2kW。采用液位计，根据液位的变化，自动控制水泵的运行。污泥平衡池主要作用是调节污泥量，平衡前后处理装置的流量，同时作为药剂投加池。污泥平衡池设置1个，由于与排泥池合建，置于排泥池上方，本设计平衡池尺寸为4．9m×4．9m×4．1m，可存储10h的污泥量，污泥可在平衡池静沉一段时间后，将上清液回流至废水回收池，根据相关项目经验，静沉后污泥浓度可达到2%，则污泥量为0．945/2．0%=47．25m3/d。
3．7污泥脱水机房。脱水机按照一天8h工作计，则进流量为47．25/8=11．8125m3/h，设置2台脱水机，规格为60～100kg-DS/h，3．7kW，互为备用，亦可2台同时使用，则运行时间为4h。
3．8加药加氯间。新建加药加氯间一座，结构尺寸12．6m×10．8m×4．8m。加药间混凝剂采用液态聚合双酸铝铁，最大投加量20mg/L。消毒采用10%次氯酸钠溶液，投加量暂定为1mg/L～2mg/L。
4结语
1)经过对比，拆除水厂现有生产线，采用了更高标准的处理工艺，以便应对日后水质标准的提高及厂区的整体效果及与道路的衔接。2)通过合理的总平面图布局，整个厂区分为水厂—泵站—管理区三个区域，功能明确，水力流程顺畅，远期水厂停止生产，其余管理区，生厂区均为单独的分区。3)经过合理安排建设时序，厂区扩建不影响现状生产，既能保障现状正常供水，且建成后可满足规划区水量增长的需求。
参考文献:
［1］GB50013—2018，室外给水设计标准［S］．
［2］上海市政工程设计研究院．给水排水设计手册第3册城镇给水［M］．北京:中国建筑工业出版社，2004．
作者:胡艳红 单位:厦门水务规划设计研究有限公司