用地紧张的大中型净水厂扩建策略以晋江梅岭水厂三期扩建为例

翟作卫

一、扩建背景

晋江市位于福建省东南沿海，是海峡西岸经济区重要的侨乡工贸城市。梅岭水厂一期工程10万m3/d于2001年12月建成供水，二期工程15万m3/d于2008年8月建成供水。梅岭水厂最高日供水量已达26万m3/d，已超过了其设计供水能力，高峰时对陈埭等制造业密集区域按量供水，供需矛盾日渐突出。取水泵站40万m3/d及2-DN1600原水管道已建设完成，可满足本工程40万m3/d的原水供应，已具备扩建梅岭水厂三期工程的条件。三期扩建工程主要目标是提高出厂水水质标准和解决污泥出路问题。

晋江梅岭水厂三期扩建工程利用现状厂区西侧预留地，三期扩建总用地面积仅为16211m2，总建筑面积为12450m2，需要扩建15万m3/d水处理构筑物，新建一期至三期共40万m3/d泥处理构筑物。扩建后水厂的总规模为40万m3/d，可满足主城区供水需求及解决自身的污泥处置。

二、三期扩建净水工程设计

1.净水工艺

依据要求的出厂水质目标，以及国内多座水厂的生产实践，晋江市梅岭水厂三期扩建工程拟采用以下工艺：预氯化处理（高藻期）+强化混凝、强化过滤常规处理工艺。

2.净水构筑物

（1）混合器

采用混合效果好、管理简单、成本低的管式混合器。混合器安装在进入絮凝池前的原水管上，加药点设在混合器进口处，水与药液在混合器内能得到快速、充分、均匀地混合，从而达到较好的凝聚效果。设管式混合器一台，规格为DN1600，水头损失为0.3～0.5m。

（2）折板反应平流沉淀池（下层叠加清水池）

折板絮凝池规模为15万m3/d，分两组，每组内分为两格，每格中间设置分隔墙及连通闸板，检修时可以单格放空检修，另外一格正常运行。每格絮凝池分为4个通道，每个通道净宽度2.50m，均采用单通道三段式，120°相对折板，第一段波峰流速为0.268m/s，第二段波峰流速为0.182m/s，第三段波峰流速为0.101m/s。絮凝池停留时间21.4min。

平流沉淀池同絮凝池一样，分为两座，每座分为两格，与絮凝池对应。沉淀时间为1.68h，水平流速11.94mm/s。考虑到沉淀时间较短，为强化沉淀效果，主要采用了以下两种措施：平流沉淀池末端增设斜管沉淀区；降低出水溢流率。沉淀池进水采用穿孔花墙，每格沉淀池均设置水下刮泥机，沉淀池底部共设置三道排泥槽，通过穿孔管将底部沉泥排入室外排泥槽。

清水池叠建于平流沉淀池下。清水池共分为三座，每座由两格串联，有效容积12182.4m3，约占三期总规模的8.1%，池内设导流墙。

（3）气水反冲洗滤池

滤池处理水量为15.75万m3/d。设滤池1座，因用地限制，采用单排布置。分为10格，每格过滤面积77m2，平均滤速8.52m/h，强制滤速9.47m/h。

滤池采用石英砂均质滤料，粒径1.0～1.25mm，滤层厚度1.2m，承托层采用砾石，分两层，粒径分别为2～4mm和4～8mm，厚度均为0.05m。冲洗过程为：先气冲洗，强度15/s·m2，时间2min；再用气水同时冲洗，气冲强度15L/s·m2，水冲强度3L/s·m2，时间4min；后水冲洗，强度6L/s·m2，时间6min；表面扫洗，强度2L/s·m2，全程扫洗。

（4）反冲洗泵房

反冲洗泵房与滤池合建，泵房内设置反冲洗水泵、鼓风机及空气压缩机；反冲水泵3台，2用1备，配套电机N=37kW；鼓风机3台，2用1备，配套电机N=45kW。

（5）送水泵房

送水泵房内水泵安装4台，3用1备，2台大泵，1用1备，2台小泵，2用，全部采用单级双吸离心泵。泵房采用半地下式，以保证水泵自灌启动，变配电间及值班室与泵房合建，吸水井与泵房分建，分成两格。

（6）加药间改造

加药间改造主要是满足三期工程加氯、加矾需要。

本工程采用固体碱式氯化铝作为絮凝剂，设计最大投加量为10mg/L。采用计量泵湿式投加，絮凝剂溶液浓度控制在4～8%。采用游动电流检测仪对投加量进行自动控制。为防止在高温低浊时藻类在池内繁殖生长而影响净水效果，在高藻期增加预氯化处理（前加氯），前加氯投量按最大1mg/L设计。由于出水的有机物含量低，耗氯量少，后加氯投量较常规值为低，预计为1.5～2mg/L，为安全起见，仍按最大3mg/L进行设计。后加氯投加点位于滤后。在加氯间增加柜式加氯机1台（10kg/h），为前加氯用；增加柜式加氯机2台（57kg/h），1用1备，为后加氯用。后加氯采用复合环路控制，设余氯分析仪1台。

三、污泥处置设计

污泥处理系统的规模，按照总规模40万m3/d计算，干污泥量为32t/d。

为节省占地，将回收水池、污泥调节池、污泥浓缩池及污泥脱水机房组合叠放，其中回收水池和污泥调节池设置在地下一层，总深度7.50m，有效水深5.50m，均分为两格，可独立运行，回收水池容积2123m3，可调节全厂一期、二期、增产改造滤池及三期滤池每期两格反冲洗水量，污泥调节池有效容积8295.62m3，可储存全厂40万m3/d每天排泥水量。地面一层为设备检修层及工具间，地上二层为污泥浓缩池、储泥池及污泥脱水机房，污泥浓缩池共设置两座，直径为20m，设计进泥含固率0.4%，出泥含固率3%。储泥池一座，污泥脱水机房内，设置带式浓缩脱水机4台，3用1备，设计干污泥量为32t/d，需脱水污泥含固率3%，脱水泥饼含固率25%，平均固相回收率≥96%。PAM聚合物投加量为2.0～4.0kg/t干泥。脱水泥饼通过输送机输送至储泥斗内储存，由运泥车外运处置。

四、主要设计特色

1.水厂用地少。单位水量建设用地指标仅相当于国家标准的1/3，应用前景广阔。

2.全国首创将“回收水池污泥调节池+污泥浓缩池+污泥脱水机房+组合三层叠加”。污泥处置效率高，工作环境好，运行效果良好。

3.本项目在建设过程中，集约化布置净水处理的核心设施“折板反应平流组合斜管沉淀池+下叠合清水池”。出水优于国家标准。

4.排泥水、反冲洗回用水回收利用，实现零排放，极大地提高了资源利用率，有减少了排泥水对周边水环境的影响，符合国家相关行业政策。

5.采用技术先进、性能可靠、开放兼容的自动控制系统，实现水厂生产管理的数字化、信息化、网络化、自动化。自控系统建成后，滤池及反冲洗泵房、脱水车间等生产车间实现了“无人值守，有人巡视”，节约了人力成本，提高了经济效益。

6.对池体依靠自重抗浮不满足要求的构筑物，采用灌注桩进行地基处理，以满足构筑物的抗浮及承载力要求；对于池体依靠自重抗浮能满足要求的构筑物，采用高压旋喷桩进行地基处理，既解决了变形及承载力问题，投资也较为经济。拟建场地周边环境较为复杂，设计根据建（构）筑物的埋深及周边环境特点，分别采用了φ1200钻孔灌注桩排桩基坑支护、钢板桩支护、放坡大开挖的基坑型式，既保障了基坑安全，也节省了工程投资。本工程泥处理组合池及污泥脱水机房合建，设计通过设置变形缝与膨胀混凝土加强带相结合的方式，解决超长结构温度应力的问题。

五、结语

综上所述，晋江梅岭水厂三期扩建工程利用现状厂区西侧预留地，扩建后水厂的总规模为40万m3/d，满足主城区供水需求。建成后净水处理、污泥处理运行良好，出水指标均优于国家标准，对用地紧张的大中型净水厂扩建有非常好的示范效应。