打开传统城市供水处理路线的“四节”空间

邵宏文，毕重家

（山东省城建设计院，济南 250001）

1 项目概况

山东省W市米威三期引水工程，自米山水库引水，工程包括新建取水、输水、净水、配水四部分工程。设计规模20万m3/d，其中米山泵站工程土建部分按总规模20万m3/d一次建成，水泵及配套设备按一期10万m3/d规模实施；苘山水厂设计按远期总规模20万m3/d进行布置，一期按照10万m3/d规模设计建设；配水管网分东西二区各10万m3/d，一次建成。

水源为南水北调水、引黄水与水库水的混合水，其水质达到GB3838—2002《地表水环境质量标准标准》的Ⅲ类标准要求，设计按进水浊度≤45NTU计算；水厂出水水质依照GB5749—2006《生活饮用水卫生标准》和CJ/T206—2005《城市供水水质标准》的要求进行设计，其中作为控制指标的浊度值一般情况下应小于0.5NTU，特殊情况下小于3.0NTU。

配水服务区分东西两区，西区地势平坦，最不利配水点水压标高55m；东区最不利配水点水压标高110m。水厂内清水池池底标高90m。

图1 项目远期工艺流程

2 节能优化思路及措施

2.1 系统布置及水厂厂址选择因素

该项目水源地距离市区直线距离24 km，经过多次现场踏勘和论证，净水厂厂址选在二者之间的一处山岭上，此处距离水源地16 km，距离供水服务区8 km左右，该处山岭自然高程为海拔77～96m，且有平均0.5%的自然坡度，是城区东西两区供水的分界点，东区地势逐渐升高，西区地势逐渐降低。选择该处为厂址有以下两大优点：

（1）该处是城区东西两区供水的分界点，东区地势逐渐升高，西区地势逐渐降低。厂址地面标高经平整后在84.5～93m，西区最不利配水点要求的水压标高55m，西线供水可自流至市区接管点，无需建设二级供水泵站，大大减少了运行费用。

（2）水厂更靠近用水区，因原水输水管按照最高日平均时流量设计，造价较低。而且该水厂设计建设了泥水处理设施并回用，大大降低了水厂自用水率，其自用水率可控制在3%以下，加上管网漏损5%，其设计水量为1.08Q，设计两根DN1400的管道可满足要求；而如果水厂靠近水源地，则从水厂二级泵站到用水区的配水管网应按照最高日最高时设计，考虑时变化系数，管网设计水量1.2～1.6Q，经计算需要两根DN1500的输水管道才能满足要求，仅此一项就可节约投资10%以上。

2.2 工艺流程和竖向设计因素

厂址位于丘陵上，自北向南高度自然降低，可利用高差9.5m，在进行水厂平面布置和竖向设计时充分利用了这一点，把原水进水点（配水井）设在厂区北侧最高处，按照地形坡度从北向南平行布置四组处理构筑物，减小各流程构筑物的埋深，充分利用基础，减少了土方平整量和后期基础处理工程量。

将平流沉淀池与清水池采用上下布置，既减少了土方量，又减少了用地量0.5hm2，提高了土地使用效率。

在滤池底部中间廊道下面设计反冲池，旁边设计反冲洗泵房，减小清水池容积的同时，节省了从滤池到清水池来回输水的水头损失，从而减小了反冲洗水泵的扬程和功率。

2.3 具体工艺路线因素

2.3.1 净水方案设计原则

（1）净水厂设计应与原有工程相结合，在搞好一期工程建设的同时，充分考虑与二期工程的衔接。

（2）根据原水水质的特征，参考W市现有的净水厂的处理工艺，确定合理的净水工艺流程，要求安全可靠，管理方便，技术先进，保证出水水质和适当留有发展的余地。

（3）合理选择国内外先进、可靠、高效的净水技术和运行管理方便、维修简便的给水处理专用设备，提高水厂净水效率和管理水平。

（4）贯彻节能方针，在净水工艺各环节中降低能耗，力求取得较好的社会效益和经济效益，净水厂设计采用高效、可靠的仪表检测系统和微机自动控制系统。

（5）针对引黄、引江不同水质，在工艺参数选择时应留有一定的余地，同时在一些关键节点设置超越管线，在水质较好的季节实施超越运行。

（6）应对原水水质突变，在设计中应考虑增设粉末活性碳投加应急、预氧化及厂内增加深度处理等措施。

2.3.2 混合工段

采用静态混合器，借助水流进行混合，具有节能、管理方便的特点。投注点选在厂内配水井前的原水输水管上。

2.3.3 絮凝工艺

采用抗冲击能力强、安装简单、维护管理方便高效的小孔眼网格反应池。其停留时间较其他水力絮凝和机械絮凝方式短，效果好。

2.3.4 沉淀池

米山水库水体，非汛期浊度较低，在雨季受暴雨影响会发生浊度突变，以及短期出现藻类滋生现象，同时冬季水温较低，为达到处理要求，考虑原水水质和工程地域特点及当地运行经验，在本工程中采用平流沉淀池，该池型结构简单、管理方便、抗冲击负荷性能良好、运行稳定；并充分利用现场高差，采用虹吸式排泥方式，降低排泥能耗。

2.3.5 滤池

滤池采用均质滤料的V型滤池，采用空气松动滤层后（但不膨胀）再辅以水冲的方法，一方面冲洗彻底，另一方面大大延长了运行周期，从而减少反冲洗水量和能耗。

2.3.6 水厂排泥水处理

设置回流调节池、污泥池、浓缩池、脱水机房等设施，即将滤池反冲洗废水进行回用，沉淀池排泥水经调节后进行污泥浓缩脱水处理。通过对排泥水的处理回用，不仅减小了对环境的危害和影响，还使水厂的自用水率控制在3%以内，减轻了原水输水系统的负荷。

2.4 设备、电气、自控方面的节能因素

（1）选择高效率、低能耗的机泵产品。

（2）对供水负荷变化相对较大的泵房，根据近、远期管道损失和水泵特性曲线计算确定水泵的型号和数量，同时，采取一定的措施（如安装调频泵、改变水泵的流量等）控制水泵的运行工况，使水泵机组在近、远期及高、低峰流量时，均能保持在高效范围内运行，节约能耗。

（3）厂内的主变压器选用节能型低能耗的产品。

（4）低压MCC的设置根据用电量大小和位置不同进行合理配置。

（5）整个水厂的照明均采用节能型灯具产品。

（6）通过在滤池管道廊上方增设采光孔，提高管道廊内的采光度，减少灯具照明时间，降低电耗。

3 项目建成运行后主要技术经济指标

通过以上措施的实施，该项目建成后取得了很好的经济效益和社会效益，据统计，单位制水成本1.48元/m3，单位经营成本1.29元/m3，单位吨水量电耗0.483kW·h/m3。

4 结语

建设节约型社会是我国经济发展的一项长期战略方针，“节水、节能、节地、节材”是我国国民经济发展的重大决策，也是社会主义现代化建设中的一个长期基本国策，是否在设计中贯彻和实现是衡量设计水平和能力的重要方面，因此给排水设计师在这一领域一定会大有作为。