周華¹，李瑩¹，胡亮亮¹，鄭云斌²，鐘江麗¹，項立新¹

（1.中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司，浙江杭州310014;2.象山縣石浦鎮(zhèn)水務(wù)有限公司，浙江寧波315731)

摘要：介紹了石浦水廠改擴建工程的特點和要求。改擴建工程實施后水廠處理規(guī)模從4.5×10⁴ m³/d增加至9×10⁴ m³/d，其中淡水處理規(guī)模為6×10⁴ m³/d，苦咸水處理規(guī)模為3×10⁴ m³/d。近期淡水和苦咸水出水勾兌均勻后供給用戶，遠(yuǎn)期采用超濾、反滲透工藝對苦咸水進行深度處理。改擴建后水廠出水濁度從≤1.0 NTU提高至≤0.1 NTU，達(dá)到了浙江省現(xiàn)代化水廠的標(biāo)準(zhǔn)。

1 工程背景

石浦鎮(zhèn)位于象山半島南端，是我國著名的漁港和旅游名鎮(zhèn)。石浦水廠一期工程設(shè)計規(guī)模為4.5×10⁴ m³/d，建于20世紀(jì)90年代，目前已無法滿足用戶對水量和水質(zhì)的需求。

2 改擴建方案

2.1 工程規(guī)模

經(jīng)預(yù)測,遠(yuǎn)期2020年石浦地區(qū)的需水量為7.81×10⁴ m³/d，考慮一定的不可預(yù)見水量，確定改擴建后石浦水廠設(shè)計規(guī)模為9×10⁴ m³/d。

2.2 供水水源

石浦水廠現(xiàn)狀水源為溪口水庫、三家村水庫和利民水庫，改擴建后現(xiàn)狀水源的供水規(guī)模最大可增加至6×10⁴ m³/d，剩余部分原水由新增水源大塘港水庫提供。大塘港原為三門灣支流，后筑堤建庫水質(zhì)逐漸由咸轉(zhuǎn)淡，目前水質(zhì)已達(dá)到地表水Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，滿足水源水質(zhì)要求。但因海水的滲入，大塘港水庫存在一定的苦咸化，氯離子含量維持在約200 mg/L，接近《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ 3020—93）中250 mg/L的上限。鑒于新老水源水質(zhì)差異較大，以下簡稱老水源為淡水水源、新水源為苦咸水水源。

2.3 處理工藝

石浦水廠一期采用“管道混合+折板絮凝/平流沉淀池+雙閥濾池+消毒”的常規(guī)處理工藝，出水濁度基本維持在0.5~1.0 NTU，改擴建后要求出水濁度≤0.5 NTU，并力爭達(dá)到浙江省現(xiàn)代化水廠標(biāo)準(zhǔn)（出水濁度≤0.1 NTU）。鑒于雙閥濾池工藝無法滿足二期工程出水水質(zhì)目標(biāo)，二期采用出水水質(zhì)更優(yōu)的V型濾池工藝。

新增苦咸水原水氯離子含量高，出水口感差，而常規(guī)工藝對溶解性鹽類去除率低，為進一步降低出水氯離子含量、改善飲用水口感，需進行深度處理。根據(jù)以往海水淡化設(shè)計經(jīng)驗以及國內(nèi)同類工程實例，設(shè)計采用超濾、反滲透組合作為苦咸水深度處理工藝。本階段受資金限制，僅預(yù)留超濾、反滲透廠房用地，大塘港取水規(guī)模為3×10⁴ m³/d；遠(yuǎn)期增加超濾、反滲透深度處理工藝，考慮該工藝75%的產(chǎn)水率，大塘港取水規(guī)模需增加至4×10⁴ m³/d二期改擴建后水廠工藝流程見圖1(二期新建構(gòu)筑物用虛線表示）。

圖1 石浦水廠二期工藝流程

2.4 用地方案

一期設(shè)計規(guī)模為4.5×10⁴ m³/d的廠區(qū)總建設(shè)用地為3.68 hm²（其中已包含二期擴建4.5×10⁴ m³/d設(shè)計規(guī)模的用地），本次改擴建工程在原廠區(qū)內(nèi)完成。

3 工程設(shè)計

3.1 取水工程

溪口水庫、三家村水庫和利民水庫原水輸水管按8.5×10⁴ m³/d規(guī)模設(shè)計，可滿足6×10⁴ m³/d的取水規(guī)模，改擴建后沿用原輸水管。

大塘港水庫至石浦水廠原水管及取水泵房已于1998年建成，其中原水管管徑為DN1 000，可滿足4×10⁴ m³/d的輸水要求；原取水泵房設(shè)離心泵4臺，水泵已年久失修，需全部更新，更新后采用大小泵搭配（2大2小，1臺大泵備用，大泵Q=875 m³/h，H=210 kPa，N=75 kW；小泵Q=438 m³/h，H=210 kPa，N=37 kW），可同時滿足3×10⁴ m³/d和4×10⁴ m³/d的輸水規(guī)模。

3.2 折板絮凝/平流沉淀池

一期折板絮凝/平流沉淀池設(shè)計規(guī)模為4.5×10⁴ m³/d，分為2組，目前運行效果良好，二期僅更換老化的虹吸刮泥機和排泥閥，土建主體予以保留。為節(jié)省建設(shè)用地，二期處理淡水和苦咸水的絮凝沉淀池合建，新建絮凝沉淀池分為3組，其中1組處理1.5×10⁴ m³/d的淡水，另外2組處理4×10⁴ m³/d的苦咸水，兩者排泥渠合用。

絮凝反應(yīng)池工藝與一期相同，采用多通道分級串聯(lián)的立式折板絮凝池，單組均按2×10⁴ m³/d的規(guī)模設(shè)計；絮凝反應(yīng)時間為15 min，絮凝流速為0.35~0.15 m/s，平均水深為3.45 m。平流沉淀池單組設(shè)計規(guī)模也為2×10⁴ m³/d，設(shè)計停留時間為102 min，水平流速為13.3 mm/s；單組沉淀池尺寸為79.9 m×5.85 m，池高為3.65 m，有效水深為3.25 m；沉淀池采用指型槽出水，出水負(fù)荷為3.33 m³/(h·m)；沉淀池采用虹吸式刮泥機排泥。

3.3 V型濾池（含反沖洗泵房）

V型濾池設(shè)計分改擴建和新建兩個方案：改擴建方案是將原4.5×10⁴ m³/d雙閥濾池改造成V型濾池，另外再新建4.5×10⁴ m³/d的V型濾池，達(dá)到9×10⁴ m³/d的處理規(guī)模；新建方案是直接新建9×10⁴ m³/d的V型濾池1座，建成通水后拆除原雙閥濾池，原雙閥濾池占地作為遠(yuǎn)期超濾、反滲透廠房的預(yù)留用地。分析認(rèn)為：改擴建方案對一期供水影響較大，且不利于二期淡水和苦咸水的各自處理；新建方案雖然增加了投資，但可以實現(xiàn)不斷水施工要求，同時解決淡水和苦咸水各自處理的難題，因此采用新建方案。

新建V型濾池呈雙側(cè)布置，一側(cè)處理淡水，一側(cè)處理苦咸水，每側(cè)濾池均分為4格�？紤]到兩側(cè)濾池共用一套反沖洗系統(tǒng)，故每格濾池宜采用同一平面尺寸，設(shè)計單格濾池平面尺寸為8.4 m×13 m，有效過濾面積為91 m²。淡水處理規(guī)模為6×10⁴ m³/d，設(shè)計濾速為7.21 m/h，強制濾速為9.61 m/h；苦咸水處理規(guī)模為4×10⁴ m³/d，設(shè)計濾速為4.81 m/h，強制濾速為6.41 m/h。濾料采用石英砂均粒濾料，粒徑d10=0.95 mm，不均勻系數(shù)K80=1.4，砂層厚度為1.2 m，L/d0=1 263，粗砂層粒徑為2~4 mm，厚度為50 mm。濾池采用氣洗（3 min）+氣水洗（4 min）+水洗（8 min）的反沖洗方式，其中氣洗強度為15 L/(m²·s)、水洗強度為3 L/(m²·s)、表面掃洗強度為1.5~2 L/（m²·s)；為節(jié)約淡水資源，兩側(cè)濾池均采用苦咸水出水進行水洗。濾池集水及氣水分配系統(tǒng)由氣水分配槽、濾板和長柄濾頭組成，長柄濾頭均勻分布在濾板上，直徑?20 mm，布置密度為45個/ m²。

反沖洗用房和濾池合建，兩者總土建尺寸為42.5 m×39.68 m。反沖洗用房內(nèi)設(shè)沖洗水泵3臺（2用1備；單泵Q=1 000 m³/h，H=90 kPa，N=37 kW）、羅茨鼓風(fēng)機3臺（2用1備；單機Q=48 m³/min，P=50 kPa，N=63 kW）。

3.4 超濾、反滲透廠房

苦咸水濾后水量為4×10⁴ m³/d，經(jīng)超濾、反滲透深度處理后出水量為3×10⁴ m³/d。濾后苦咸水先進入中間水池，再由水泵提升進入保安過濾器（共4套，3用1備，單套處理規(guī)模為600 m³/h），然后進入超濾裝置（共8套，單套產(chǎn)水量為200 m³/h，總產(chǎn)水量為3.6×10⁴ m³/d）。超濾出水先進入超濾產(chǎn)水池，其中2.5×10⁴ m³/d超濾產(chǎn)水進入反滲透裝置（共2套，單套產(chǎn)水量為240 m³/h，總產(chǎn)水量為1.9×10⁴ m³/d），剩余1.1×10⁴ m³/d超濾產(chǎn)水與1.9×10⁴ m³/d反滲透產(chǎn)水勾兌后進入清水池。

本次設(shè)計預(yù)留超濾、反滲透廠房用地。

3.5 清水池

新建清水池1座，平面凈尺寸為36 m×36 m，有效水深為3.5 m，總?cè)莘e為4 536 m³，占二期新增供水量的10.1%。

3.6 加藥加氯間

二期加藥加氯間土建沿用一期，設(shè)備全部更新。

加藥采用商品液態(tài)堿式氯化鋁（Al2O3含量為10％），投加量為5~20 mg/L，投加濃度為4%~6%，投加點位于管道混合器前。投加采用隔膜計量泵，投加量按原水流量正比例投加并根據(jù)沉淀池出水濁度進行調(diào)整。同時為應(yīng)對突發(fā)性水質(zhì)污染事件,增設(shè)石灰、高錳酸鉀、粉末活性炭投加系統(tǒng)，投加量按原水流量和水質(zhì)正比例投加。

加氯間一期采用液氯消毒，二期改為無安全隱患且計量更為準(zhǔn)確的次氯酸鈉溶液消毒。次氯酸鈉原液有效氯濃度為10%，投加時有效氯濃度稀釋至5%。加氯點共設(shè)三處：預(yù)加氯點位于管道混合器前，加氯量為1.0 mg/L；濾后加氯點位于清水池進水閥前，加氯量為2~3 mg/L；補加氯點位于二級泵房吸水井進水管處，加氯量為1.0 mg/L。加氯量控制方式：預(yù)加氯量按原水流量自動投加；濾后和補加氯量按流量與余氯反饋信息自動投加。加氯間設(shè)次氯酸鈉溶液儲罐3個，單個有效容積為20 m³，次氯酸鈉儲量為50天。

3.7 二級加壓泵房

一期二級加壓泵房土建規(guī)模為9×10⁴ m³/d，設(shè)備安裝規(guī)模為4.5×10⁴ m³/d，內(nèi)設(shè)6個泵位。一期水泵使用年限較長，二期考慮全部換新。二期石浦水廠除為石浦鎮(zhèn)區(qū)供水外還需為石浦東部地區(qū)供水，其中石浦鎮(zhèn)區(qū)設(shè)計供水規(guī)模為7.5×10⁴ m³/d，供水水壓為0.3 MPa，石浦東部設(shè)計供水規(guī)模為1.5×10⁴ m³/d，供水水壓為0.4 MPa；供水時變化系數(shù)均為1.4。二期改擴建后供石浦鎮(zhèn)區(qū)設(shè)水泵4臺（3用1備；單泵Q=1 458 m³/h，H=300 kPa，N=160 kW），供石浦東部設(shè)水泵2臺（1用1備；單泵Q=875 m³/h，H=400 kPa，N=160 kW）。

3.8 排泥水處理及回用系統(tǒng)

石浦水廠一期僅設(shè)廢水池1座，絮凝沉淀池排泥水與濾池反沖洗廢水進入廢水池后通過水泵提升外排至附近河道。這樣不但嚴(yán)重污染環(huán)境，而且浪費大量的水資源，因此二期工程增加了排泥水處理及回用系統(tǒng),該系統(tǒng)包括回用水池（由一期廢水池改造）1座、排泥池1座、污泥濃縮池2座、脫水機房1座。

4 運行效果

石浦水廠二期改擴建工程于2014年10月正式運行，目前運行穩(wěn)定，一、二期工程同期進、出水水質(zhì)對比見表1�？梢�，二期改擴建工程實施后，出水濁度較一期大幅下降，達(dá)到了設(shè)計目標(biāo)。

表1 石浦水廠進、出水水質(zhì)

5 工程難點及解決方案

① 新增苦咸水原水處理工藝的選擇

近期為節(jié)省投資先采用淡水和苦咸水出水勾兌的方式作為過渡，遠(yuǎn)期采用超濾、反滲透組合作為深度處理工藝去除氯離子，遠(yuǎn)期用地及近遠(yuǎn)期工藝的銜接在本次設(shè)計中統(tǒng)籌考慮。

同時，為確保近期淡水和苦咸水出水勾兌的均勻性，需設(shè)置有效的混合措施。常規(guī)的水池混合成本高、占地面積大，不適合本工程。本工程最終采用管道混合方式，淡水和苦咸水出水在進入清水池前先在一段15 m長的管道中充分混合。運行結(jié)果顯示，通水后一、二期清水池出水水質(zhì)基本一致，管道混合效果良好。

② 用地緊張與不斷水施工兩者的矛盾突出

石浦水廠一期工程雖預(yù)留了二期建設(shè)用地，但未考慮二期深度處理及泥處理系統(tǒng)用地，且水廠周邊地塊已無擴征可能，因此二期改擴建過程用地十分緊張。同時，石浦水廠作為該地區(qū)唯一的供水廠，要求不斷水施工。針對上述矛盾，在確保能夠正常施工的前提下對新建構(gòu)筑物做了緊湊布置：二期淡水與苦咸水絮凝沉淀池合建，兩者排泥渠合用，新建絮凝沉淀池距南側(cè)現(xiàn)狀絮凝沉淀池6 m，距北側(cè)機修倉庫5 m；淡水與苦咸水V型濾池合建，新建濾池距北側(cè)圍墻4 m，距南側(cè)現(xiàn)狀濾池8 m，新建絮凝沉淀池和V型濾池基坑開挖時均采用鋼板樁支護，施工期間未影響現(xiàn)狀處理構(gòu)筑物的正常運行，同時一、二期工藝管線的連接均在夜間用水低谷期完成，實現(xiàn)了不斷水施工的目標(biāo)。

6 結(jié)論

石浦水廠二期改擴建工程實施后，改善了石浦地區(qū)供水水質(zhì)，滿足了當(dāng)?shù)氐男杷�量要求，為同類多水源水廠的設(shè)計與改造提供了借鑒。

（本文發(fā)表于《中國給水排水》雜志2015年第16期“設(shè)計經(jīng)驗”欄目）