夏衛(wèi)紅¹，文國(guó)棟¹，郭紅軍²?
（1.中國(guó)市政工程西北設(shè)計(jì)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(shí)政府貸款建成的一座現(xiàn)代化水廠，其設(shè)計(jì)總規(guī)模為16×10⁴m³d，一期設(shè)計(jì)規(guī)模8×10⁴m³/d，目前已處于試運(yùn)行階段。本文對(duì)該水廠的凈水工藝、設(shè)計(jì)參數(shù)、處理設(shè)備及自控系統(tǒng)作了詳細(xì)介紹。
　　關(guān)鍵詞：給水廠；工藝流程；凈水構(gòu)筑物；設(shè)計(jì)參數(shù)；設(shè)備；自動(dòng)控制
　　中圖分類號(hào)：TU991.35
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)：1000-4602(2000)08-0030-03

　　寶雞市馮家山水廠的水源為馮家山水庫(kù)，原水經(jīng)過兩條管徑DN1200mm、全長(zhǎng)11km的 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土引水管輸送至設(shè)在鳳翔縣付家澗附近的凈水廠進(jìn)行凈化處理。出廠水經(jīng)過一條24km長(zhǎng)、管徑為DN1200mm的薄壁鋼套筒管輸送至金陵河西，與市區(qū)配水管網(wǎng)相連。整個(gè)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(wǎng)。?
　　工程設(shè)計(jì)供水規(guī)模為16×10⁴m³/d，分兩期建設(shè)，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(jìn)行一期工程試通水，待調(diào)試后正式運(yùn)行。?

　　1 凈水廠工程

　　凈水廠一期工程利用比利時(shí)政府低息貸款，采用世界先進(jìn)的投加系統(tǒng)和澄清過濾工藝，大部分機(jī)械、電氣、自動(dòng)化監(jiān)控儀表設(shè)備從國(guó)外引進(jìn)。
　　整個(gè)工程采用了重力流形式，水庫(kù)水通過引水管 重力流入廠內(nèi)，經(jīng)凈水廠處理后重力流入城市管網(wǎng)，全部輸水、凈化、供水系統(tǒng)均不設(shè)加壓措施，單位水處理能耗較低。?
　　水廠平面布置按生產(chǎn)區(qū)與附屬生產(chǎn)區(qū)分開布置，并考慮了分期建設(shè)的要求與今后發(fā)展的可能 性。生產(chǎn)構(gòu)筑物按一、二期對(duì)稱布置，流程順暢，水頭損失小。廠區(qū)來水由于高程所限，為避免濾池及清水池埋深太大，在廠區(qū)做了兩個(gè)平臺(tái)，分別有上下環(huán)形車道。整個(gè)廠區(qū)綠化面積大，整體上顯得美觀、大方、簡(jiǎn)潔。?
　　①源水。通常水庫(kù)水濁度較低，僅在渾水期或暴雨期濁度會(huì)有所提高。此外，水庫(kù)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(huì)影響來水的水質(zhì)。?
　　目前水庫(kù)水尚未檢出藻類，但水庫(kù)水通常都會(huì)含有一定的藻類和浮游生物等，據(jù)此工藝采用 脈沖澄清池加氣水反沖濾池，對(duì)水庫(kù)水滅藻采用前加氯措施，為保證管網(wǎng)末梢余氯的要求，延長(zhǎng)出廠水的消毒時(shí)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(shè)有自動(dòng)細(xì)格柵兩臺(tái)，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(shè)有水銀液位開關(guān)，格柵可根據(jù)所設(shè)定的時(shí)間和液位自動(dòng)運(yùn)行，同時(shí)設(shè)有排水溢流措施。?
　　③脈沖澄清池。由法國(guó)得利滿公司開發(fā)的PULSATOR脈沖澄清池是一種較先進(jìn)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(diǎn)。脈沖使污泥保持有規(guī)律的懸浮狀態(tài)，當(dāng)脈沖所形成的真空被破壞時(shí)，所有污泥都被送向頂部，然后在接下來的靜止時(shí)間里有規(guī)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(jìn)口的氣動(dòng)排泥閥16個(gè)，DN150mm。?
　　脈沖的形成由真空泵、2個(gè)DN250mm的自動(dòng)放氣蝶閥及電極液位開關(guān)自動(dòng)控制。在調(diào)試階段，每池排泥時(shí)間間隔為30min，由氣動(dòng)排泥閥來控制污泥的排出，每個(gè)排泥閥排泥時(shí)間為10s，兩個(gè)相鄰排泥閥排泥時(shí)間間隔為20s，以上參數(shù)可依據(jù)來水的實(shí)際情況，通過中控室的微機(jī)或在PLC上進(jìn)行設(shè)定。在冬季，原水濁度一般＜10NTU，此時(shí)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(yùn)行階段采用了這種方法，濾后出水濁度控制在1 NTU以下，節(jié)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(guó)許多地方修建了V型濾池，因此其主要特點(diǎn)已為大家熟知。諸如：采用單一均質(zhì)濾料進(jìn)行深層過濾，進(jìn)水均勻，帶表面掃洗的氣水同步?jīng)_洗，濾池的恒水位等速過濾等，在此也同樣得到了體現(xiàn)。
　　一、二期工程各建兩座濾池，對(duì)稱布置，兩座濾池的中間合建一座反沖洗泵房、鼓風(fēng)機(jī)房、 PLC控制室和變配電室。每座濾池一邊3格共6格，平行對(duì)稱布置在管廊的兩側(cè)，每格均可單獨(dú)運(yùn)行。進(jìn)水渠和排水渠布置在管廊的兩側(cè)，濾后出水渠和反沖洗氣管及水管布置在中間管廊內(nèi)。
　　單個(gè)濾池面積為70m²，有效水深為1.2m，設(shè)計(jì)濾速為9.6m/h，濾層厚約1.2m，濾料采用均質(zhì)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(shè)計(jì)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(gè)反沖洗過程中，同時(shí)用待濾水進(jìn)行表面掃洗，強(qiáng)度為2.2L/(s·m²)。?
　　在反沖洗第二階段，即氣水聯(lián)合反沖洗時(shí)，僅開一臺(tái)泵。當(dāng)進(jìn)行單獨(dú)水漂洗時(shí)，再開一臺(tái)泵 ，和原泵并聯(lián)運(yùn)行，以避免氣水聯(lián)合反沖時(shí)出現(xiàn)跑砂現(xiàn)象，同時(shí)又使濾料在漂洗時(shí)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(shè)有 出水堰，即保證反沖洗時(shí)水位恒定，又使水泵處于自灌式啟動(dòng)狀態(tài)，運(yùn)行安全可靠。?
　　⑤清水池。濾后水經(jīng)加氯后，流入兩個(gè)清水池，每池容積為5000m³，每個(gè)池內(nèi)裝有1臺(tái)壓力式液位變送器，根據(jù)所設(shè)定液位的高低，自動(dòng)控制兩個(gè)清水池進(jìn)水閥門及水廠總進(jìn)水閥門的開關(guān)。
　　⑥加藥間。土建按16×10⁴m³/d一次建成，設(shè)計(jì)采用的投加藥劑為PAC和PAM。一般情況下在水廠總進(jìn)水管閥門井內(nèi)投加PAC，當(dāng)短期出現(xiàn)高濁或低溫低濁時(shí)再適度投加PAM，以保證混凝效果。?
　　PAM的投藥設(shè)備采用德國(guó)ALLDOS生產(chǎn)的雙頭液壓柱塞隔膜泵3臺(tái)，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(shí)現(xiàn)較充分的混合。?
　　溶藥池和貯藥池上分別裝有5臺(tái)水銀開關(guān)，5臺(tái)超聲波液位計(jì)，可根據(jù)液位高低自動(dòng)控制攪拌 機(jī)的開停。?
　　為消除和減少隔膜泵運(yùn)行時(shí)所產(chǎn)生脈沖對(duì)投藥的影響，在其出口端裝有脈沖阻尼器，同時(shí) 裝有溢流安全閥等設(shè)備，以提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性和精確度。?
　　⑦加氯、加氨系統(tǒng)。加氯系統(tǒng)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(huán)路即流量比例與余氯反饋控制投加。?
　　氣源由設(shè)在氯庫(kù)中的兩組氯瓶提供(一用一備)，每組由4個(gè)1 t的氯瓶并聯(lián)組成，當(dāng)工作組內(nèi) 氯氣用完時(shí)，自動(dòng)向備用組切換。加氯系統(tǒng)還包括以下安全設(shè)備：雙探頭漏氯報(bào)警儀，一套中和裝置(包括1個(gè)NaOH貯液池，1個(gè)沖洗塔，1臺(tái)NaOH循環(huán)泵，1臺(tái)風(fēng)機(jī))。當(dāng)空氣中的氯含 量＞1mg/L時(shí)，系統(tǒng)聲光報(bào)警；氯含量＞3mg/L時(shí)，啟動(dòng)吸收裝置以確保安全。?
　　加氨所用壓力水的硬度應(yīng)＜1(德國(guó)度)，否則易使碳酸鈣析出，進(jìn)而會(huì)逐漸堵塞水射器喉管 ，使其無法產(chǎn)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(shè)有一套ALLDOS生產(chǎn)的軟化裝置，處理能力為0.8m³/h，軟化后水的硬度≯0.2(德國(guó)度)，以保證加氨系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間安全運(yùn)行。?

　　2 自動(dòng)控制及儀表

　　水廠采用了在行業(yè)中應(yīng)用已較成熟的集散系統(tǒng)，上位機(jī)工作站負(fù)責(zé)全廠數(shù)據(jù)集中監(jiān)視、分析 與處理，并與公司總調(diào)度進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，供生產(chǎn)調(diào)度和管理人員使用。各PLC控制站實(shí)現(xiàn)所在工藝區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)采集和控制任務(wù)，供操作人員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)視、操作或過程自動(dòng)控制使用，先進(jìn)的自控系統(tǒng)為提高出水水質(zhì)，增強(qiáng)水廠的運(yùn)行安全可靠性，以及減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度等方面提供了有利保證。?
　　本工程設(shè)計(jì)以集中數(shù)據(jù)檢測(cè)、分散就地控制為原則。整個(gè)水廠由設(shè)在辦公樓的中控室進(jìn)行調(diào) 度和管理，中控室設(shè)置監(jiān)控系統(tǒng)和管理系統(tǒng)各一套，監(jiān)控軟件包括兩個(gè)等級(jí)，即直觀圖形和數(shù)據(jù)，主要履行以下功能：模擬顯示屏；定時(shí)動(dòng)態(tài)顯示；泵和閥門狀態(tài)及各模擬量；同時(shí)還可顯示操作人員所需的模擬量清單；模擬量實(shí)時(shí)曲線等。管理軟件采用EXCEL軟件，可以自動(dòng)生成和打印不同形式的報(bào)表，如日?qǐng)?bào)表、月報(bào)表等。
　　水廠的操作可采用三種方式：①遙控自動(dòng)控制；②就地自動(dòng)操作；③人工現(xiàn)場(chǎng)操作。當(dāng) 水廠采用自動(dòng)控制時(shí)，除加藥間在配制PAC和PAM時(shí)需人工操作將藥劑倒入溶藥池外，其余過程全由微機(jī)自動(dòng)控制，即：①Q(mào)_進(jìn)＝50000～101600m³/d時(shí)，水廠兩組處理構(gòu) 筑物全部投入運(yùn)行。②Q_進(jìn)＝25400～50800m³/d時(shí)，一組運(yùn)行。③Q_進(jìn)＜25400m³/d時(shí)，水廠總進(jìn)水閥門自動(dòng)關(guān)閉。
　　本工程從進(jìn)廠至出廠的主要檢測(cè)點(diǎn)都設(shè)置了精度較高的檢測(cè)儀表，采集自控所必須的各項(xiàng)水 質(zhì)參數(shù)以及實(shí)現(xiàn)水廠所需資料的記錄等。?

　　3 結(jié)語

　　整個(gè)水廠由于采用的主要儀器、儀表設(shè)備引進(jìn)了國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全自動(dòng)化 控制打下了基礎(chǔ)。雖然引進(jìn)設(shè)備一次性投資高，但在節(jié)能降耗、維護(hù)保養(yǎng)、人員配備等方面節(jié)省了投資。
　　在工藝流程選擇上，不僅針對(duì)水源水質(zhì)特點(diǎn)，還著重考慮工藝先進(jìn)、節(jié)省投資、出廠水質(zhì) 高標(biāo)準(zhǔn)、全廠自動(dòng)化監(jiān)控等要求。經(jīng)與多家外國(guó)公司談判與技術(shù)交流，最終采用了自動(dòng)化投加系統(tǒng)和V型濾池，并在濁度高時(shí)使用脈沖澄清池。只要在運(yùn)行過程中加強(qiáng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和控制，水質(zhì)完全可達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平。

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收稿日期：2000-05-23