摘要：临安市第二水厂总规模10万m3/d，扩建工程设计规模为5万m3/d，主要介绍了取水工程、输水管线工程、水厂净水工艺流程、水质目标、各净水构筑物的主要设计参数、设备配置以及加药加氯系统、控制方式等内容，还分析了该水厂工艺设计和设备配置的一些特点。
关键词：取水原水工艺流程设计参数清水输水特点
Abstract: the second the total scale waterworks linan 100000 m3 / d, the extension engineering design scale for 50000 m3 / d, mainly introduced the water supply projects, delivery line engineering, water purification process, water quality objectives, the water purification structures the main design parameters, equipment configuration, and dosing chlorine was added, the method of control system etc, also analyzes the process design and waterworks some characteristics of the equipment configuration.
Keywords: water raw water process design parameters water water features
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号
一、工程概况
临安市第二水厂原有供水能力5万m3/d，随着城市经济快速发展，城市化进程加快，新建城区不断扩大，人口集聚，城市需水量迅速增长，根据市自来水公司统计，2001-2002年来高峰期城区锦城镇日供水量已达到6～7万立方米。根据供水规划，由于青山湖水质较差，位于青山湖下游的临安经济开发区也将纳入供水范围，由上游的临安自来水公司统一管理，供应自来水。由于一水厂因水源水质水量问题和城市建设需要已被拆迁，近年二水厂已基本满负荷运行，为适应城市建设的需要，有必要增大供水能力。结合临安市发展规划、水资源状况及用地条件综合考虑，确定第二水厂先行扩建，规模为5万m3/d，总供水能力为10万m3/d，第三水厂将按照规划需要逐步建设。
第二水厂扩建工程动态总投资4530.54万元，其中原水、清水输水工程费用为1872.85万元，净水厂占39.7％，约1800万元。于2002年11月开工建设，2003年6月建成投产。目前运行稳定，处理效果良好，水质、水压均达到要求。
二、水源选择及水质、水压要求
1. 水源选择
里畈水库是第二水厂一期工程的水源，该水库位于南苕溪源头杨岭乡境内，始建于1973年，1995年完成改造扩建，库容由855万立方米扩大到2042万立方米（相应水位243.24米），坝顶高程244米。水库集水面积83平方千米，汛限水位234.7，相应库容1523万立方米；梅汛限水位226.0米，相应库容1051万立方米；正常库容1603万立方米，死库容50万立方米相。库区内植被良好，上游临目乡被列为国家级生态保护区。由于本工程为第二水厂扩建工程，因此水源仍为里畈水库。
水库原水常年浊度一般不超过10个NTU，为低温低浊水，暴雨季节浊度稍高，但历时很短。水质达到《地面水环境质量标准》I类水质标准。经里畈水库管理处和水利水电局对水文、气象资料的分析，水库能基本满足临安第二水厂日供水10万立方米的需求，是理想的饮用水水源。
2. 水质
净水厂出水水质必须符合《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)的规定，按照《城市供水行业2000年技术发展规划》的要求，作为II类水司，其目标水质出厂水浊度应在1NTU以下。
3. 水压
本工程水源为上游水库水，充分利用地势高差，将水厂位于城区西北地势较高的杨岭镇陈家村，整个城区地势也为西高东低，所以原水、清水输水均为重力流输送。根据服务水头要求和临安市自来水公司提供的资料，城区接管点位于锦城环城西路给水主干管，接管点地形标高约50m，要求自由水压为25～33m。
三、取水工程设计
1. 取水口位置选择
本工程水源为里畈水库，位于水厂以北，距离水厂约7km，水库坝后尾水前池地势与水厂高差约62m。水库大坝坝下左岸为老电站（已报废），右岸建有里畈水库一级电站，大坝两岸底部均设有出水口，右岸电站上方坝底设有泄洪渠。
一期取水口位于右岸里畈水库一级电站尾水暗渠内，尾水渠与坝下前池连通，在尾水暗渠段设置埋地集水池，自集水池埋设引水自流管，重力流输水至水厂，受电站发电与否影响，取水不稳定，保障性较差。在电站不发电时，必须通过前池引流取水，由于电站尾水暗渠出口较坝下前池池底较高，取水口受前池内水量、水位（前池下侧挡水堰坝较低）和下游电站取水的影响很大，存在无法取得足够水量的隐患。故二期工程确定在前池挡水堰坝中部设置取水口直接取水，提高水厂取水可靠性，保证供水安全.
2. 取水口设计
取水规模为10万m3/d（最高日），水厂自用水系数1.08。
在原挡水堰坝前增设一道挡水堰坝，在堰坝中部设置淹没式自流管取水口，原水管穿越堰坝、河道至左岸，并在管道上设置可调节阀门。一期取水口保留，用作备用取水点。
新建挡水堰坝建于前池原坝上游5m，为取水堰坝，连接左右两岸。坝顶标高较下游原坝低0.30m，坝顶宽0.6m，坝脚宽1.5m，坝高2.2 m，堰坝内部采用M5水泥砂浆砌筑MU30毛石，坝两侧和护坡250厚采用M5浆砌块石，600宽、500厚坝顶采用C20素砼浇筑。堰坝内侧设有宽1.0m、深0～1.0m的集水渠，渠底采用1600宽、150厚C20砼底板，内侧渠壁采用顶宽0.3m、底宽0.6m、高1.0m的浆砌块石挡墙。取水口采用采用DN800自流管，钢管埋设于中部堰坝内，并做好密封止水环。
为防止水库泄洪时，池底的砂和卵石等被推向取水口，在工程建设时清理干净前池中堆积的大量砂石，同时集水渠和集砂坑顶均采用预制板覆盖，板间间隙100，以防止大粒径砂石进入。平常维护时应定期巡视取水口、集水渠，及时清除集砂坑淤积的泥沙。
四、原水输水工程
水厂配水井设计水位标高为115.05m（黄海高程系），取水口至水厂配水井净水头约62m，水头富裕，水厂进出水均为重力自流。
根据现场踏勘，输水管线走向基本上沿一期管线平行敷设，总长7.12公里，并四次穿越河道，采用倒虹管穿越，管径采用800mm，采用预应力钢筋混凝土管。
五、净水厂总体设计
1. 厂址
厂址位于杨岭镇陈家村第二水厂内，根据预留的扩建用地条件，结合老厂区布局将整个第二水厂平面从功能上分为生产区、生产管理区、附属生活区。二期净水处理构筑物在原一期西侧布置，使已建的生产管理区处于一二期生产区中间，以便于生产管理，附属生活区为已建成区，位于厂前区东侧。
2. 净水工艺流程
根据里畈水库水质特点及出厂水质要求，结合第二水厂扩建用地和第二水厂实际运行经验，经过技术经济比较，确定工艺流程如下：
配水井+水力混合+折板絮凝平流沉淀池+四阀滤池+清水池
六、净水厂构筑物设计
二期工程构建筑物有：配水井、静态管式混合器、折板絮凝平流沉淀池、四阀滤池、清水池、回收水池、加氯加药间，其中配水井按10万m3/日设计，加氯加药间只安装二期设备，其余构筑物均按5万m3/日设计。
1. 分配井
由于一期配水井设计不合理，起不到配水作用，同时出流堰堰长较短，堰上水头过大，导致时常溢流。二期新建配水井一座，按10万m3/日设计。配水井平面尺寸L×B=5.5×4.0m，池深H=8.0m，有效水深7.4m，钢筋混凝土结构。
配水井进水管两根，分别来自一、二期源水输水管，池内采用薄壁堰均匀配水，堰上水头0.19m。堰宽4m。两侧设置堰后出水槽及出水管，分别接至一、二期构筑物。进、出水管间设连通管，必要时可超越配水井。配水井另设溢流管和放空管，在两侧堰后出水槽分别设石灰投加点。
2. 静态管式混合器
管式混合器管径DN900，流速1.0m/S。
3. 折板絮凝平流沉淀池
该池包括絮凝、沉淀两部分。平面尺寸104.4×12m，一座，钢筋混凝土结构，分二格，设计流量5万m3/日。
折板絮凝池设计絮凝时间20min，总GT值：5.53×104。采用二通道三段絮凝方式，水平折板布置成相对折板和平行折板两种形式，宽度1.6m，折板夹角90°，折板采用不锈钢板制作。
絮凝池总水头损失0.343m，净平面尺寸17.8×12.0m，池深4.85m，平均有效水深4.10m。絮凝池排泥采用ABS穿孔排泥管和电动蝶阀手动控制间歇式短历时排泥，每池设穿孔管26根，双向排泥。沉淀池另设2个DN300放空阀，以便放空清洗。絮凝池后端设配水花墙与沉淀池相连．
平流沉淀池沉淀时间1.5h，水平流速15mm/s。平面尺寸为L×B=81×12.0M，有效水深3.95m，池总高4.35m（包括有效水深、积泥厚度、池超高），每池中设一道导流墙。沉淀池进水采用配水花墙，出口采用不锈钢三角堰指形出水槽，每池设400mm×580mm出水槽6条，每槽长度20m，溢流率200m3/(m.d)，堰上水深0.05m。沉淀池排泥采用移动桁架虹吸式吸刮泥机，移动速度0.5～1.0m/min，Lk=12.2m，根据时间设定运行参数，程序控制排泥。沉淀池出水浊度控制在3NTU以下，个别情况下不大于5NTU，控制排泥浓度含固率大于1%。
4. 四阀滤池
设四阀滤池一座，设计流量5万m3/日。滤池总平面尺寸为26.8×23.0m，滤池部分深度4.0m。钢筋砼结构。滤池分十格，双排布置，中间为管廊，单格池面积为32.5m2，总过滤面积325m2，设计滤速7.07m/h，强制滤速7.85m/h。滤料采用单层石英砂均质滤料，滤料粒径范围0.7～1.2mm，滤层厚度1.0m。滤料下设承托层，级配为2～4mm卵石，厚100mm。配水采用短柄滤头配水系统，开孔比1.35％。滤池设计过滤周期24小时，采用单水反冲洗，冲洗强度15L/(m2.s)，冲洗历时6.8min。
滤池进水分别由两根DN600钢管将沉淀池出水送至滤池两侧，再由DN300的进水支管将水分配到每格滤池，滤池反冲洗水由洗砂排水槽收集排入排水总槽，然后由DN700排泥管排入回收水池。滤池管廊中共设40个阀门，均采用电动阀门，以便操作及自动化管理。
滤池反冲洗根据出水浊度、池内水头损失和过滤时间三项设定参数程序控制，由PLC控制。滤池表面设超声波液位计，管廊内设水头损失计。滤池反冲洗水由一期已建水塔提供，一格滤池反冲洗水量175.5m3（一期工程滤池为201m3）。由于一、二期滤池的配水系统不同、管路不同，其水头损失有差别，为此在滤池内反洗水干管上加设蝶阀一只，其目的一是调整控制自水塔至一、二期滤池的水头损失差异，二是作为滤池内各格反冲洗阀门检修之用。
5. 清水池
清水池平面尺寸为41.8×34.2m，有效容积5000m3，有效水深3.5m，超高0.3m，钢筋混凝土结构，一座，半地下式布置。
清水池进水管管径为DN1000，进口设淹没出流堰。池内设置超声波液位计1只。出水管管径为DN1000，清水池出水总管上设置浊度和余氯取样点。
6. 加氯加药间
由于源水属于低温、低浊、低碱度难处理水质，考虑增加石灰投加装置，提高源水pH值。石灰投加量10mg/L(商品重量，纯度90％)，石灰投配浓度3％～5％；碱铝投加量20mg/L(商品重量，纯度30％)，碱铝投配浓度10％；前加氯量2.5～5mg/L，后加氯量：2.5mg/L。
加氯加药间一期已一次建成，只需增加设备即可。氯库内在填筑原石灰池后，增设漏氯事故处理用漏氯处理装置一套，处理能力Q=1000kg/h(CL2)，并将之与氯库分隔成为漏氯吸收间，沟道延伸至氯库内。当氯库发生氯瓶泄漏事故时，接受漏气报警信号自动启动处理装置。另在两组工作氯瓶下各增设1套电子计量设备，可就地显示和信号外传。整个氯库绿化带一侧墙壁下部加装7台轴流风机。
加氯机房增设真空加氯机1台，加氯量为20kg/h。
加药间增设石灰投加装置1套，干投能力1.18t/d。增设石灰投药计量泵2台，1用1备，流量1600L/h，扬程3.0bar，并配套相关的附属设施。增设碱铝投加泵1台，流量430L/h。
石灰投加量根据配水井进水流量和混合池出水pH值控制。
前加氯量按配水井进水流量控制，后加氯量按清水池出水流量和余氯控制。
投药量按配水井进水流量和混合池出水游动电流值控制，并以絮凝池出水浊度作为反馈人工调节。
7. 一、二期管道衔接
临安二水厂规模为10万元m3/d，虽然分两期建设，但管理上应视为一个整体，由于两期工程建设的时间差异，工艺流程和构筑物的选型不同，相应位置的水面高程也不完全一样。为此，在一、二期源水进入配水井后，将两条原水输水管中的流量、水头进行了调整。经配水井后，分成两股水流，分别进入一期斜管沉淀池和二期平流沉淀池。在滤池后敷设连络管，在清水池出水管也敷设一条连络管，使得二个系统得以沟通，便于调配。
8. 回收水池
滤池的反冲洗水量约占生产水量的3～4%，以10万m3/d规模的水厂来计算，每天的反冲洗水量约3000-4000m3，如以年来计算更是一个不小的数字。考虑水资源的充分利用，应予以回收，尤其对本工程源水不足情况下，更具有特殊的意义。
回收水池容积按滤池设计每格滤池间隔1.2小时考虑。平面尺寸11.35×10.35m，池高3.5m，有效容积200m3，钢筋砼结构，1座。
七、清水输水工程
一期已敷设单根DN800输水管一根，二期建成后最高日供水量达到10万4m3/d，K时=1.6，输水管漏失率1.05，需新增输水管一根。
水厂清水池最低水位标高为106.20m，即要求输水管线的水头损失不得超过31.2～23.2m。经水力计算和经济比较，从保证供水可靠性和控制投资出发，确定选用DN1000mm，最高日最大时流速1.25m/s，1000i=1.60，水头损失23.0m；最高日平均时流速0.77m/s，1000i=0.62，水头损失8.9m。管材主要采用预应力钢筋混凝土管道，田野段采用预应力钢筋混凝土管，穿越溪流段采用钢管。
管线总长12公里。二期清水输水管结合一期管线走向布置，充分考虑供水安全性，在一、二期管线间设置两处连通管，以保证其中一段事故时仍有70%供水量。
八、工艺设计特点
1）充分利用地势高差，合理确定厂址，原水、清水输水均实现重力流输送，无需设置一二级泵房，大大减少了工程投资，节省大量能耗，从而降低运行成本，提高水厂效益。
2）根据原水水质条件及出厂水质要求，在确定工艺流程、工艺参数、设备配置、仪器仪表配置等方面都作了充分的考虑。按照安全、可靠、高效、实用、先进的原则，参照相近水厂的设计并结合现有水厂运行经验，采用水力混合、折板絮凝平流沉淀池、四阀滤池和液氯消毒的净水工艺。
3）总结一期工程中存在的诸多问题，结合一二期之间的连接协调，有针对性的改进和采取处理措施，妥善解决了相关矛盾，使水厂成为一个整体，可以实现一二期之间的互补作用。
4）源水属于低温、低浊、低碱度难处理水质，通过水厂化验室完成对比试验，加碱调节pH值确认具有良好结绒效果后，在设计中增加了石灰投加装置，提高源水pH值，同时选用合理、高效、适用的净水工艺。实际运行中处理效果良好，出厂水浊度大部分时间低于0.5NTU。
5）增设了相关的仪表、仪器和计量设备，提高自动化控制程度和生产管理水平。
6）在加氯间内增设漏氯中和处理装置及通风设施，消除安全隐患，保证了水厂的生产安全，保护了员工的生命安全。
作者简介 ：吕天云，临安市昌化自来水有限公司，总经理。
李廷华，中国市政工程西南设计研究总院，浙江分院院长。
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