东营港经济开发区给水厂升级改造工艺研究

尹刚　宋艳美等

摘要：城镇给水厂是国民经济中的重要基础设施，而随着我国饮用水水质标准的提升、节能降耗和减排以及水厂运行安全与可靠要求的提高，城镇水厂的升级改造迫在眉睫。然而城镇水厂在工艺升级改造中面临水质达标和提升、水厂布局和建设用地、改造过程中生产维持等方面的问题需要解决。文章以东营港经济开发区孤北水厂升级改造工程为例，研究给水厂升级改造的工程措施，以供周边城镇相近情况的给水厂升级改造参考。

关键词：东营港；经济开发区；城镇给水厂；升级改造；饮用水；水质

中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）36-0041-03

随着社会经济的发展，我国对沿海一带城市开发战略做出相应的调整，东营市确立了东营港经济开发区的建设，目前东营港经济开发区正在进行大规模的开发建设和招商引资，并且已经初见成效。与之对应，经济开发区的建设与开发、企业的引进与发展首先面临的问题就是供水。

目前，经济技术开发区的供水主要由仙河水厂来完成，主要是通过一条供水管线输送到开发区。随着开发区发展建设的加快，仙河水厂的供水能力已经不能够满足其经济发展的需要。根据《东营港经济开发区的发展规划》，在2015年东营港经济开发区需水量在21.5万m3/d，孤北水厂将是开发区最主要的供水厂。根据港城实际建设发展时序对孤北净化站进行扩建，作为开发区的供水厂，其在2010年和2020年规模分别达到7万m3/d和14万m3/d，鉴于此，重新启动孤北水厂升级改造计划，以便满足港区的供水需求。

1 孤北水厂概况

孤北水厂投产于1995年，设计规模为日处理水5.0万m3，采用“接触过滤”工艺。孤北水厂建设的目的是针对当时的区域规划发展的需要，主要供水区域为规划中的仙河镇及其周边地区。而由于区域发展规划的调整，仙河镇由规划的地点向南调整至孤岛镇的北侧，孤北水库和孤东水库之间，导致供水格局的调整。最终确定仙河镇的供水由仙河水厂（孤岛水厂）和孤东水厂来完成，故孤北水厂迄今为止已经停产10余年。

根据《孤北净化站工艺总平面竣工图》和《孤北净化站滤池工艺竣工图》，结合现场调研可知净化站流程包括原水泵房、双阀滤池、清水池、加药加氯系统及送水泵房等工艺处理建构筑物和变电站、低压配电室、锅炉房和综合楼等附属设施。其中现有设施的工艺流程如图1所示：

2 原水厂存在的问题

孤北水厂的建设时间较早，采用的工艺是早期运用于给水厂的接触滤池为主体的工艺。目前处于停产状态，由于多年的停运，缺少人工的维护和管理，孤北水厂的工艺构筑物基本无法继续使用，设备全部损坏，附属建筑物也破损老化，此外水厂现状的工艺陈旧，无絮凝沉淀段工艺，无法满足水质达标的要求，具体问题如下：

2.1 运行因素变化

孤北水厂已10余年未运行，停产之前和目前的周边条件产生变化，故原有工艺的设定背景不同，主要表现在为：（1）原水评价标准更新为GB3838-2002，同时原水水质产生变化；（2）出水水质标准更新为GB5749-2006，出水要求大大提高；（3）停产之前并未满负荷运行，而现在出水水量需求增加，造成出水不达标风险更大。

2.2 出水水质不达标

水厂上一次运行于2002年，水质检测报告显示，出水在夏季高藻和高浊时期，浊度、溶解性总固体、氯化物指标存在较长时间的超标，其中浊度按1NTU考评时，超标率近70%，按3NTU考评，超标率近20%。

2.3 工艺缺陷

孤北水厂现有的处理工艺为“接触过滤”，其核心的水处理设施只有一座双阀滤池，工艺保障性差，处理效果差，现在的自来水厂中已经很少应用，尤其是近年来人们对饮用水的水质越来越重视，单纯的“接触过滤”工艺已经不能够满足给水处理的需要。

2.4 设备落后

孤北水厂现已停产10余年，设备损坏和老化情况严重，经过现场调研发现加氯系统无氯气泄漏报警和吸收装置，存在安全隐患；滤池的反冲、加药、余氯、浊度等的检测全部为人工手动凭经验操作，自动化程度低；随着设备的更新换代原有设备已经不能满足水厂改造后的需要。

3 升级改造影响因素

对水厂进行升级改造，需要考虑各方面因素，综合比对才能选出最适合的改造工艺措施，而影响孤北水厂升级改造的因素主要有以下三点：

3.1 原水水质特点

根据水质检测报告，孤北水库总体情况属于地表水三类水体，水质相对较好，但是存在以下两个重要问题：（1）受黄河水水质影响，水库原水浊度不稳定，据监测报告显示，水库年平均浊度10～20NTU，但有50%左右时间超过15～20NTU，主要集中在夏季和秋季（5～11月份），其中15%左右时间接近40～50NTU；（2）原水藻类含量高，夏季经常性大于100万个/L，属于高含藻水。

3.2 净水工艺

设计运行良好的滤池对浊度的去除率一般可以实现80%～90%左右，再提高则难以保障，对于直接过滤，原水浊度持续性高于20NTU时，滤池出水不能满足≤5NTU。而滤池也不适宜直接用于除藻，直接过滤工艺难以保障高浊高藻水的出水水质达标，风险太大；同时滤池频繁冲洗运行会受影响，滤料极易阻塞，反洗次数频繁，孤北水厂于2002年的运行资料已经体现了此问题，这造成更多的运行费用浪费，并非经济高效的方法。而增加絮凝沉淀段工艺，采用高密度沉淀池对浊度和藻类的去除都比较有效，能够满足出水达标要求。

3.3 原有设施的利用

升级改造过程中需要考虑对旧有设施进行利用，这样新建设施少、投资低，且施工速度快，所以本工程规模除考虑用地情况外，一个重要的限定性因素为现状的滤池的具体参数和建造情况，即确定规模时必须考虑现有设施的挖潜能力，并在此基础上进行相应的论证。

4 升级改造措施

根据孤北水库原水水质、孤北水厂的实际情况，参考近年来水厂改造的经验，并结合水厂平面布置及占地情况，孤北水厂升级改造采用“高密度沉淀池+V型滤池”的改造工艺方案。此外，由于暂时不考虑深度处理设施，针对原水水质，必须采取预处理措施并适当强化常规处理设施。具体升级改造措施如下：

4.1 滤池改造

原双阀滤池改造成为V型滤池，滤池滤速V=5.6m/h，具体方案：（1）更换滤料系统，滤料层厚度由原双阀滤池的0.7m加厚到1.2m，采用均质石英砂滤料，粒径选择Φ0.95～1.35mm，K80=1.2～1.3；底部设粒径4～8mm、厚度50mm天然河卵石。（2）改变进水方式，将进水虹吸管拆除，改为进水电动闸板，将原进水渠用混凝土板分割为清水渠和排水渠。在清水渠至滤池之间的墙体上开洞，安装不锈钢V型槽，变为V型槽进水。原洗砂排水槽不再具备进水配水功能，仅作为反冲洗排水用。（3）更新滤池附属建筑设施，将现状破损的彩钢板屋顶、扶手、栏杆、钢爬梯等设施全部更换，满足滤池的管理需求。（4）更新反冲洗系统设施。

4.2 新建高密度沉淀池

高密度沉淀池是新建的处理构筑物，规模与改造后的滤池配套，一、二期合建，一期供水规模7万m3/d，预留二期接口。

4.3 改建综合加药间

综合加药间内设药剂投加种类为：PAC（混凝和助滤）、PAM、高锰酸盐、粉末活性炭（应急）、液氯。投加点分别为：混凝剂、高锰酸盐、粉末活性炭在进水总管上，助滤剂在总的沉淀池出水处；助凝剂在机械混合池出水处，液氯位于滤池出水总管上。

所有药剂的投加均采用计量泵或专用制备投加一体化系统进行投加，实现药剂投加的自动化控制。加氯系统设置事故报警和余氯吸收系统，保障运行安全。

4.4 泵房改建

原泵房内的机组已无法利用，本工程将其全部拆除。其中原水泵房内原有5台大泵基础保持不变，将2台小泵基础拆除合并为1台大泵基础，整个原水泵房水泵机组为6台，4用2备。送水泵房利用原有9台大泵基础，设置水泵机组为9台，并在泵房内设真空引水设施一套。

5 结语

目前国内许多水厂都存在与孤北水厂同样的问题，即工艺不完善，很多达不到国家对出水水质的最新要求，同时厂内普遍存在设备老旧、落后的问题，甚至存在安全隐患。而由孤北水厂升级改造工程可知，要达到改造目标，需要全面、详尽地了解水厂现状，包括现状工艺、用地、设备及管线等。综合可知，给水厂的升级改造主要考虑以下两个方面：（1）原有净水工艺的完善，包括现状处理构筑物的改造以及新的净水构筑物的建造；（2）原有设备的利用，即尽量利用原有设备管线，从而使新建设施少，施工速度快，投资成本低。掌握水厂现场情况，理清改造主体思路，平衡工程投资、运行成本、工程周期等各方面，再结合其他配套专业如电气、自控等的调整变化，综合全面考虑，最终可使升级改造工程顺利进行。

参考文献

[1] 张可萌.天津汉沽水厂扩建工程的工艺研究[D].天津大学，2012.

[2] 石锦慎.浅谈优化城镇给水厂的运行和管理[J].山西建筑，2009，35（14）.

[3] 曹勇锋，张朝升.V型滤池常用滤砂在给水处理中各参数的对比试验[J].广东化工，2008，35（5）.

[4] 万巧玲，王良超.我国给水处理技术出厂水控浊措施研究进展[J].环境科学与技术，2013，36（12M）.

[5] 董聪聪，杨宏，孙文勇.净水厂技术改造的研究及展望[J].建筑科学，2011，27（增刊-2）.

作者简介：尹刚（1970-），男，山东莱阳人，中国石化集团胜利石油管理局供水公司高级工程师。

4 升级改造措施

根据孤北水库原水水质、孤北水厂的实际情况，参考近年来水厂改造的经验，并结合水厂平面布置及占地情况，孤北水厂升级改造采用“高密度沉淀池+V型滤池”的改造工艺方案。此外，由于暂时不考虑深度处理设施，针对原水水质，必须采取预处理措施并适当强化常规处理设施。具体升级改造措施如下：

4.1 滤池改造

原双阀滤池改造成为V型滤池，滤池滤速V=5.6m/h，具体方案：（1）更换滤料系统，滤料层厚度由原双阀滤池的0.7m加厚到1.2m，采用均质石英砂滤料，粒径选择Φ0.95～1.35mm，K80=1.2～1.3；底部设粒径4～8mm、厚度50mm天然河卵石。（2）改变进水方式，将进水虹吸管拆除，改为进水电动闸板，将原进水渠用混凝土板分割为清水渠和排水渠。在清水渠至滤池之间的墙体上开洞，安装不锈钢V型槽，变为V型槽进水。原洗砂排水槽不再具备进水配水功能，仅作为反冲洗排水用。（3）更新滤池附属建筑设施，将现状破损的彩钢板屋顶、扶手、栏杆、钢爬梯等设施全部更换，满足滤池的管理需求。（4）更新反冲洗系统设施。

4.2 新建高密度沉淀池

高密度沉淀池是新建的处理构筑物，规模与改造后的滤池配套，一、二期合建，一期供水规模7万m3/d，预留二期接口。

4.3 改建综合加药间

综合加药间内设药剂投加种类为：PAC（混凝和助滤）、PAM、高锰酸盐、粉末活性炭（应急）、液氯。投加点分别为：混凝剂、高锰酸盐、粉末活性炭在进水总管上，助滤剂在总的沉淀池出水处；助凝剂在机械混合池出水处，液氯位于滤池出水总管上。

所有药剂的投加均采用计量泵或专用制备投加一体化系统进行投加，实现药剂投加的自动化控制。加氯系统设置事故报警和余氯吸收系统，保障运行安全。

4.4 泵房改建

原泵房内的机组已无法利用，本工程将其全部拆除。其中原水泵房内原有5台大泵基础保持不变，将2台小泵基础拆除合并为1台大泵基础，整个原水泵房水泵机组为6台，4用2备。送水泵房利用原有9台大泵基础，设置水泵机组为9台，并在泵房内设真空引水设施一套。

5 结语

目前国内许多水厂都存在与孤北水厂同样的问题，即工艺不完善，很多达不到国家对出水水质的最新要求，同时厂内普遍存在设备老旧、落后的问题，甚至存在安全隐患。而由孤北水厂升级改造工程可知，要达到改造目标，需要全面、详尽地了解水厂现状，包括现状工艺、用地、设备及管线等。综合可知，给水厂的升级改造主要考虑以下两个方面：（1）原有净水工艺的完善，包括现状处理构筑物的改造以及新的净水构筑物的建造；（2）原有设备的利用，即尽量利用原有设备管线，从而使新建设施少，施工速度快，投资成本低。掌握水厂现场情况，理清改造主体思路，平衡工程投资、运行成本、工程周期等各方面，再结合其他配套专业如电气、自控等的调整变化，综合全面考虑，最终可使升级改造工程顺利进行。

参考文献

[1] 张可萌.天津汉沽水厂扩建工程的工艺研究[D].天津大学，2012.

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[3] 曹勇锋，张朝升.V型滤池常用滤砂在给水处理中各参数的对比试验[J].广东化工，2008，35（5）.

[4] 万巧玲，王良超.我国给水处理技术出厂水控浊措施研究进展[J].环境科学与技术，2013，36（12M）.

[5] 董聪聪，杨宏，孙文勇.净水厂技术改造的研究及展望[J].建筑科学，2011，27（增刊-2）.

作者简介：尹刚（1970-），男，山东莱阳人，中国石化集团胜利石油管理局供水公司高级工程师。

4 升级改造措施

根据孤北水库原水水质、孤北水厂的实际情况，参考近年来水厂改造的经验，并结合水厂平面布置及占地情况，孤北水厂升级改造采用“高密度沉淀池+V型滤池”的改造工艺方案。此外，由于暂时不考虑深度处理设施，针对原水水质，必须采取预处理措施并适当强化常规处理设施。具体升级改造措施如下：

4.1 滤池改造

原双阀滤池改造成为V型滤池，滤池滤速V=5.6m/h，具体方案：（1）更换滤料系统，滤料层厚度由原双阀滤池的0.7m加厚到1.2m，采用均质石英砂滤料，粒径选择Φ0.95～1.35mm，K80=1.2～1.3；底部设粒径4～8mm、厚度50mm天然河卵石。（2）改变进水方式，将进水虹吸管拆除，改为进水电动闸板，将原进水渠用混凝土板分割为清水渠和排水渠。在清水渠至滤池之间的墙体上开洞，安装不锈钢V型槽，变为V型槽进水。原洗砂排水槽不再具备进水配水功能，仅作为反冲洗排水用。（3）更新滤池附属建筑设施，将现状破损的彩钢板屋顶、扶手、栏杆、钢爬梯等设施全部更换，满足滤池的管理需求。（4）更新反冲洗系统设施。

4.2 新建高密度沉淀池

高密度沉淀池是新建的处理构筑物，规模与改造后的滤池配套，一、二期合建，一期供水规模7万m3/d，预留二期接口。

4.3 改建综合加药间

综合加药间内设药剂投加种类为：PAC（混凝和助滤）、PAM、高锰酸盐、粉末活性炭（应急）、液氯。投加点分别为：混凝剂、高锰酸盐、粉末活性炭在进水总管上，助滤剂在总的沉淀池出水处；助凝剂在机械混合池出水处，液氯位于滤池出水总管上。

所有药剂的投加均采用计量泵或专用制备投加一体化系统进行投加，实现药剂投加的自动化控制。加氯系统设置事故报警和余氯吸收系统，保障运行安全。

4.4 泵房改建

原泵房内的机组已无法利用，本工程将其全部拆除。其中原水泵房内原有5台大泵基础保持不变，将2台小泵基础拆除合并为1台大泵基础，整个原水泵房水泵机组为6台，4用2备。送水泵房利用原有9台大泵基础，设置水泵机组为9台，并在泵房内设真空引水设施一套。

5 结语

目前国内许多水厂都存在与孤北水厂同样的问题，即工艺不完善，很多达不到国家对出水水质的最新要求，同时厂内普遍存在设备老旧、落后的问题，甚至存在安全隐患。而由孤北水厂升级改造工程可知，要达到改造目标，需要全面、详尽地了解水厂现状，包括现状工艺、用地、设备及管线等。综合可知，给水厂的升级改造主要考虑以下两个方面：（1）原有净水工艺的完善，包括现状处理构筑物的改造以及新的净水构筑物的建造；（2）原有设备的利用，即尽量利用原有设备管线，从而使新建设施少，施工速度快，投资成本低。掌握水厂现场情况，理清改造主体思路，平衡工程投资、运行成本、工程周期等各方面，再结合其他配套专业如电气、自控等的调整变化，综合全面考虑，最终可使升级改造工程顺利进行。

参考文献

[1] 张可萌.天津汉沽水厂扩建工程的工艺研究[D].天津大学，2012.

[2] 石锦慎.浅谈优化城镇给水厂的运行和管理[J].山西建筑，2009，35（14）.

[3] 曹勇锋，张朝升.V型滤池常用滤砂在给水处理中各参数的对比试验[J].广东化工，2008，35（5）.

[4] 万巧玲，王良超.我国给水处理技术出厂水控浊措施研究进展[J].环境科学与技术，2013，36（12M）.

[5] 董聪聪，杨宏，孙文勇.净水厂技术改造的研究及展望[J].建筑科学，2011，27（增刊-2）.

作者简介：尹刚（1970-），男，山东莱阳人，中国石化集团胜利石油管理局供水公司高级工程师。