【文章內(nèi)容簡介】 河道斷面圖、河道發(fā)展趨勢等詳細資料后，并與水利部、航運部等有關部門協(xié)商后，再做最終確定。 取水方式根據(jù)現(xiàn)場踏勘，本工程取水方式擬建為岸邊合建式取水，即取水井和取水泵房合建。由于目前本工程取水口位置的水利資料缺乏，所以根據(jù)現(xiàn)場踏勘，并參照江南水廠取水工程設計資料，本工程取水方式選擇管式河床取水，采用框架式取水頭部。 凈水廠廠址選擇 廠址選擇原則(1) 在結(jié)合供水現(xiàn)狀的基礎上，盡量符合城市規(guī)劃發(fā)展需要。(2) 盡可能縮短與取水泵房和供水區(qū)的距離，有利于節(jié)約投資，降低能耗，提高經(jīng)濟效益。(3) 符合城市環(huán)境保護和生態(tài)平衡要求。(4) 在便于施工，有利于生產(chǎn)的基礎上，盡量考慮方便職工的工作和生活。 廠址選擇某市區(qū)現(xiàn)狀供水系統(tǒng)為單水源供水體制，江南水廠位置較合理，位于整個市區(qū)信江岸邊中部，其供水區(qū)域主要是老市區(qū)。因此，從現(xiàn)有供水系統(tǒng)的布局以及城市發(fā)展方向，新建水廠的位置應首先考慮在供水區(qū)域的東北部。通過多方面的綜合分析，可供選擇的廠址共有兩處：(1) 廠址一：廠址一位于本工程取水口附近，西臨規(guī)劃沿江道，東臨梅園大道，處于信江南岸地面標高為 ，無需建防洪堤。因系山坡地，征地費用低、地基好、投資省。另外，此處離供水區(qū)域較近，且周邊有建成的 25 號路與沿江大道相通，交通便利，職工生活方便。附近有楓山變電站，供電方便。(2) 廠址二：廠址二位于夏埠區(qū)，處于信江北岸，西臨規(guī)劃夏埠四環(huán)路，地面標高為 ，需建防洪堤，該處現(xiàn)為農(nóng)田，無須拆遷，但此廠址位于江北，與供水區(qū)有一江之隔，所以供水極其不便，供水干管施工費用高，供水距離遠，加之，因夏埠區(qū)地下水產(chǎn)量僅 2~3 萬噸/日，滿足不了供水要求，若廠址選在該處，只能選信江凸岸為取水口，其取水水質(zhì)不如凹岸取水好、穩(wěn)定。而且周邊現(xiàn)為農(nóng)田一片，職工生活不便，附近沒有發(fā)電站，仍需從江對岸楓山變電站架線，供電不變。兩廠址方案比較見表 71。廠址方案比較表表 71序號 比較內(nèi)容 廠址一 廠址二1 位置 信江南岸 信江北岸2 地面標高 (黃海高程系) 30m(黃海高程系)3 取水口位置 信江凹岸 信江凸岸4 距現(xiàn)狀配水管網(wǎng)距離 300m 5 可用地面積 公頃 公頃6 電力供應條件 便利 不便7 交通運輸條件 臨沿江大道，交通便利規(guī)劃道路還未形成，交通條件差8 拆遷工程量 有拆遷量 無拆遷量9 施工條件 地質(zhì)條件好，施工便利多為灘地，施工條件不好10 職工工作、生活條件 距市區(qū)近，職工上下班方便距市區(qū)有一江之隔，職工生活不便11 環(huán)境保護 環(huán)境條件好 同廠址一12 廠區(qū)污水排放 雨污水可排到建成路現(xiàn)有管道目前沒有出路 從表 71 對兩個廠址的對比比較，可以看出，廠址一較廠址二不僅具有輸配水管道短，投資省的特點，而且還具有電力供應方便，廠區(qū)雨污水排放條件、交通條件和施工條件好，職工生活便利等優(yōu)點。因此，本工程凈水廠廠址擬選擇在廠址一。 凈水廠工程方案 現(xiàn)有凈水廠簡介如前所述，某市城區(qū)原有水廠：勝利水廠、肉聯(lián)廠水廠因年久失修均已停產(chǎn)運行，現(xiàn)僅有江南水廠為城市供水（鐵路自備水廠除外） 。江南水廠以信江為水源，設計總供水規(guī)模為 104m3/d，工程分兩期建設。一期工程（設計規(guī)模 3104m3/d）于 1993 年投產(chǎn)運行，二期工程（設計規(guī)模 104m3/d）于 1997 年投產(chǎn)運行，該水廠現(xiàn)已達到滿負荷運行。江南水廠主要處理工藝見圖 ：信江 一級泵房 網(wǎng)格反應池 平流沉淀池 移動罩濾池 清水池 二級泵房 雨水管網(wǎng)加液氯泵前加混凝劑圖 江南水廠流程框圖 凈水工藝流程方案比較 凈水工藝比較原則由 節(jié)的論述可知信江在某市月湖段水質(zhì)良好，水質(zhì)達到GB38382022《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》中 II 類水質(zhì)標準，因此在凈水廠中采用常規(guī)凈化工藝（混凝－沉淀－過濾－消毒） ，即可保證出廠水水質(zhì)達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB574985)及《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》( 中華人民共和國衛(wèi)生部、衛(wèi)生法制與監(jiān)督司 2022 年 6月)。本節(jié)將就凈水工藝流程的選擇進行分析論證，從而選擇最優(yōu)的凈水廠處理工藝。為便于比較，確定如下比較原則：1. 進廠水質(zhì)設計值：在給水凈化工藝中，當原水水質(zhì)符合生活飲用水二級水源水水體標準時，一般用濁度做為凈化處理工藝選擇和出廠水水質(zhì)的控制指標。根據(jù)江南自來水廠多年進水水質(zhì)監(jiān)測值，確定梅園水廠的進水平均設計濁度按 100NTU 計。2. 出廠水質(zhì)設計值：本工程將凈水廠出廠水質(zhì)目標定為符合國家《生活飲用水衛(wèi)生標準》(GB574985)，并同時符合《生活飲用水衛(wèi)生規(guī)范》(中華人民共和國衛(wèi)生部、衛(wèi)生法制與監(jiān)督司 2022 年 6 月)，所以梅園水廠出廠渾濁度小于 1NTU，汛期不超過 3NTU。3. 本工程廠址過于狹窄，在滿足出水水質(zhì)要求的同時，針對源水為江河水這一特征，選用高效、深層、對源水濁度適應性較強的處理構(gòu)筑物，并采用緊湊的布置方式。 4. 確保出水水質(zhì)的同時，積極慎重地采用新技術、新工藝、新設備、新材料。 5. 本工程要考慮濾池反沖洗水回收和污泥脫水處理。 凈水工藝方案敘述值得提出的是為了尋求穩(wěn)妥、高效、占地小、運行管理方便的處理工藝及布置型式，設計單位在對江南水廠進行調(diào)研的同時，借此對以往工程建設單位進行了回訪，尤其提出為了設計合理可靠高效的新型處理工藝，哈爾濱工業(yè)大學多相工藝研究中心提供了“渦旋混凝低脈動沉淀給水處理技術”的技術支持。“渦旋混凝低脈動沉淀給水處理技術”是一種新型的高效混凝沉淀技術，該技術是哈爾濱工業(yè)大學多相工藝研究中心多年研究的物相接觸，亞微觀物質(zhì)的慣性效應理論在給水處理上的開發(fā)研究成果，包括高效微渦混合、小孔眼網(wǎng)格絮凝和小間距斜板沉淀三項專利技術，這三個工藝環(huán)節(jié)也是整個給水處理工藝中最關鍵的部分。由于理論上的重大突破，大幅度地提高了水流中顆粒的碰撞和傳質(zhì)速率，實現(xiàn)了高效率地混合、絮凝、沉淀，從而保證高效率地除濁與高質(zhì)量的供水?；旌蠒r間控制在 3～30 秒，反應時間為 5～10 分鐘，沉淀上升流速 3mm/s 以上，沉淀池出水 3NTU 以下，并增強了對原水的適應性。此技術近年來在秦皇島海港水廠、大慶市中引水廠、南京市大橋水廠、昆山市玉峰水廠等地得到了推廣和應用，取得了明顯的經(jīng)濟效益和社會效益，近年來也得到了城市供水行業(yè)的關注。新建和改擴建項目達 20 多項。經(jīng)調(diào)研，目前國內(nèi)應用“渦旋混凝低脈動沉淀技術”的水廠如下表所列：新建項目統(tǒng)計項目名稱 實施地點 規(guī)模 時間 原水狀況大慶供水公司中引水廠二期新建工程 中引水廠 25 萬噸 1999龍虎泡水庫，低溫高濁，高堿度水克拉瑪依供水公司第四水廠新建工程克拉瑪依供水公司第四水廠 10 萬噸 1999 水庫水山東勝利油田淳化水廠新建工程 淳化水廠 10 萬噸 2022 引黃水庫水江蘇省高郵市自來水公司新建工程 高郵水司 10 萬噸 2022 水庫水大連莊河自來水公司楊樹房水廠新建工程 楊樹房水廠 5 萬噸 2022 水庫水青島市城陽區(qū)自來水公司夏莊水廠新建工程 夏莊水廠 5 萬噸 2022 水庫水江蘇省句容市自來水公司第二水廠新建工程 句容市第二水廠 5 萬噸 2022 水庫水廣東韶關鋼鐵公司凈水廠新建工程廣東韶關鋼鐵公司凈水廠 4 萬噸 2022 水庫水大慶市中引水廠地表水以龍虎泡為水源，一期規(guī)模25104m3/d，采用靜態(tài)混合－傳統(tǒng)網(wǎng)格反應－側(cè)向流斜板沉淀－氣水反沖濾池的處理工藝，1995 年投入運行后，由于春、秋季節(jié)出現(xiàn)低溫、高濁（1000NTU 以上） ，出水能力僅 8～1510 4m3/d。1997年改造應用了小孔眼網(wǎng)格反應、小間距斜板沉淀后，使凈水能力達到了設計規(guī)模，沉淀池出水也常年穩(wěn)定在 3NTU 以下，沉淀池水清澈見底。改用此技術的 25104m3/d 二期工程正在設計施工。南京市自來水總公司大橋水廠位于南京市郊，原水取自長江，該水廠系用于凈化長江水來稀釋玄武湖水體，以保證玄武湖水滿足環(huán)境質(zhì)量要求。大橋水廠處理能力為 104m3/d。其中處理能力為104m3/d 的二套系列是于 1999 年 10 月中旬始建，工藝主體于1999 年底峻工。該新建凈化工藝是采用“渦漩混凝低脈動沉淀給水處理技術” （串聯(lián)式微渦圓管混合器－小網(wǎng)格反應池－小間距斜板沉淀池）設計的。試運行一段時期后，建設單位認為水廠仍有潛力提高水量，因此后又加高了原混合池的迎水面，水量增至104m3/d，工藝概況如下：新建工藝處理負荷： 104m3/d原水水質(zhì)：濁度： 100NTU 溫度: 3 堿度： 93mg/l投藥量：堿鋁： 3mg/l預加氯量：0沉淀池上升流速：沉后水水質(zhì)≤3NTU鑒于上述對此高效混凝技術的認識和調(diào)研情況，本設計分別將其列為比較方案。對于過濾，目前在給水處理中 V 型濾池是一種高效、穩(wěn)定的過濾技術。V 型濾池是法國得利滿開發(fā)研制的均質(zhì)深層截污過濾技術。該技術在國內(nèi)南京上元門水廠、西安黑河引水凈水廠、上海月浦水廠、大場水廠、閘北水廠等都已有成功的運行經(jīng)驗，由于得到了高效率、高水質(zhì)、節(jié)水節(jié)能等效果，故在國內(nèi)得以推廣。V 型濾池是理想化的池型，采用均質(zhì)深層砂濾料、截污能力強、故濾速高、出水水質(zhì)好且穩(wěn)定。反沖洗方式為氣水反沖加表面掃洗，沖洗效果好、周期長、省水省電。單池進、出水設置堰板，使各池進水均勻，進出水不受其他單池的影響，便于按濾池水位調(diào)節(jié)出水閥門，達到恒位、恒速過濾的目的。此種效率高，占地省的池型由于沖洗設備多，過程復雜，自動化控制內(nèi)容多，故需要操作人員有較高的技術和素質(zhì)。本次設計根據(jù)江南水廠多年運行經(jīng)驗和對高效穩(wěn)定的新技術的調(diào)研結(jié)果，對混合、反應、沉淀、過濾，選擇適合本地區(qū)水源水質(zhì)特點的池型，分別進行多方案的綜合比較，而后形成兩個工藝流程方案。1. 混合設備方案比較混合是混凝的首要一關，此過程使混凝劑水解產(chǎn)物迅速擴散到水體每一個細部，使所有膠體顆粒幾乎在瞬間完成脫穩(wěn)與凝聚，故也稱初級混凝過程?；旌鲜侨〉昧己眯跄Ч南葲Q條件，也是節(jié)省投藥量的關鍵。近年來，隨著水處理技術的提高，為確保出水水質(zhì)，混合設備的選用得到了普遍的重視?；旌显O備的技術經(jīng)濟比較詳見表 。本比較方案中選用的兩種典型混合設備均在國內(nèi)水廠中有應用。機械快速混合設備在配有無級變速傳動裝置的情況下，可以適應水廠原水流量、水質(zhì)的變化，混合效果較好，水頭損失較小，更易使混合達到最佳狀態(tài)，但需有一定的機械維修力量。早期由于國內(nèi)設備運轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較差，應用不多，但隨著國外貸款工程的增多，可選用較好的國外混合設備，機械快速混合也得到廣泛應用。該設備在北京水源九廠有成功應用。串聯(lián)式圓管混合器是在“渦旋混凝低脈動沉淀給水處理技術”指導下近年來發(fā)展的新技術，它可形成高比例、高強度的微渦漩，利用微小渦漩的離心慣性效應使混凝劑迅速散至水體細部，使膠體顆粒瞬時脫穩(wěn)，為完善反應奠定良好的基礎。該設備在秦皇島海港水廠改造中得到成功應用。從比較表中可以看出, 雖然經(jīng)濟方面串聯(lián)式圓管混合器較機械快速混合設備投資省、電耗省、設備安裝管理方便，但在技術上機械快速混合設備在對源水的適應能力方面優(yōu)于串聯(lián)式圓管及其它混合器，此點在對源水為江河水的給水處理工藝中是相當重要的，而且本工程選用垂直軸攪拌器，電機部分均設于池頂部，維修管理方便，且采用無級變速傳動裝置，更易使混合達到最佳效果，故本工程決定采用機械快速混合設備。2. 反應方案反應和沉淀是給水處理中最為重要的環(huán)節(jié)，反應效果和沉淀效果的好壞直接影響濾池處理效果和出水水質(zhì)，由于水廠對出水水質(zhì)提高和制水成本降低的要求越來越高，因此選擇高效節(jié)能，出水效果穩(wěn)定的反應池和沉淀池就顯得尤為重要?！皽u旋混凝低脈動沉淀給水處理技術”指導下的小孔眼網(wǎng)格反應池的特點前面已經(jīng)介紹，基于亞微觀水力學的小孔眼網(wǎng)格反應池，全程布設網(wǎng)格，有利于析出的小礬花的快速有效碰撞，使礬花顆粒由小變大，由松散到密實，既保證了反應后礬花顆粒達到一定的尺度和密實度，又增強了礬花抗剪切的能力，從而避免了反應的不完善和過反應現(xiàn)象產(chǎn)生。某市江南水廠采用傳統(tǒng)網(wǎng)格反應池，已取得了成功地應用，而且有著豐富的運行經(jīng)驗，而小孔眼網(wǎng)格是傳統(tǒng)網(wǎng)格反應工藝的加強，在沿水流方向上形成無數(shù)個小尺度的渦旋，這些小的渦旋會將反應控制在較小的空間數(shù)量級，充分發(fā)揮藥劑效果，形成更有利于沉淀的密實礬花。所以本工程決定采用較傳統(tǒng)網(wǎng)格反應池有改進的小孔眼網(wǎng)格反應池。該反應池在大慶中引水廠、昆山市玉峰山水廠等地已得到成功應用。3. 沉淀池方案比較沉淀是指通過重力沉降作用自懸浮液中去除固體顆粒。本設計選擇比較的池型為小間距斜板沉淀池和平流沉淀池。平流沉淀池在我國是一種傳統(tǒng)成熟沉淀池型，而且應用較廣。其優(yōu)點是該池形對原水水質(zhì)、水量變化適應性強，處理效果穩(wěn)定，構(gòu)造簡單，運行管理方便，上述優(yōu)點尤以處理效果穩(wěn)定而領先于其它沉淀池形，但該池占地面積大。平流沉淀池在某市江南水廠應用多年，運行穩(wěn)定，也有豐富地運行管理經(jīng)驗，所以本方案比較中選平流沉淀池為一方案，兩池型的技術經(jīng)濟比較詳見表 ?！皽u旋混凝低脈動沉淀技術”指導下的小間距斜板沉淀池是淺池技術的發(fā)展，由于斜板間距小，抑制了水流的脈動，加上沉淀距離小，礬花可快速沉淀；水力阻力大，沉淀池中流量分布均勻，避免局部礬花泄漏；無側(cè)向約束，沉淀面積與排泥面積相等，大幅度提高了沉淀排泥負荷，利于排泥。缺點是池體