南水北调水源水净水厂的改扩建设计案例一则

摘要 随着国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的全面实施，我国很多老水厂面临提标改造。受用地限制，部分水厂改扩建比较麻烦。本文以漯河市第三水厂改造为例，介绍了水厂改造的一种设计方法；不仅可提高水厂出水水质，且运营管理方便、成本较低。

关键词：水厂 改造 扩建

中图分类号： TV 文献标识码： A

随着国家《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的全面实施，我国很多小水厂面临提高供水水质、扩大供水规模的问题。本文以漯河市第三水厂为例，介绍了小水厂改扩建设计的一种方法。

现状漯河市第三水厂位于嵩山路沙河大桥北端西侧，建于1986年，以地下水为水源，水厂设计供水规模为2万m3/d。但因地下水源水量不足，改造前水厂供水能力只有0.6万m3/d，处于半停产状态。根据漯河市给水规划，漯河的水源优先利用地表水，地下水作为应急备用水源。拟将现状三水厂改造为地表水厂，水源为南水北调中线水，设计规模4万m3/d。

工程建设时已征地14.2亩，现状周边地块均已开发，已无地可征。本工程一期建设时总占地14.2亩，除去现状清水池（有效容积：2000m3）用地及厂前区用地，本工程实际可用地6.5亩。

出厂水水质目标应满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中的各项指标，其中出厂水浊度低于0.5NTU。生产废水处理目标是：水厂生活污水就近接入附近城市污水管网；生产废水大部分回用，泥沙经机械脱水后泥饼外运处置，脱水泥饼含固率大于40%。水厂建设时需与周边沙河桥、澧河公园、高档社区等环境融为一体的。本工程主要从以下几个方面来实现设计理念的。

1.先进的净水处理工艺

1.1 净水工艺选择

净水工艺方案的拟定应针对原水水质特点，以最低的基建投资和经常运行费用而达到要求的出水水质为原则。水处理工艺流程的选用及主要构筑物的组成，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，经过调查研究以及不同工艺组合的试验或参照相似条件下已有水厂的运行经验，结合当地操作管理条件，通过技术经济比较综合研究确定[1]。

本工程原水来自南水北调中线水源地丹江口水库。水源丹江口水库现状水质总体良好，符合《地表水环境质量标准（GB3838-2002）》Ⅱ类标准。输水过程中会采取措施保证输水总干渠至漯河市内时水质满足地表水Ⅱ类水标准；而漯河市内通过管道输水至第三水厂。所以本工程可以参照丹江口水库水质确定净水处理工艺，该水源水质为地面水Ⅱ类水体标准。

针对此原水，本工程采用絮凝―沉淀―过滤―消毒的常规净水处理工艺，处理后的出水水质指标可达到或优于《生活饮用水卫生标准》（GB 5749―2006）的要求，其中出厂水浊度低于0.5NTU。

1.2 净水处理构筑物型式选择：

混合：目前在国内水厂主要以管式混合和机械混合为主。管式混合器安装容易、不需维修，混合效果好，水头损失略大，在国内中小型水厂中广泛使用。考虑到本水厂规模不大，为节约用地，选用管式混合器作为混合设施。

絮凝：絮凝效果的好坏对最终出水水质影响很大。本工程根据用地及规模情况，采用网格絮凝池型。

为提高处理效果，网格采用絮凝效果较好的小孔眼网格。水流通过小孔眼网格时在格条两侧的后方各产生一系列众多的小涡旋，这些小涡旋相互碰撞形成更多更小的小涡旋，这样在网格后面涡旋尺度的迅速减小（衰减），涡旋数量大幅度增加，在网格后面水流中千万高比例的微涡旋，微涡旋的离心惯性将就的动力学作用大幅度提高了颗粒碰撞机率和细部传质速率，同时由于过网水流的惯性作用使得通过网格之后矾花变得更加密实且易沉淀，大大缩短反应时间[2]。从水力条件及絮凝时间上均得以改进，使混凝剂能充分发挥作用，且克服在低温低浊时絮凝效果不好的问题。

沉淀：目前沉淀池国内应用较多的主要有平流沉淀池，斜管沉淀池。受占地影响，本工程不适合使用平流沉淀池，为此选择占地面积小、投资省、处理效果好的斜管沉淀池。

为提高处理效果，斜板采用采用沉淀效果较好的小间距斜板（间距2cm左右），其原理是浅池理论，由于斜板间距小，抑制了矾花沉降中的脉动干扰，加之沉沉距离小，矾花可快速沉淀水流阻力大，沉淀池中流量分布均匀，避免局部矾花泄漏，沉淀面积与排泥面积相等，大幅度提高了沉淀排泥负荷，有利于排泥，并且使沉淀池清水区上升流速可达到3.0～3.5mm/s，沉淀后水浊度可稳定保持在3NTU以下[3]。

过滤：过滤是消毒工艺前的关键性处理手段，对保证出水水质具有重要的作用。本工程选用国内外应用广泛的V型滤池；滤料采用均粒石英砂滤料、反冲洗采用气水反冲、微膨胀的冲洗。滤层在深度方向的粒径分布基本均匀，不发生水力分级现象。具有含污能力高，出水水质好，冲洗效果好，冲洗水量少的优点。另外恒水位、恒速过滤以及反冲洗过程的自动化更使滤池体现出先进水平。

2.成熟的废水回收处理工艺

本工程净水工艺的生产废水为沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水两类排泥水。

水厂沉淀池排泥水与滤池冲洗废水水质差异较大，且滤池反冲洗废水量很大。因此，采用沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水分别处理工艺。回收水池中收集的滤池反冲洗废水输往絮凝池前作原水使用，可以节约部分优质水资源；沉淀池排泥水经浓缩后排至脱水车间脱水，浓缩及脱水后上清液排放。

2.1污泥浓缩方式选择：

沉淀池的排泥水需经浓缩后缩小污泥体积，再将浓缩后的污泥送往后续工艺进行脱水。

为节省占地及土建费用，本工程采用斜板重力浓缩工艺。在浓缩池上部增设斜板，与传统浓缩池相比，具有浓缩效率高、占地面积小的优点；可减少厂区占地及土建费用。

2.2污泥脱水方式选择：

水厂污泥脱水机械，目前主要采用的有板框脱水机和离心脱水机两种类型。

离心脱水机体积小，占地省，机房环境较好，运行管理简单；但转速高，噪声大，影响周边居民的生活；电耗、药耗高，且脱水泥饼含固率（20%）低于板框脱水机、设备材质及制造精度要求极高。

板框脱水机脱水能力高于其他各类脱水机械，泥饼含固率可达45%以上，能够回收多达99.9的固体物[4]。且某些易损件如滤布等更换方便，价格较低，运行成本较省。其缺点是体形庞大，操作繁杂，安装维护较复杂。

根据现行的环境保护部门要求，水厂脱水泥饼含水率尽可能低，这是最重要的指标，因此本工程采用板框脱水机。

净水处理及废水回收处理工艺图详见图1。

图1 净水处理及废水回收处理工艺流程图

3 紧凑的厂区构筑物布置

3.1净水处理构筑物的布置

现有2座清水池，总池容2000m3，为此本工程需新增清水池。为节约占地，考虑将絮凝沉淀池、气水反冲洗滤池与清水池合建，将清水池叠合在絮凝沉淀池、气水反冲洗滤池下部。絮凝沉淀池、气水反冲洗滤池之间采用渠道连接。通过管道将新建清水池与现状清水池连接。

同时为保证处理效果，并与周边景观协调，考虑在沉淀池及滤池顶部增设盖板，避免阳光直射处理水。

3.2废水回收处理构筑物的布置

废水回收处理构筑物主要有回收水池、排泥池、污泥斜板浓缩池、污泥脱水车间。

受用地限制，为达到处理效果，将回收水池、排泥池、污泥浓缩池叠合建设。即底部建设回收水池、排泥池，上部建设斜板浓缩池。不仅可以节约用地，而且管路较短，水头损失小。

将加矾间、加氯间与污泥脱水车间合建。底部建设加矾间、加氯间；上部建设污泥脱水车间。

厂区平面布置详见图2。

图2 厂区平面布置图

4.结语

本工程占地小，净水处理工艺先进，可保证达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）中的各项指标，且运行成本较低。同时废水回收工艺成熟，可保证滤池冲洗水有效回用；排泥水经浓缩脱水后泥饼含固率可达到40%，满足国家环保要求。

本工程使用的小孔眼网格絮凝工艺，可使混凝剂充分发挥作用，能克服在低温低浊时絮凝效果不好的问题。将水厂的多个处理构筑物压缩在4个叠合池中，可有效的节省用地，且管理方便。

在厂区布置中，构建筑物平面及竖向布置、地面交通、消防通道、建筑绿化等虽各成体系，却又环环相扣，将各体系成功融为一体，充分体现了综合设计的理念。

参考文献

[1] GB50013-2006 室外给水设计规范[M].北京：中国计划出版社.2006

[2] 哈尔滨市多相水处理技术有限公司.小孔眼网格反应池技术：中国，ZL 90 1 06705.9 [P].1990-08-02

[3] 哈尔滨市多相水处理技术有限公司. 小间距斜板沉淀池技术：中国，ZL 90 1 06705.9.1995-02-23

[4] 杨茂东，林海燕，王超.净水厂污泥脱水机选型及设计探讨[J].给水排水，2010，36（9）：20-23.