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取水工程設計

1取水方案

由于徐洪河為通航河道，不考慮采用河中心箱式取水方案，而采用岸邊式取水。本工程管道口徑較大，取水若采用虹吸引水，管道密封性要求高，施工要求高，且需設一套真空系統，不便運行管理，引水安全性差；而自流管雖埋深較大，可采用頂管施工工藝，因此采用重力自流引水方式。

2取水頭部

取水頭部進水端設計寬度為23.00m，底標高為15.90m，徐洪河最高水位22.06m，最低水位為18.40m，取水頭部進水端最小進水斷面積為57.50m2。取水頭部取水規模為10×104m3/d，秒流量為1.16m3/s。取水頭部進水端橫向最大進水流速為0.02m/s，符合水利、航道管理的相關規定。

3取水泵房

取水泵房內安裝5臺變頻調速離心泵，單臺功率220kW，其中一期安裝3臺，2用1備。取水泵房合建加氯間，內設5臺5kg加氯機，其中一期安裝3臺，2用1備，為控制管道內的余氯不超過1.5mg/L，在需進行預加氯時，加氯量一般在2mg/L，最高達4mg/L。

渾水管工程設計

本工程取水頭部和凈水廠相距10.64km，屬于長距離渾水輸水管線工程。設計采用DN800玻璃鋼管道沿河岸大堤坡腳外敷設，沿途需跨越2處河道以及穿越1處高速公路。由于在長距離輸水工程中，事故停泵后管道的水壓會發生較大變化，特別是大口徑平坦管線，突出的問題是負壓，對管道的正常運行構成嚴重威脅。因此，在渾水管道設計中除了隨橋架設過河的兩處給水管道上安裝放氣閥外，在平坦的輸水管線中增加2處局部略高點并安裝放氣閥，制造局部高點將管線分為3段，當事故停水時，高點兩側的管道短時間內在水力上幾乎不相關，有利于避免后段管線負壓的形成。渾水管穿過高速公路的具體位置選擇在機耕道路橫穿高速公路下方形成的涵洞下部。根據高速公路管理單位減小施工對高速公路運行的要求，此處管道標高局部抬升至連接涵洞橋臺的水平支撐梁頂上方穿行，此時管道為淺覆土管道，因此，管道采用混凝土包裹，并與路面混凝土相接。

凈水廠工藝設計

凈水廠工藝流程見圖1。凈水廠主要構筑物設計如下：

1壓力配水井

壓力配水井按照遠期工程規模一次性建成，設計流量10.0×104m3/d，平面尺寸6.0m×4.0m，池深6.0m。配水堰上裝設了可調堰板并在出水管道上安裝電磁流量計，可以精確調整每個單元的處理水量。

2生物接觸氧化池

生物接觸氧化池一期工程設計流量5.0×104m3/d，總池長48m，池寬14.5m，高5.9m。設置2組，設計水力停留時間1.45h，氣水體積比1：1，設置Φ150組合填料5888套，微孔曝氣器920個，單個曝氣量2.0m3/h。為防止垃圾在接觸池內與組合填料發生纏繞，在生物接觸氧化池前端設置6mm網板式階梯格柵2臺，柵寬1500mm。

3混合、網板絮凝及平流沉淀池

3.1混合

管道靜態混合器將PAC均勻地分布擴散到進水中，以便取得良好的絮凝效果，梯度600～1000s-1。

3.2網板絮凝

網格絮凝池絮凝時間短、效果好、構造簡單，但絮凝效果易受水量變化影響，考慮到渾水管道和生物接觸氧化池已有較長水力停留時間，可起到調節水量的作用，因此，本工程采用網格絮凝工藝。一期工程新建5.0×104m3/d規模絮凝沉淀池1座，采用網格絮凝與平流沉淀池合建形式，設置2組。絮凝停留時間為14.0min，每組池體積267m3，有效水深4.0m，每組池面積67m2，豎井流速0.13m/s，分格面積2.45m2，分格數28格，布置為4排，每排7格，每格尺寸1.56m×1.56m，前段32格內設網篩網眼80mm×80mm，后段16格內設網篩網眼100mm×100mm。

3.3平流沉淀

平流沉淀池設計流量5.0×104m3/d，分為2組，沉淀池平面尺寸為L×B=136×14m，每組內設中隔導流墻一道。水平流速13.7mm/s，沉淀時間2.7h，設計水深3.6m，弗勞德數1.7×10-5，設置虹吸式機械吸泥機1套，跨度14m，功率1.5kW。

氣水反沖洗濾池及反沖洗泵房

采用氣水反沖洗濾池，設計總規模10.0×104m3/d濾池共分10格，雙排布置，中間為管廊，管廊左、右各5格，一期工程建設管廊北面5格濾池，設計濾速7.5m/h，單格濾池有效過濾面積64m2。d=2～4mm粗砂支承層厚50mm，濾料層采用均質濾料，有效粒徑0.95mm，濾料石均勻系數K80<1.4，厚1200mm。采用長柄濾頭配水系統，氣水反沖洗方式。單格配置濾板54塊，每塊厚100mm，平面尺寸1140mm×975mm，配置D20濾頭3402個。濾池濾層表面以上過濾水深1.5m，沖洗前濾層水頭損失為20kPa，一個沖洗過程的操作時間取16min，初濾水排放時間為5min。單獨氣反沖強度15L/(m2•s)，歷時2min；氣水同時反沖時，氣沖強度15L/(m2•s)，水沖強度3L/(m2•s)，歷時4min；單獨水沖時，水沖強度6L/(m2•s)，歷時6min，在濾池反沖洗時同時進行表面掃洗，強度1.5L/(m2•s)。反沖洗系統設置反沖洗水泵3臺（2用1備），流量680m3/h，揚程13m；反沖洗鼓風機3臺（2用1備），風量54.4m3/min，風壓4m。

清水池及送水泵房

清水池的有效容積按照水廠最高日設計水量的11.6%確定，總庫容6400m3。在秋冬季，原水氨氮濃度較高時，此時出水中均含有一定量的氨氮，因此，出水加氯消毒，也會有氯胺生成，設計時必須按照氯胺消毒2小時接觸時間和處理水量復核清水池容積和停留時間，確保出水安全。本次設計清水池水力停留時間達3.0h，可以滿足要求。清水池平面尺寸為：40m×40m，有效水深4.00m。送水泵房一期工程設置臥式雙吸離心泵3臺，2用1備，單泵流量1600m3/h，揚程為42m，配套電機功率為280kW，其中1臺設置變頻調速裝置。

加氯加藥間

凈水廠內設置加氯間，最大加氯量3.0mg/L，濾前加氯加注量2.0mg/L，清水池前加注量0.5～1.0mg/L，混凝劑采用液體堿式氯化鋁，藥劑投加量必須在實際生產運行中通過生產和實驗積累，以確定不同水質、不同季節的最佳投藥量。設計最大加注量35mg/L，平均加注量20mg/L。投配系統采用自動吸料、自動溶解、自動加注方式。聚丙烯酰胺（PAM）最大投加量0.5mg/L，平均投加量0.1mg/L，PAM質量分數0.25%。

設計總結

經過近3年的運行實踐表明，設計在水力高程、參數選取、設備選型等方面都是合理的，但在施工和運行過程中反饋信息總結出設計還可進行如下改進：

（1）考慮到冬季水質較差，工藝流程設置了預加氯工藝以及生物接觸氧化工藝。該工藝流程雖然對有機物、氨氮等指標有較好去除效果，但對出水感官指標中的臭和味效果不明顯。在經濟允許條件下，可在取水頭部增設高錳酸鉀預氧化工藝，在沉淀池前增設粉末活性炭投加設備，以便于在出現原水水質突發性污染時，作為應急處置措施，進一步提升供水安全性和飲用水口感。

（2）為應對進水水質的變化，設計了三點加氯，包括取水頭部、濾池前端、清水池前端三處加氯點。

設計濾池前加氯2mg/L，可以防止運行一段時間后藻類在砂濾池內的滋生，但也減少了砂濾池內附著的微生物量，降低了濾池的降解有機物和氨氮的能力。可在廠區大修時，調整加氯點以及加氯量，在沉淀池前增加一處加氯點，沉淀池前加氯量設置為1.0～2.0mg/L，濾前加氯加注量調整為0～1.0mg/L。

（3）濾池采用了成品鋼筋混凝土預制濾板，雖然在使用過程中未出現漏氣、漏水等問題，但是由于小塊預制濾板濾縫較多，另外濾板安裝過程的平整度要求高，因此施工現場工序較復雜，工期較長。如采用整體澆筑濾板和可調濾頭既可以減少濾板縫多造成的漏氣隱患，還可以提高機械化施工程序，縮短工期，降低造價。

結論

睢寧水廠一期工程設計規模5.0×104m3/d，采用網板混凝-平流沉淀-砂濾-氯消毒工藝，并針對水源水氨氮含量季節性偏高的特點，在取水頭部設置預氧化，在凈水廠區前置生物接觸氧化處理，并利用長距離輸水管道內的生物作用對原水中的有機物、氨氮等污染物質發揮輔助降解作用。投產后，設備運行正常，出水水質達到《生活飲用水衛生標準》，出水濁度經常在0.5NTU以下，氨氮質量濃度一般控制在0.1mg/L以下，冬季一般在0.4mg/L以下。運行實踐表明，本工程工藝可靠，可耐水質水量沖擊，現狀供水成本約為0.58元/m3．

作者：梁汀蔣嵐嵐佘步存沈曉鈴李大成許凝碧單位：無錫市政設計研究院有限公司