彭丽奇

（广东省建筑设计研究院有限公司，广东广州 510010）

0 引言

某市给水厂规模为14万m3/d，主要负责某市重点发展区域的供水任务。自2021年1月以来，随着重点发展区域开发建设进程的加快以及用水需求的持续增长，某市给水厂超产天数不断增加，目前已长期处于高负荷运转状态。本工程为缓解水厂供水压力，保障重点发展区域的正常生活生产用水，结合国内外给水厂工程案例，对某市给水厂常规工艺扩容工程方案进行了论证和设计。

1 给水厂概况

1.1 建设概况

1.1.1 设计规模

某市给水厂设计规模为14万m3/d。

1.1.2 现状净水工艺

某市给水厂建有2条净水生产线，均为“预处理+常规处理”的组合工艺，一条为“曝气生物滤池+穿孔旋流反应池+平流沉淀池+虹吸滤池”；另一条为“曝气生物滤池+网格絮凝池+斜管沉淀池+V型滤池”。

1.2 运行概况

1.2.1 供水产能

根据近3年生产运行资料，某市给水厂取水量为6.94～17.87万m3/d，供水量为6.44～17.30万m3/d，呈总体上升趋势，每年供水高峰月均处于超产状态。2021年1—7月，某市给水厂最高日供水规模为17.3万m3/d，超产率为20%，合计超产天数163d，超产占比为76.89%，处于高负荷运转状态。

1.2.2 水质处理

根据生产运行资料，某市给水厂近3年来原水浊度为4.19～511.14NTU，月平均浊度8.02～108.66NTU，变化幅度较大；氨氮浓度为0.01～1.29mg/L，月平均氨氮浓度稳定保持在0.5mg/L以下，基本满足地表Ⅱ类水氨氮标准，2021年2月起每月均存在超标情况。

经厂内工艺处理后，出厂水浊度有效控制在0.07～0.19NTU，氨氮有效控制在0.01～0.19mg/L，pH有效控制在6.90～7.32，总氯有效控制在0.98～1.54mg/L，满足《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2022）中的限值要求。

1.2.3 药耗电耗

某市给水厂原水水质和供水量变化幅度较大，导致加药和用电量也随之变化，其中氯耗为18.58～48.05mg/L，矾耗为23.56～52.88mg/L；碱耗为1.32～18.80mg/L；电耗为0.245～0.286kW·h/m3，但均处于正常水平。

1.2.4 总体评价

某市给水厂现状处理构筑物在原水水质变化幅度较大的情况下仍能保障出厂水质稳定达标，设施运行情况良好，除水厂设计产能不足需超产以满足供水范围内增长的用水量需求外，处理能力不存在其他问题，只需对水厂进行扩建新增产能满足供水需求即可。

2 主要设计参数

2.1 设计水量

根据规划要求，常规工艺扩容工程设计水量为6万m3/d。

2.2 设计水质

出厂水质执行《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2022）。

3 工程总体方案

3.1 取水工程方案

3.1.1 取水工程现状

某市给水厂现状取水工程包括吸水井和取水泵房，吸水井尺寸为13.85m×6.5m×2.2m，有效容积约198m3，吸水井前端设有拦污网。

取水泵房平面尺寸为19.50m×13.45m，内设有取水泵4台，两台大泵两台小泵（大泵流量3450m3/h，扬程24m，功率280kW；小泵流量2030m3/h，扬程24m，功率200kW），大泵取水管管径为DN900，小泵取水管管径为DN700，设计规模为14万m3/d。

3.1.2 取水工程方案比选

（1）方案一：新建取水工程。

方案一拟新建一座吸水井，尺寸为4m×6m×2.2m；并新建一座设计规模为6万m3/d的取水泵房，配置离心泵3台，两用一备，设备参数为流量1400m3/h，扬程27m，功率为200kW。

（2）方案二：对现状取水工程进行改造。

方案二拟将现状取水泵房内的一台小泵（流量2030m3/h，扬程24m，功率200kW）替换为大泵（流量3700m3/h，扬程27m，功率400kW，变频），并调整配套基础及水泵进、出水管道，现状吸水井及吸水井前端的拦污网予以保留，改造后共4台取水泵，大泵两用一备，小泵1台。

（3）方案比选。

经比较，方案二工程量较小，仅需更换一台小取水泵，并调整配套基础及水泵进、出水管道，且取水泵房改造期间对水厂连续生产影响较小，故推荐方案二，即对现状取水泵房进行改造。

3.2 送水工程方案

3.2.1 送水工程现状

某市给水厂现状送水泵房包括1座吸水井，平面尺寸27.4m×7.0m×7.8m，分2格；泵房内送水泵5台，3台为大泵，流量2530m3/h，扬程为45m，功率约450kW，其中一台为变频；2台为小泵，流量1265m3/h，扬程为45m，功率约220kW。

3.2.2 送水工程方案比选

（1）方案一：对现状送水泵房进行改造。

方案一拟将现状送水泵房内的5台送水泵全部替换为型号一致的新送水泵，新泵参数为：流量2710m3/h，扬程47m，功率500kW。改造后共5台送水泵，四用一备，2台变频。同步对现状送水泵房供电系统进行高压电改造，将原有5台0.38kV水泵更换为5台10kV500kW高压电水泵，提升用电效率，降低电耗。

（2）方案二：新建送水泵房。

方案二拟新建一座送水泵房，设计规模6万m3/d，配套离心泵3台，两用一备，一台变频，水泵扬程为47m。现状送水泵房设备及土建满足现状14万m3/d的流量及扬程要求，予以保留，仍采用低压供电设备。

（3）方案比选。

鉴于某市给水厂常规工艺扩容工程用地较为紧张，并综合考虑用电效率、后期运维等因素，推荐方案一，即对现状送水泵房进行改造。

3.3 工艺流程

3.3.1 净水工艺流程

常规工艺扩容工程选用“曝气生物滤池+网格絮凝池+斜管沉淀池+V型滤池”作为净水工艺。

3.3.2 污泥处理工艺流程

常规工艺扩容工程采用“排泥调节池+污泥浓缩池+平衡池+污泥脱水车间”组合工艺进行污泥处理，并设置回收水池收集V型滤池反冲洗废水以及污泥浓缩池上清液，回流至网格絮凝池前端，提高水厂用水效率。

4 工艺设计

常规工艺扩容工程主要建、构筑物包括净水建、构筑物和污泥处理建、构筑物两部分。

4.1 主要净水建、构筑物设计

4.1.1 曝气生物滤池

数量：1座，2组，共4个单池，双排布置。

单池流量：656.3m3/h。

滤速：12.15m/h。

单池尺寸：9.0m×6.0m。

有效水深：7.95m。

总平面尺寸：30.0m×15.0m。

4.1.2 鼓风机房

数量：1座。

主要设备：2台鼓风机（1用1备，单台风机风量43m3/min，电机功率30kW），2台空压机（1用1备，1.6m3/min，1.0MPa，5.5kW），1个空气罐（2m3，1.1MPa）。

总平面尺寸：18.0m×10.0m。

4.1.3

网格絮凝池

数量：1座，2组。

单池流量：1312.6m3/h。

絮凝时间：22.2min。

絮凝池总容积：959.0m3。

每组孔室数量：30格。

每格尺寸：2.0m×1.8m。

有效水深：4.5m。

总平面尺寸：30.0m×14.8m。

4.1.4 斜管沉淀池

数量：1座，2组。

单池流量：1312.6m3/h。

管内沉淀时间：5.56min。

上升流速：1.88mm/s。

表面负荷：6.65m3/（m2·h）。

有效水深：4.15m。

总平面尺寸：30.0m×17.3m。

4.1.5 V型滤池

数量：1座，共4个单池（双格），单排布置。

单池流量：656.3m3/h。

滤速：8.04m/h。

强制滤速：10.72m/h。

单池（双格）过滤面积：81.6m2。

滤料：石英砂，滤料层厚度1.2m，滤料有效粒径0.9～1.2mm，垫层滤料粒径d10=1.0mm，均匀系数K80=1.30，垫层厚度0.10m。

总平面尺寸：36.0m×27.3m。

4.1.6 反冲洗泵房

数量：1座，与V型滤池合建。

主要设备：3台反冲洗水泵（2用1备，单泵流量1050m3/h，扬程12m，功率43.2kW），3台鼓风机（2用1备，单台风机风量47m3/min，电机功率43.2kW），2台空压 机（1用1备，2.0m3/min，1.0MPa），1个 空 气 罐（4m3，1.1MPa）。

4.1.7 综合加药间

数量：1座。

药剂种类：聚合氯化铝、次氯酸钠、氢氧化钠。

总平面尺寸：38.0m×12.0m。

（1）投矾系统。

作用：使水中胶体脱稳并促进絮体生成，进而去除水中的悬浮物和胶体等杂质[1-2]。

聚合氯化铝投加量：35mg/L（有效含量10%）。；

主要设备：3台数字隔膜计量泵，2用1备，流量530L/h，压力0.3MPa，功率0.75kW。

（2）次氯酸钠投加系统。

作用：杀灭水中的大肠杆菌、病原微生物等[3-4]。

次氯酸钠投加量：35mg/L（有效含量10%）。

主要设备：3台数字隔膜计量泵（2用1备），2个储液罐（容积10m3）。

（3）氢氧化钠投加系统。

作用：通过酸碱中和反应调节原水pH[5]。

氢氧化钠投加量：4mg/L（有效含量10%）。

主要设备：2台数字隔膜计量泵（1用1备），2个储液罐（容积5m3）。

4.2 主要污泥处理建、构筑物设计

4.2.1 回收水池

数量：1座，分2格。

有效深度：4.4m。

主要设备：3台潜水排污泵，2用1备，Q=40m3/h，H=7m，N=2.2kW。

总平面尺寸：20.0m×5.5m。

4.2.2 污泥调节池

数量：1座，分2格。

有效深度：4.2m。

主要设备：3台潜水排污泵，2用1备，Q=40m3/h，H=7m，N=2.2kW。

总平面尺寸：25.0m×10.0m。

4.2.3 污泥浓缩池

数量：1座，分2格。

进泥量：67.80m3/h。

进流干污泥浓度：1.89kg/m3。

固体通量：1.00kg/（m2·h）。

浓缩时间：6h。

有效深度：7.2m。

上清液回流量：63.52m3/h。

总平面尺寸：24.0m×10.0m。

4.2.4 平衡池

数量：1座，分2格。

进泥量：4.28m3/h。

储存时间：24h。

有效深度：4.2m。

总平面尺寸：6.0m×6.0m。

5 结语

目前某市给水厂尚能稳定达标供水，但现状处理构筑物长期处于超产状态，设施长期超负荷运行，耗损严重，无法有效保障未来的出厂水量和水质。本工程的建设是消除供需缺口，缓解供水压力，改善设施运行工况的必要举措，同时对满足供水范围内不断增长的用水需求，助力城市重点开发区域的稳步高质量发展具有重要意义。此外，本工程的建设有助于提升供水调配灵活性，强化供水突发事件下的应急保障能力。