浅析合川区第二自来水厂二期扩建工程设计

刘轶

摘 要 合川区第二自来水厂一期工程采用两级混凝沉淀池+双阀滤池+液氯消毒的净水工艺，其出水水质指标均能满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。二期扩建工程设计规模5万m3/d，净水工艺和出水水质要求同一期工程，通过对二期扩建工程的工艺参数、工程投资、综合电耗等方面的介绍，可为以后类似自来水厂扩建工程的设计提供借鉴作用。

关键词 自来水厂；扩建工程；混凝沉淀池；双阀滤池

合川区第二自来水厂位于钓鱼城街道办事处巴湾村东岳庙北侧，占地面积59.41亩，设计总处理规模10万m3/d（分为一、二期工程），其供水服务区域包括合阳、南屏、大学城、花滩、东渡（含钓鱼城）、小安溪、南溪—沙溪片区等。一期工程设计处理规模5万m3/d，采用两级网格混凝沉淀池+双阀滤池的净水工艺，出水水质各项指标均能达到《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）要求，其中出水浊度≤0.5NTU。

本次二期扩建工程在厂区预留用地内建设实施，设计处理规模5万m3/d，其净水工艺和出水水质要求与一期工程相同。项目已于2014年11月开工建设，2015年12月建成投运。

1 原水和出水水质

1.1 原水水质

合川区第二自来水厂以嘉陵江水为原水，根据一期工程历年生产运行数据，虽然原水含沙量高、丰水期会出现高浊现象，但各项水质指标均能达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2012）II类标准，水质满足二期扩建工程取水要求。

1.2 出水水质

二期扩建工程出水水质要求与一期工程相同，执行《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。

2 净水工艺选择

二期扩建工程仍采用一期工程的两级混凝沉淀池+双阀滤池+液氯消毒净水工艺。但同时考虑到草街水库成库后可能导致藻类繁殖对原水水质造成影响，本次二期扩建工程在预沉池前端增设了预加氯的应对措施。二期扩建工程净水工艺流程见图1。

3 厂区平面设计

合川区第二自来水厂一期工程建设时已按10万m3/d规模征地，本次二期扩建工程在厂区预留用地范围内建设实施，新增构筑物主要包括配水井、网格混凝斜管预沉池、网格混凝斜管沉淀池、双阀滤池、清水池、加药间及药库等。二期扩建工程构筑物按净水工艺流程自西向东与一期工程平行布置，厂区平面布置见图2。

4 取水工程设计

一期工程原设计河床标高、枯水位标高、取水头部中心标高、厂区混合池水面标高分别为180.66m、186.40m、182.35m、257.26m，取水泵房一期一阶段安装卧式离心泵（Q=1000m3/h，H=80m）2台，一用一备。但后来因位于合川区境内草街镇附近嘉陵江干流河段上的草街航电枢纽工程建成运行后，汛期排沙最低水位为198.50m，最低水位较成库前上升了12.1m，使一期一阶段配置的2台卧式离心泵（扬程80m）扬程偏高，影响水泵运行效率，故在一期后续工程降低了新增原水取水泵的扬程，选用了Q=2250m3/h，H=64m，P=500kW水泵（大）1台，原水取水泵配置为：Q=2250m3/h，H=64m，P=500kW水泵（大）1台、Q=1000m3/h，H=80m，P=315kW水泵（小）2台。按此配置方式，一期工程最大供水时运行单台大泵或者同时运行2台小泵（小泵运行效率低，不利于节能降耗）。

4.1 原水引水管

一期工程建有D820×14原水引水管（钢管）2根，单管长度150m。按一、二期工程共10万m3/d规模并考虑自用水系数，当原水引水管双管运行时，流速为v=1.24 m/s、水力坡度为i=0.0022、水头损失约为0.49m；当一根引水管发生事故或检修，单根引水管按70%流量[1]运行时，流速为v=1.74m/s、水力坡度为i=0.0043、水头损失约为0.95m。

4.2 原水輸水管

原水取水深井泵房位于厂区东南角，一期工程已敷设1根DN700原水输水管道（钢管）由原水取水深井泵房至配水井，管道长度237m，本次二期扩建工程新增1根DN900原水输水管。若按与一期工程原水输水管相同水力坡度i=0.00456（水头损失约1m）计算，新增DN900原水输水管可输送原水9.8万m3/d，加上一期工程已建原水输水管共计可输送原水约15万m3/d，能够完全满足一、二期工程的原水取水要求，同时也为远期扩能创造原水取水条件。

新增DN900原水输水管采用钢管（壁厚10mm，加强防腐），并根据管道高程设置低点排泥、高点排气设施。

4.3 取水泵配置

原水取水深井泵房设计4台水泵机组机位，一期工程已安装3台单级双吸离心泵，其中Q=2250m3/h，H=64m，P=500kW水泵（大）1台、Q=1000m3/h，H=80m，P=315kW水泵（小）2台，按此配置方式，最大供水时运行单台大泵或者同时运行2台小泵。

依据4.1、4.2原水引水管和输水管水力计算结果，原水取水深井泵房现有大泵（扬程64m）扬程合适，能够满足二期扩建后的原水取水扬程要求。故可继续利用原水取水深井泵房的现有水泵，仅在本次二期扩建工程增加Q=2250m3/h，H=64m，P=500kW水泵1台。原水取水深井泵房水泵配置为：Q=2250m3/h，H=64m，P=500kW水泵（大）2台、Q=1000m3/h，H=80m，P=315kW水泵（小）2台。按此配置方式，最大供水时同时运行两台大泵，备用2台小泵；或者同时运行1台大泵和2台小泵，备用1台大泵，但因小泵扬程偏大，需根据水位情况采用更换合适直径的叶轮。

5 厂区工程设计

5.1 配水井

结合远期扩建综合考虑，本次二期扩建工程一次性新建15万m3/d规模配水井1座，其平面尺寸为5.1x10.2m，有效水深为4.0m。

5.2 网格混凝、斜管预沉池

二期扩建工程新建网格混凝池和斜管预沉池（合建）1座，设计规模5万m3/d，其平面尺寸为18.10×15.25m。主要设计参数如下：

①网格混凝池：共设孔室16格，絮凝反应时间6.3min；单格平面尺寸2.0×2.25m，有效水深4.00m，有效容积288m3。

②斜管预沉池：池深5.5m，清水区液面设计负荷17.1m3/m2·h（折合上升流速4.75mm/s）；斜管采用φ30mm乙丙共聚塑料管，斜管长度1m，安装角度60°；池内设置300×550mm不锈钢集水槽13条，槽长7.56m。

5.3 网格絮凝、斜管沉淀池

二期扩建工程新建网格混凝池和斜管沉淀池（合建）1座，设计规模5万m3/d，其平面尺寸为20.2×28.6 m。主要设计参数如下：

①网格混凝池：共设孔室21格，絮凝反应时间15.4min；单格平面尺寸2.60×2.60m，有效水深4.50m，有效容积638.82m3。

②斜管沉淀池：池深5.5m，清水区液面负荷7.6m3/m2·h（折合上升流速2.11 mm/s）；斜管采用φ25mm乙烯共聚塑料管，斜管长度1m，安装角度60°；池内设置250×510mm不锈钢出水槽18条，槽长9.1m。

5.4 双阀滤池

二期扩建工程新建双阀滤池1座，设计规模5万m3/d，分8格（双排布置），其平面尺寸为21.9m×21.4m。主要设计参数如下：

①设计滤速6.8m/h，单格平面尺寸6.6×5.1m，单格过滤面积33.66m2。

②采用均质石英砂滤料，粒径范围0.8～1.2mm，均匀系数K80=1.3，滤层厚750mm，承托层采用2～32mm砾石，厚580mm。

③设计过滤周期24小时；采用水泵冲洗，冲洗强度14L/s·m2，冲洗历时6min。冲洗水泵设在送水泵房内，一期工程已安装2台，1用1备用，二期扩建工程不需再增加反冲洗泵。

5.5 清水池

一期工程建有清水池2座，有效容积共计5000m3。 二期扩建工程新建清水池1座，其平面尺寸为47.2×29.6m，有效水深3.7m，池深4.0 m。二期工程扩建后，清水池总调节容积共计9800 m3，占水厂供水规模的9.8%。

5.6 送水泵房

一期工程清水送水泵房和滤池反冲洗泵房合建，其中土建工程已按10万m3/d规模建成，设备按5万m3/d规模安装。泵房内共设泵位7个，一期工程安装清水送水泵4台和反冲洗泵2台，其中清水送水泵配置为：Q=1950m3/h、H=32m、P=250kW水泵1台，Q=1000m3/h、H=32m、P=110kW水泵2台，Q=400m3/h，H=35m、P=55kW水泵1台；滤池反冲洗泵配置为：Q=1650m3/h、H=15m、P=110kW水泵1台、Q=1450m3/h，H=15m，P=110kW水泵1台。

二期扩建工程废弃Q=400m3/h，H=35m、P=55kW清水送水泵并新增2台Q=1950m3/h、H=32m、P=250kW水泵。按此配置方式，最大用水时同时运行3台Q=1950m3/h、H=32m、P=250kW水泵，备用2台Q=1000m3/h、H=32m、P=110kW水泵，可以完全满足清水送水要求。

5.7 加药间及药库

二期扩建工程新建10万m3/d规模加药间及药库1座，并将一期工程加药间改造作为助凝剂投加间。

采用液体PAC作为絮凝剂，按投加量10～30mg/L计，加药间内设置计量泵6台，其中配水井设置2台（一用一备）、沉淀池设置4台（三用一备），单台计量泵流量1000L/h、压力2.0～3.0Bar。

5.8 加氯间

一期工程加氯间（包含氯库及漏氯吸收间）土建部分已经按10万m3/d规模建设，其平面尺寸为12.9×7.2m，内设柜式自动真空加氯机2台（10kg/h和4kg/h各1台）。本次二期扩建工程新增加10kg/h加氯机1台；氯库设4个氯瓶（2用2备），单瓶容量1000kg，可以保证15天液氯储存量[1]。

除新增加氯机外，加氯间增设了室内消火栓、低吸高排风机、洗眼器、抢修器材及防护用品等辅助设施。

6 项目投资及运行能耗

6.1 项目总投资

二期扩建工程项目总投资5284.82万元，其中：建设投资5013.06万元（工程费用4096.87万元、工程建设其他费用677.47万元、预备费238.72万元）、建设期贷款利息218.77万元、铺底流动资金52.99万元。

6.2 综合电耗

按5万m3/d规模计，二期扩建工程日综合耗电量为15190KWh（包括原水取水、清水送水及其他电耗），年综合耗电量为650万KWh；以日供水51.84km3.Mpa计，二期扩建工程单位电耗为293KWh/km3.Mpa。

6.3 药耗

液体PAC投加量按10mg/L计，二期扩建工程的液体PAC年耗药量为540t；液氯投加量按2mg/L[2]计，二期扩建工程的年液氯耗量为39.42t。

7 结束语

合川区第二自来水厂二期扩建工程于2015年12月建成投运，运行两年多来，出水各项水质指标均优于《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）。

二期扩建工程建成投运后，合川区第二自来水厂的供水能力达10万m3/d，能够完全满足近期服务区域的供水需求，可為合川区的城市建设和社会经济发展提供用水保障。

参考文献

[1] GB 50013-2006.室外给水设计规范[S].北京：中国计划出版社，2006.

[2] 严煦世，范瑾初.给水工程（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，1999：211.