打開傳統城市供水處理路線的“四節”空間

邵宏文，畢重家

（山東省城建設計院，濟南 250001）

1 項目概況

山東省W市米威三期引水工程，自米山水庫引水，工程包括新建取水、輸水、凈水、配水四部分工程。設計規模20萬m3/d，其中米山泵站工程土建部分按總規模20萬m3/d一次建成，水泵及配套設備按一期10萬m3/d規模實施；苘山水廠設計按遠期總規模20萬m3/d進行布置，一期按照10萬m3/d規模設計建設；配水管網分東西二區各10萬m3/d，一次建成。

水源為南水北調水、引黃水與水庫水的混合水，其水質達到GB3838—2002《地表水環境質量標準標準》的Ⅲ類標準要求，設計按進水濁度≤45NTU計算；水廠出水水質依照GB5749—2006《生活飲用水衛生標準》和CJ/T206—2005《城市供水水質標準》的要求進行設計，其中作為控制指標的濁度值一般情況下應小于0.5NTU，特殊情況下小于3.0NTU。

配水服務區分東西兩區，西區地勢平坦，最不利配水點水壓標高55m；東區最不利配水點水壓標高110m。水廠內清水池池底標高90m。

圖1 項目遠期工藝流程

2 節能優化思路及措施

2.1 系統布置及水廠廠址選擇因素

該項目水源地距離市區直線距離24 km，經過多次現場踏勘和論證，凈水廠廠址選在二者之間的一處山嶺上，此處距離水源地16 km，距離供水服務區8 km左右，該處山嶺自然高程為海拔77～96m，且有平均0.5%的自然坡度，是城區東西兩區供水的分界點，東區地勢逐漸升高，西區地勢逐漸降低。選擇該處為廠址有以下兩大優點：

（1）該處是城區東西兩區供水的分界點，東區地勢逐漸升高，西區地勢逐漸降低。廠址地面標高經平整后在84.5～93m，西區最不利配水點要求的水壓標高55m，西線供水可自流至市區接管點，無需建設二級供水泵站，大大減少了運行費用。

（2）水廠更靠近用水區，因原水輸水管按照最高日平均時流量設計，造價較低。而且該水廠設計建設了泥水處理設施并回用，大大降低了水廠自用水率，其自用水率可控制在3%以下，加上管網漏損5%，其設計水量為1.08Q，設計兩根DN1400的管道可滿足要求；而如果水廠靠近水源地，則從水廠二級泵站到用水區的配水管網應按照最高日最高時設計，考慮時變化系數，管網設計水量1.2～1.6Q，經計算需要兩根DN1500的輸水管道才能滿足要求，僅此一項就可節約投資10%以上。

2.2 工藝流程和豎向設計因素

廠址位于丘陵上，自北向南高度自然降低，可利用高差9.5m，在進行水廠平面布置和豎向設計時充分利用了這一點，把原水進水點（配水井）設在廠區北側最高處，按照地形坡度從北向南平行布置四組處理構筑物，減小各流程構筑物的埋深，充分利用基礎，減少了土方平整量和后期基礎處理工程量。

將平流沉淀池與清水池采用上下布置，既減少了土方量，又減少了用地量0.5hm2，提高了土地使用效率。

在濾池底部中間廊道下面設計反沖池，旁邊設計反沖洗泵房，減小清水池容積的同時，節省了從濾池到清水池來回輸水的水頭損失，從而減小了反沖洗水泵的揚程和功率。

2.3 具體工藝路線因素

2.3.1 凈水方案設計原則

（1）凈水廠設計應與原有工程相結合，在搞好一期工程建設的同時，充分考慮與二期工程的銜接。

（2）根據原水水質的特征，參考W市現有的凈水廠的處理工藝，確定合理的凈水工藝流程，要求安全可靠，管理方便，技術先進，保證出水水質和適當留有發展的余地。

（3）合理選擇國內外先進、可靠、高效的凈水技術和運行管理方便、維修簡便的給水處理專用設備，提高水廠凈水效率和管理水平。

（4）貫徹節能方針，在凈水工藝各環節中降低能耗，力求取得較好的社會效益和經濟效益，凈水廠設計采用高效、可靠的儀表檢測系統和微機自動控制系統。

（5）針對引黃、引江不同水質，在工藝參數選擇時應留有一定的余地，同時在一些關鍵節點設置超越管線，在水質較好的季節實施超越運行。

（6）應對原水水質突變，在設計中應考慮增設粉末活性碳投加應急、預氧化及廠內增加深度處理等措施。

2.3.2 混合工段

采用靜態混合器，借助水流進行混合，具有節能、管理方便的特點。投注點選在廠內配水井前的原水輸水管上。

2.3.3 絮凝工藝

采用抗沖擊能力強、安裝簡單、維護管理方便高效的小孔眼網格反應池。其停留時間較其他水力絮凝和機械絮凝方式短，效果好。

2.3.4 沉淀池

米山水庫水體，非汛期濁度較低，在雨季受暴雨影響會發生濁度突變，以及短期出現藻類滋生現象，同時冬季水溫較低，為達到處理要求，考慮原水水質和工程地域特點及當地運行經驗，在本工程中采用平流沉淀池，該池型結構簡單、管理方便、抗沖擊負荷性能良好、運行穩定；并充分利用現場高差，采用虹吸式排泥方式，降低排泥能耗。

2.3.5 濾池

濾池采用均質濾料的V型濾池，采用空氣松動濾層后（但不膨脹）再輔以水沖的方法，一方面沖洗徹底，另一方面大大延長了運行周期，從而減少反沖洗水量和能耗。

2.3.6 水廠排泥水處理

設置回流調節池、污泥池、濃縮池、脫水機房等設施，即將濾池反沖洗廢水進行回用，沉淀池排泥水經調節后進行污泥濃縮脫水處理。通過對排泥水的處理回用，不僅減小了對環境的危害和影響，還使水廠的自用水率控制在3%以內，減輕了原水輸水系統的負荷。

2.4 設備、電氣、自控方面的節能因素

（1）選擇高效率、低能耗的機泵產品。

（2）對供水負荷變化相對較大的泵房，根據近、遠期管道損失和水泵特性曲線計算確定水泵的型號和數量，同時，采取一定的措施（如安裝調頻泵、改變水泵的流量等）控制水泵的運行工況，使水泵機組在近、遠期及高、低峰流量時，均能保持在高效范圍內運行，節約能耗。

（3）廠內的主變壓器選用節能型低能耗的產品。

（4）低壓MCC的設置根據用電量大小和位置不同進行合理配置。

（5）整個水廠的照明均采用節能型燈具產品。

（6）通過在濾池管道廊上方增設采光孔，提高管道廊內的采光度，減少燈具照明時間，降低電耗。

3 項目建成運行后主要技術經濟指標

通過以上措施的實施，該項目建成后取得了很好的經濟效益和社會效益，據統計，單位制水成本1.48元/m3，單位經營成本1.29元/m3，單位噸水量電耗0.483kW·h/m3。

4 結語

建設節約型社會是我國經濟發展的一項長期戰略方針，“節水、節能、節地、節材”是我國國民經濟發展的重大決策，也是社會主義現代化建設中的一個長期基本國策，是否在設計中貫徹和實現是衡量設計水平和能力的重要方面，因此給排水設計師在這一領域一定會大有作為。