產能復核在南沙黃閣水廠的應用

鄭 巍鄧少敏

（1.廣東粵港供水有限公司，廣東 深圳 518021；2.廣州南沙粵海水務有限公司，廣東 廣州 511457）

產能復核在南沙黃閣水廠的應用

鄭 巍1鄧少敏2

（1.廣東粵港供水有限公司，廣東 深圳 518021；2.廣州南沙粵海水務有限公司，廣東 廣州 511457）

水廠處理是從天然原水中去除污染物的過程。產能復核對于企業的生產能力的正確評估具有極為重要的意義。文章以南沙黃閣水廠為例，通過對其生產工藝的介紹與分析，對其產能進行了更加科學合理的評價，力求為其未來發展提供創新的思路。

產能復核；自來水廠；生產工藝；水廠處理；污染物

1 南沙黃閣水廠概況

廣州南沙粵海水務有限公司黃閣水廠位于廣州市南沙區黃閣鎮留東村，為南沙區主供水廠。黃閣水廠凈水廠遠期規劃設計制水總規模為100萬m3/d，一期設計制水規模為40萬m3/d，一期一階段已建成制水規模為20萬m3/ d，并于2011年1月12日順利投產對外供水。目前一期擴建工程已基本完工，擴建完成后黃閣水廠制水規模將達40萬m3/d，將確保南沙新區發展用水需求。廣州南沙黃閣水廠包括凈水廠、原水輸水管線和取水泵站三部分。凈水廠位于廣州市南沙區黃閣鎮留東村，總用地面積約303畝。取水泵站位于南沙區欖核鎮甘崗村沙灣水道頭部，占地面積約36畝。原水取自沙灣水道，原水輸水管線從取水泵站至凈水廠采用兩條直徑1.6m PCCP管，途經欖核、東涌二鎮，全長約21km。

2 水廠處理工藝

水廠處理是從天然原水中去除污染物的過程。它包括物理、化學和生物過程，以去除這些污染物并產生可以安全使用的水。水廠處理的副產品通常是稱為污水污泥的半固體廢物或漿料，其在適于處置或土地應用之前必須進行進一步處理。水廠處理也可以稱為凈水處理，其也可以應用于處理工業農業廢水。以下是南沙黃閣水廠的處理工藝。

2.1 制水工藝段（常規＋深度處理）

黃閣水廠凈水工藝起點高，采用常規處理＋臭氧活性炭處理工藝技術。由配水井→預臭氧接觸池→機械攪拌混合、折板反應絮凝平流沉淀池→翻板砂濾池→臭氧接觸池→翻板活性炭濾池→加氯消毒→清水池→送水泵房等主體構筑物組成的凈水處理工藝流程。

取水泵站從沙灣水道取水（地表Ⅱ～Ⅲ類水體），經21km原水管線（DN1600）輸水到凈水廠。在配水井經消能、配水后進入預臭氧接觸池，然后進入反應沉淀池。反應池設有PAM、PAC、石灰的投加管道，去除水中懸浮物、軟化硬度，調整堿度。平流沉淀池的水平流速12.40mm/s，采用桁架式泵虹吸泥機排除沉淀污泥。砂濾池為CTE翻板濾池，一階段共有8格，多層濾料，上層為陶粒，下層石英砂，承托層分為三層。臭氧發生器通過高壓放電的方式，將高純度的氧氣電擊生成臭氧。臭氧接觸池的臭氧投加采用布氣帽投加方式，均設有尾氣破壞裝置。炭濾池為CTE翻板濾池，共設8格，濾料為柱狀活性炭。

2.2 污水處理工藝

將濾池反沖水、沉淀池排泥水分開處理。直接回收濾池反沖洗水，即由回收泵提升至配水井。回收水池及反應沉淀池排泥水進入排泥調節池，由泵提升至濃縮池。濃縮池上清液通過回收水池提升至配水井。濃縮污泥由泵提升至脫水間機械脫水形成含水率小于80%脫水污泥外運填埋處理。

3 水廠產能分析

3.1 水廠產能現狀

黃閣水廠未擴建前的供水能力為20萬m3/d，最高日供水量約21萬m3/d，配套市政供水管網總長度1200余km，已形成覆蓋原南沙行政區（3鎮3街）的供水網絡，供水面積500多km2，服務人口27萬。

3.2 產能復核的目的

黃閣水廠一期一階段已投產兩年，設計規模20萬m3/ d，現最高日供水量（19.7萬m3/d）接近水廠設計規模，水廠一期二階段何時上馬建設需要有相關基礎數據做論證，水廠一期一階段的最大生產能力是水廠一期二階段建設的決策依據之一。因此有必要對水廠進行產能試驗，按預定的超負荷處理水量檢驗黃閣水廠主要生產設備和凈水處理構筑物的承受能力，復核水廠產能，挖掘水廠生產潛力，摸清水廠一期一階段的實際生產能力，為二階段工程建設投資決策提供依據。

3.3 產能復核的方案

產能復核的核心就是通過試驗獲取現有條件下的最大產能。

3.3.1 試驗的原則。（1）確保水廠安全生產，水廠設備和構筑物運行穩定；（2）確保水廠出廠水水質符合國家標準，向南沙區安全供水；（3）確保供水管網正常運行，管網供水壓力與平時供水相當，水廠出廠壓力不高于0.43MPa。

3.3.2 試驗方案基本思路。按照“先分部、后整體”的原則，在水廠整體產能復核試驗之前，分階段測試各個凈水構筑物及其設備的運行狀況，分別進行了建構筑物最大過水能力試驗、沉淀池超負荷礬花試驗、深度處理活性炭濾池最大過水量試驗。

在水廠整體產能復核試驗階段，采用用水高峰期間內按最大過水量連續運行，利用清水池儲水，不進行外排水；夜間低峰用水，減少取水泵降低清水池水位，根據取水量調整砂濾池運行個數，試驗濾池運行周期，這樣可以驗證整個工藝過程的制水能力，從而可以確定黃閣水廠一階段的最大供水能力。

3.3.3 試驗工藝流程及步驟。水廠的產能復核主要內容分為試驗水量確定、產能復核試驗、出廠水壓復核，受條件限制，水廠需一邊生產一邊復核產能，故將實驗分為3個階段實施：第1階段是試驗水量確定，檢驗各構筑物的最大過水能力，確定產能復核時最大過水量；第2階段是檢驗在最大過水量時各工藝水質的變化情況，確定水廠實際的最大制水能力；第3階段是檢驗在最大的制水能力下的供水水壓的變化情況。

第1階段的過水量確定：通過調節回收水泵及取水泵組搭配測試凈水構筑物過水流量，確認產能復核時最大過水量，通過查閱設計資料，確認過水量的最大瓶頸在配水井，試驗時主要檢測配水井、砂濾池、絮凝池的過水能力，確定最大的試驗水量。

第2階段的產能復核試驗：水廠投產運行以來原水經常規處理后出廠水符合國家飲用水標準，因此試驗主要復核常規處理工藝段產能，復核在最大產能生產下各工藝段的水質變化情況。現翻板炭濾池正在使用，試驗期間不對其最大處理水量及反沖洗周期進行復核，炭濾池正常過水，并將其中一格炭濾池作為補充回收水池進水。

試驗的工藝流程為取水泵站→原水輸水管線→配水井及預臭氧接觸池→混合攪拌池→折板反應沉淀池→翻板砂濾池→清水池→送水泵房→市政管網。

根據現南沙區供水量，連續最大過水量產水復核各個工藝參數，利用清水池儲存生產多余的水不外排；調整取水量關閉部分砂濾池過水，試驗砂濾池反沖洗參數。關閉部分沉淀池過水，試驗沉淀池的出水的濁度情況。因此復核試驗分成以下2個階段進行：第1階段調整取水泵組及回收水泵運行，使進水量達到最大試驗值。最大產能連續運行42小時，砂濾池反沖洗正常進行；第2階段減少取水泵并關閉回收水泵，試驗砂濾池運行周期。部分砂濾池始終保持最大過水量連續運行，直至這幾格濾池需進行反沖洗，以試驗砂濾池運行周期參數。

期間調整沉淀池進水量，使得一組沉淀池始終保持最大過水量連續運行，調整藥劑的投加。以觀測沉淀池出水濁度變化情況。

第3階段的水壓試驗：通過查閱設計資料及結合前面確定的最大過水量，現泵房3大4小泵組，大泵Q＝5100m3/h，小泵Q＝1250m3/h；按設計泵組備用原則，需備用1大1小泵，即最多可同時運行2大3小泵組，則最大流量達到12550m3/h；按前期生產統計的時變化系數1.3計，日平均小時供水量為9654m3，現有水廠設施不作任何改造的情況下，日最大供水量為23.2萬m3時基本達到送水泵房最大時供水能力。

4 試驗結果

產能復核試驗于第1日早上10∶30開始，一直到第3日中午12∶00結束。整個產能復核試驗分2個階段：第1階段：從第1日早上10∶30至第2日早上10∶30，連續進行24h，取水1大1小泵組加4臺回收水泵最大產能試驗（制水量10800m3/h），送水泵房按市政管網壓力正常供水，多余自來水廠儲存在1#、2#清水池；第2階段：從第2日早上10∶30至第3日中午12∶00，根據4座清水池水位調整取水泵組，按砂濾池每格過水最大量調整過水砂濾池個數，以試驗砂濾池濾池運行周期，第3日中午12∶00結束。

表1

根據上述試驗統計數據，總結如下：（1）常規處理最高日制水量達到25.71萬m3，基本達到試驗方案要求水量，自用水及管線漏耗按6%計，即最高日制水量24.3萬m3；（2）試驗期間每座沉淀池最大過水量為5400m3/h，絮凝區排泥每班一次，排泥桁車24小時運行一個來回，沉淀池出水一直保持在2NTU以內，沉淀池運行穩定；（3）單格砂濾池最大過濾水量1500m3/h，出水濁度一直穩定在0.04～0.07NTU，連續運行44h濾池出口閥開度達到66%，達到水廠正常48小時的反沖洗周期要求；（4）過活性炭濾池最大制水量為8855m3/h（即21.2萬m3/d），出水濁度一直穩定在0.02～0.04NTU。

綜上所述，黃閣水廠最大制水產能達到24.3萬m3/d（即10150m3/h），現有水廠設施不作任何改造的情況下，可滿足日最大供水量為23.2萬m3的供水需求。

5 水廠產能復核意義

在進行產能復核之前，廣州市南沙區夏季用水高峰期供水量已超過20萬噸，若不進行產能復核，勢必擔心超負荷運行帶來安全隱患，同時也無法確定何時需擴建水廠，通過此次產能復核，確認了黃閣水廠一期一階段產能可保證擴建前的用水，有效地保障了廣州市南沙區的城市供水，同時根據產能復核結果及南沙區用水預測，確認了水廠擴建時間，節省了大量的財務費用。

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（責任編輯：秦遜玉）

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