東營港經濟開發區給水廠升級改造工藝研究

尹剛　宋艷美等

摘要：城鎮給水廠是國民經濟中的重要基礎設施，而隨著我國飲用水水質標準的提升、節能降耗和減排以及水廠運行安全與可靠要求的提高，城鎮水廠的升級改造迫在眉睫。然而城鎮水廠在工藝升級改造中面臨水質達標和提升、水廠布局和建設用地、改造過程中生產維持等方面的問題需要解決。文章以東營港經濟開發區孤北水廠升級改造工程為例，研究給水廠升級改造的工程措施，以供周邊城鎮相近情況的給水廠升級改造參考。

關鍵詞：東營港；經濟開發區；城鎮給水廠；升級改造；飲用水；水質

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）36-0041-03

隨著社會經濟的發展，我國對沿海一帶城市開發戰略做出相應的調整，東營市確立了東營港經濟開發區的建設，目前東營港經濟開發區正在進行大規模的開發建設和招商引資，并且已經初見成效。與之對應，經濟開發區的建設與開發、企業的引進與發展首先面臨的問題就是供水。

目前，經濟技術開發區的供水主要由仙河水廠來完成，主要是通過一條供水管線輸送到開發區。隨著開發區發展建設的加快，仙河水廠的供水能力已經不能夠滿足其經濟發展的需要。根據《東營港經濟開發區的發展規劃》，在2015年東營港經濟開發區需水量在21.5萬m3/d，孤北水廠將是開發區最主要的供水廠。根據港城實際建設發展時序對孤北凈化站進行擴建，作為開發區的供水廠，其在2010年和2020年規模分別達到7萬m3/d和14萬m3/d，鑒于此，重新啟動孤北水廠升級改造計劃，以便滿足港區的供水需求。

1 孤北水廠概況

孤北水廠投產于1995年，設計規模為日處理水5.0萬m3，采用“接觸過濾”工藝。孤北水廠建設的目的是針對當時的區域規劃發展的需要，主要供水區域為規劃中的仙河鎮及其周邊地區。而由于區域發展規劃的調整，仙河鎮由規劃的地點向南調整至孤島鎮的北側，孤北水庫和孤東水庫之間，導致供水格局的調整。最終確定仙河鎮的供水由仙河水廠（孤島水廠）和孤東水廠來完成，故孤北水廠迄今為止已經停產10余年。

根據《孤北凈化站工藝總平面竣工圖》和《孤北凈化站濾池工藝竣工圖》，結合現場調研可知凈化站流程包括原水泵房、雙閥濾池、清水池、加藥加氯系統及送水泵房等工藝處理建構筑物和變電站、低壓配電室、鍋爐房和綜合樓等附屬設施。其中現有設施的工藝流程如圖1所示：

2 原水廠存在的問題

孤北水廠的建設時間較早，采用的工藝是早期運用于給水廠的接觸濾池為主體的工藝。目前處于停產狀態，由于多年的停運，缺少人工的維護和管理，孤北水廠的工藝構筑物基本無法繼續使用，設備全部損壞，附屬建筑物也破損老化，此外水廠現狀的工藝陳舊，無絮凝沉淀段工藝，無法滿足水質達標的要求，具體問題如下：

2.1 運行因素變化

孤北水廠已10余年未運行，停產之前和目前的周邊條件產生變化，故原有工藝的設定背景不同，主要表現在為：（1）原水評價標準更新為GB3838-2002，同時原水水質產生變化；（2）出水水質標準更新為GB5749-2006，出水要求大大提高；（3）停產之前并未滿負荷運行，而現在出水水量需求增加，造成出水不達標風險更大。

2.2 出水水質不達標

水廠上一次運行于2002年，水質檢測報告顯示，出水在夏季高藻和高濁時期，濁度、溶解性總固體、氯化物指標存在較長時間的超標，其中濁度按1NTU考評時，超標率近70%，按3NTU考評，超標率近20%。

2.3 工藝缺陷

孤北水廠現有的處理工藝為“接觸過濾”，其核心的水處理設施只有一座雙閥濾池，工藝保障性差，處理效果差，現在的自來水廠中已經很少應用，尤其是近年來人們對飲用水的水質越來越重視，單純的“接觸過濾”工藝已經不能夠滿足給水處理的需要。

2.4 設備落后

孤北水廠現已停產10余年，設備損壞和老化情況嚴重，經過現場調研發現加氯系統無氯氣泄漏報警和吸收裝置，存在安全隱患；濾池的反沖、加藥、余氯、濁度等的檢測全部為人工手動憑經驗操作，自動化程度低；隨著設備的更新換代原有設備已經不能滿足水廠改造后的需要。

3 升級改造影響因素

對水廠進行升級改造，需要考慮各方面因素，綜合比對才能選出最適合的改造工藝措施，而影響孤北水廠升級改造的因素主要有以下三點：

3.1 原水水質特點

根據水質檢測報告，孤北水庫總體情況屬于地表水三類水體，水質相對較好，但是存在以下兩個重要問題：（1）受黃河水水質影響，水庫原水濁度不穩定，據監測報告顯示，水庫年平均濁度10～20NTU，但有50%左右時間超過15～20NTU，主要集中在夏季和秋季（5～11月份），其中15%左右時間接近40～50NTU；（2）原水藻類含量高，夏季經常性大于100萬個/L，屬于高含藻水。

3.2 凈水工藝

設計運行良好的濾池對濁度的去除率一般可以實現80%～90%左右，再提高則難以保障，對于直接過濾，原水濁度持續性高于20NTU時，濾池出水不能滿足≤5NTU。而濾池也不適宜直接用于除藻，直接過濾工藝難以保障高濁高藻水的出水水質達標，風險太大；同時濾池頻繁沖洗運行會受影響，濾料極易阻塞，反洗次數頻繁，孤北水廠于2002年的運行資料已經體現了此問題，這造成更多的運行費用浪費，并非經濟高效的方法。而增加絮凝沉淀段工藝，采用高密度沉淀池對濁度和藻類的去除都比較有效，能夠滿足出水達標要求。

3.3 原有設施的利用

升級改造過程中需要考慮對舊有設施進行利用，這樣新建設施少、投資低，且施工速度快，所以本工程規模除考慮用地情況外，一個重要的限定性因素為現狀的濾池的具體參數和建造情況，即確定規模時必須考慮現有設施的挖潛能力，并在此基礎上進行相應的論證。

4 升級改造措施

根據孤北水庫原水水質、孤北水廠的實際情況，參考近年來水廠改造的經驗，并結合水廠平面布置及占地情況，孤北水廠升級改造采用“高密度沉淀池+V型濾池”的改造工藝方案。此外，由于暫時不考慮深度處理設施，針對原水水質，必須采取預處理措施并適當強化常規處理設施。具體升級改造措施如下：

4.1 濾池改造

原雙閥濾池改造成為V型濾池，濾池濾速V=5.6m/h，具體方案：（1）更換濾料系統，濾料層厚度由原雙閥濾池的0.7m加厚到1.2m，采用均質石英砂濾料，粒徑選擇Φ0.95～1.35mm，K80=1.2～1.3；底部設粒徑4～8mm、厚度50mm天然河卵石。（2）改變進水方式，將進水虹吸管拆除，改為進水電動閘板，將原進水渠用混凝土板分割為清水渠和排水渠。在清水渠至濾池之間的墻體上開洞，安裝不銹鋼V型槽，變為V型槽進水。原洗砂排水槽不再具備進水配水功能，僅作為反沖洗排水用。（3）更新濾池附屬建筑設施，將現狀破損的彩鋼板屋頂、扶手、欄桿、鋼爬梯等設施全部更換，滿足濾池的管理需求。（4）更新反沖洗系統設施。

4.2 新建高密度沉淀池

高密度沉淀池是新建的處理構筑物，規模與改造后的濾池配套，一、二期合建，一期供水規模7萬m3/d，預留二期接口。

4.3 改建綜合加藥間

綜合加藥間內設藥劑投加種類為：PAC（混凝和助濾）、PAM、高錳酸鹽、粉末活性炭（應急）、液氯。投加點分別為：混凝劑、高錳酸鹽、粉末活性炭在進水總管上，助濾劑在總的沉淀池出水處；助凝劑在機械混合池出水處，液氯位于濾池出水總管上。

所有藥劑的投加均采用計量泵或專用制備投加一體化系統進行投加，實現藥劑投加的自動化控制。加氯系統設置事故報警和余氯吸收系統，保障運行安全。

4.4 泵房改建

原泵房內的機組已無法利用，本工程將其全部拆除。其中原水泵房內原有5臺大泵基礎保持不變，將2臺小泵基礎拆除合并為1臺大泵基礎，整個原水泵房水泵機組為6臺，4用2備。送水泵房利用原有9臺大泵基礎，設置水泵機組為9臺，并在泵房內設真空引水設施一套。

5 結語

目前國內許多水廠都存在與孤北水廠同樣的問題，即工藝不完善，很多達不到國家對出水水質的最新要求，同時廠內普遍存在設備老舊、落后的問題，甚至存在安全隱患。而由孤北水廠升級改造工程可知，要達到改造目標，需要全面、詳盡地了解水廠現狀，包括現狀工藝、用地、設備及管線等。綜合可知，給水廠的升級改造主要考慮以下兩個方面：（1）原有凈水工藝的完善，包括現狀處理構筑物的改造以及新的凈水構筑物的建造；（2）原有設備的利用，即盡量利用原有設備管線，從而使新建設施少，施工速度快，投資成本低。掌握水廠現場情況，理清改造主體思路，平衡工程投資、運行成本、工程周期等各方面，再結合其他配套專業如電氣、自控等的調整變化，綜合全面考慮，最終可使升級改造工程順利進行。

參考文獻

[1] 張可萌.天津漢沽水廠擴建工程的工藝研究[D].天津大學，2012.

[2] 石錦慎.淺談優化城鎮給水廠的運行和管理[J].山西建筑，2009，35（14）.

[3] 曹勇鋒，張朝升.V型濾池常用濾砂在給水處理中各參數的對比試驗[J].廣東化工，2008，35（5）.

[4] 萬巧玲，王良超.我國給水處理技術出廠水控濁措施研究進展[J].環境科學與技術，2013，36（12M）.

[5] 董聰聰，楊宏，孫文勇.凈水廠技術改造的研究及展望[J].建筑科學，2011，27（增刊-2）.

作者簡介：尹剛（1970-），男，山東萊陽人，中國石化集團勝利石油管理局供水公司高級工程師。

4 升級改造措施

根據孤北水庫原水水質、孤北水廠的實際情況，參考近年來水廠改造的經驗，并結合水廠平面布置及占地情況，孤北水廠升級改造采用“高密度沉淀池+V型濾池”的改造工藝方案。此外，由于暫時不考慮深度處理設施，針對原水水質，必須采取預處理措施并適當強化常規處理設施。具體升級改造措施如下：

4.1 濾池改造

原雙閥濾池改造成為V型濾池，濾池濾速V=5.6m/h，具體方案：（1）更換濾料系統，濾料層厚度由原雙閥濾池的0.7m加厚到1.2m，采用均質石英砂濾料，粒徑選擇Φ0.95～1.35mm，K80=1.2～1.3；底部設粒徑4～8mm、厚度50mm天然河卵石。（2）改變進水方式，將進水虹吸管拆除，改為進水電動閘板，將原進水渠用混凝土板分割為清水渠和排水渠。在清水渠至濾池之間的墻體上開洞，安裝不銹鋼V型槽，變為V型槽進水。原洗砂排水槽不再具備進水配水功能，僅作為反沖洗排水用。（3）更新濾池附屬建筑設施，將現狀破損的彩鋼板屋頂、扶手、欄桿、鋼爬梯等設施全部更換，滿足濾池的管理需求。（4）更新反沖洗系統設施。

4.2 新建高密度沉淀池

高密度沉淀池是新建的處理構筑物，規模與改造后的濾池配套，一、二期合建，一期供水規模7萬m3/d，預留二期接口。

4.3 改建綜合加藥間

綜合加藥間內設藥劑投加種類為：PAC（混凝和助濾）、PAM、高錳酸鹽、粉末活性炭（應急）、液氯。投加點分別為：混凝劑、高錳酸鹽、粉末活性炭在進水總管上，助濾劑在總的沉淀池出水處；助凝劑在機械混合池出水處，液氯位于濾池出水總管上。

所有藥劑的投加均采用計量泵或專用制備投加一體化系統進行投加，實現藥劑投加的自動化控制。加氯系統設置事故報警和余氯吸收系統，保障運行安全。

4.4 泵房改建

原泵房內的機組已無法利用，本工程將其全部拆除。其中原水泵房內原有5臺大泵基礎保持不變，將2臺小泵基礎拆除合并為1臺大泵基礎，整個原水泵房水泵機組為6臺，4用2備。送水泵房利用原有9臺大泵基礎，設置水泵機組為9臺，并在泵房內設真空引水設施一套。

5 結語

目前國內許多水廠都存在與孤北水廠同樣的問題，即工藝不完善，很多達不到國家對出水水質的最新要求，同時廠內普遍存在設備老舊、落后的問題，甚至存在安全隱患。而由孤北水廠升級改造工程可知，要達到改造目標，需要全面、詳盡地了解水廠現狀，包括現狀工藝、用地、設備及管線等。綜合可知，給水廠的升級改造主要考慮以下兩個方面：（1）原有凈水工藝的完善，包括現狀處理構筑物的改造以及新的凈水構筑物的建造；（2）原有設備的利用，即盡量利用原有設備管線，從而使新建設施少，施工速度快，投資成本低。掌握水廠現場情況，理清改造主體思路，平衡工程投資、運行成本、工程周期等各方面，再結合其他配套專業如電氣、自控等的調整變化，綜合全面考慮，最終可使升級改造工程順利進行。

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作者簡介：尹剛（1970-），男，山東萊陽人，中國石化集團勝利石油管理局供水公司高級工程師。

4 升級改造措施

根據孤北水庫原水水質、孤北水廠的實際情況，參考近年來水廠改造的經驗，并結合水廠平面布置及占地情況，孤北水廠升級改造采用“高密度沉淀池+V型濾池”的改造工藝方案。此外，由于暫時不考慮深度處理設施，針對原水水質，必須采取預處理措施并適當強化常規處理設施。具體升級改造措施如下：

4.1 濾池改造

原雙閥濾池改造成為V型濾池，濾池濾速V=5.6m/h，具體方案：（1）更換濾料系統，濾料層厚度由原雙閥濾池的0.7m加厚到1.2m，采用均質石英砂濾料，粒徑選擇Φ0.95～1.35mm，K80=1.2～1.3；底部設粒徑4～8mm、厚度50mm天然河卵石。（2）改變進水方式，將進水虹吸管拆除，改為進水電動閘板，將原進水渠用混凝土板分割為清水渠和排水渠。在清水渠至濾池之間的墻體上開洞，安裝不銹鋼V型槽，變為V型槽進水。原洗砂排水槽不再具備進水配水功能，僅作為反沖洗排水用。（3）更新濾池附屬建筑設施，將現狀破損的彩鋼板屋頂、扶手、欄桿、鋼爬梯等設施全部更換，滿足濾池的管理需求。（4）更新反沖洗系統設施。

4.2 新建高密度沉淀池

高密度沉淀池是新建的處理構筑物，規模與改造后的濾池配套，一、二期合建，一期供水規模7萬m3/d，預留二期接口。

4.3 改建綜合加藥間

綜合加藥間內設藥劑投加種類為：PAC（混凝和助濾）、PAM、高錳酸鹽、粉末活性炭（應急）、液氯。投加點分別為：混凝劑、高錳酸鹽、粉末活性炭在進水總管上，助濾劑在總的沉淀池出水處；助凝劑在機械混合池出水處，液氯位于濾池出水總管上。

所有藥劑的投加均采用計量泵或專用制備投加一體化系統進行投加，實現藥劑投加的自動化控制。加氯系統設置事故報警和余氯吸收系統，保障運行安全。

4.4 泵房改建

原泵房內的機組已無法利用，本工程將其全部拆除。其中原水泵房內原有5臺大泵基礎保持不變，將2臺小泵基礎拆除合并為1臺大泵基礎，整個原水泵房水泵機組為6臺，4用2備。送水泵房利用原有9臺大泵基礎，設置水泵機組為9臺，并在泵房內設真空引水設施一套。

5 結語

目前國內許多水廠都存在與孤北水廠同樣的問題，即工藝不完善，很多達不到國家對出水水質的最新要求，同時廠內普遍存在設備老舊、落后的問題，甚至存在安全隱患。而由孤北水廠升級改造工程可知，要達到改造目標，需要全面、詳盡地了解水廠現狀，包括現狀工藝、用地、設備及管線等。綜合可知，給水廠的升級改造主要考慮以下兩個方面：（1）原有凈水工藝的完善，包括現狀處理構筑物的改造以及新的凈水構筑物的建造；（2）原有設備的利用，即盡量利用原有設備管線，從而使新建設施少，施工速度快，投資成本低。掌握水廠現場情況，理清改造主體思路，平衡工程投資、運行成本、工程周期等各方面，再結合其他配套專業如電氣、自控等的調整變化，綜合全面考慮，最終可使升級改造工程順利進行。

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作者簡介：尹剛（1970-），男，山東萊陽人，中國石化集團勝利石油管理局供水公司高級工程師。