某新建地表水净水厂不同调试方案的选择

刘超然 孙健桐 张 林 王 磊

（北京市自来水集团有限责任公司，北京 100031）

为确保出厂水水质符合国家饮用水标准（GB 5749-2006），新建地表水净水厂在通水前需对水厂全段工艺进行调试。北京市某地表水净水厂（以下简称水厂）于2021 年5 月具备带水调试条件。结合水厂工艺特点及厂外取配水管线施工情况，制定了不同的调试方案。

1.水厂工艺概况

考虑到南水进京距离较远、水质存在多变的可能，水厂采用了较为全面的净水处理工艺（见图1）：原水由输水管线进厂，经机械搅拌澄清池混凝沉淀后通过砂滤池、炭滤池过滤。为多屏障保障水质安全，炭滤池出水后设置紫外线消毒处理设备。最终，紫外线出水进入清水池消毒后配送至市政配水管网。砂滤池、炭滤池初滤水经初滤水管回集水池再处理。机械搅拌澄清池排泥、放空水以及砂滤池、炭滤池反冲洗水经泥线处理后上清液回集水池再处理、泥饼外运填埋。水厂通过处理流程中进行预处理加药、混凝沉淀加药及消毒加药等方式，确保出水水质符合要求。

2.进水方案

为尽快完成水厂设备单体和系统调试、各工艺段调试、职工业务培训[1]，同时尽可能减少水资源的浪费。根据厂外取配水管网情况，选择最优的进水方案可节省调试准备时间，避免长时间进水导致水质发生变化，影响后续调试。

2.1 反向进水方案

反向进水方案是将配水管网中的饮用水通过水厂出水管、配水泵房跨越管（临时管）反向流入清水池中。通过进行砂滤池、炭滤池反冲洗，反冲洗排水进入废水回收池后经泥线跨越管路进入工艺前端集水池储存。待集水池水位达到提升泵起泵水位，开启提升泵向后续工艺进水（见图1）。

图1 工艺流程图

2.2 正向进水方案

正向进水方案是通过输水管线将原水引入厂内，集水池水位达到开启提升泵所需水位后，通过提升泵将水提升至机械搅拌澄清池。因新装填的滤料含有大量泥渣，直接过滤会对使泥渣存留在出水渠，影响过滤水水质并存在堵塞滤头的风险，严重影响调试及后期运行水质安全，故机械搅拌澄清池出水通过跨越直接进入调试清水池（见图2）。

图2 反向进水流程图

2.3 两种方案的优劣分析

反向进水方案和正向进水方案的目的均为向厂内进水，使各主要工艺构筑物水位满足厂内循环调试所需水位，为后续工艺联动调试提供水源保障。进厂水水质、对厂外管网影响、操作复杂程度等方面两种方案各有利弊。

2.3.1 进厂水水质

反向进水方案采用的是市政配水管网水，水质满足生活饮用水卫生标准（GB5749-2006），可直接用于滤料冲洗。但因反向进水水源中几乎不含有杂质，机械搅拌澄清池不易形成泥渣层，在砂滤池、炭滤池反冲洗排水中泥渣仍不满足调试所需泥沙时需要进行人工投泥，辅助机械搅拌澄清池调试。

图3 正向进水流程图

正向进水方案采用的是输水管线原水，水中成分相对复杂，初期运行时机械搅拌澄清池出水水质不满足后续运行要求，此时需要通过砂滤池进水溢流的方式将机械搅拌澄清池出水输送回集水池并再次处理，直至水中藻类、细菌、浊度等重要水质参数合格后才可以进行滤料冲洗工作，此时机械搅拌澄清池中已形成部分泥渣层，在砂滤池、炭滤池反冲洗排水中还会有一部分泥渣被反冲回集水池，水中泥渣量基本满足调试所需，无需进行人工投泥。

2.3.2 对厂外配水管网的影响

反向进水方案由配水管网提供水源，进水时应综合考虑厂外管道压力及周边用水水量，进水时间优先选择外管网低用水量时进水，遇到配水管网水压偏低时应及时停止蓄水工作，优先保障市政用水平稳。

正向进水方案不涉及配水管网配合工作，对厂外配水管网运行无影响。

2.3.3 操作复杂程度

反向进水方案需设置跨越配水泵房的临时进水管，并通过砂滤池、炭滤池反冲洗将反冲洗排水输送至集水池提供其他工艺构筑物水源。该部分操作与正常运行时操作大致相同，操作相对简单。

正向进水方案中，因过砂滤池、炭滤池滤料未进行冲洗不能直接过滤，机械搅拌澄清池出水水质满足滤池反冲洗水质条件才可通过跨越进入清水池。水厂在运行初期很难实现机械搅拌澄清池出水水质合格，方案制定时应制定缓冲方案，机械搅拌澄清池出水水质不合格时可通过滤池进水溢流管将出水输送回集水池再次处理。且在调试结束还需对清水池进行二次消毒，操作相对复杂。

2.3.4 配水管线冲洗

新建配水管网冲洗、消毒工作可在反向进水的同时进行。管道冲洗完毕后投入较高浓度次氯酸钠对管道浸泡消毒。消毒完毕后，可通过打开反向进厂阀门将较高浓度的含氯水注入至水厂清水池稀释。在反向冲洗管路的过程中，会将管线内沉积物和腐蚀产物冲至清水池，在条件允许的情况下，可将一格清水池设置为缓冲清水池收纳管线冲洗废水。

正向进水时因为不涉及配水管线操作，无法对配水管网进行冲洗消毒。待水厂厂内调试完成、水质满足生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）后，需开启配水泵用厂内产水对新建配水管网进行冲洗、消毒且检测合格后才可与现有配水管网并网供水。

3.厂内循环调试方案

厂内循环调试的目的主要为了充分磨合设备设施、调整工艺运行及设备运行参数使出水水质合格且持续稳定、积累工艺运行经验等，为正式通水后的运行工作做好充足准备。

为保证正式供水过程更平稳的进行，水厂厂内循环调试流程与正式通水流程需要尽可能一致。同时为尽可能减少水资源浪费，应将炭滤池出水通过管线送回至集水池，完成循环调试的目的。结合实际情况可以采用全流程调试方案、跨越配水泵房调试方案及跨越清水池及配水泵房调试方案三种。

3.1 全流程调试方案

全流程调试方案（以下简称方案一）是指集水池内存水通过提升泵提升至各个净水构筑物，通过正向过滤，炭滤池出水进入清水池。同时通过开启配水泵，将清水池内存水通过临时管输送反冲洗进水端，并通过滤池反冲洗将反冲洗排水输送至集水池（见图4）。从而实现集水池→提升泵房→机械搅拌澄清池→砂滤池→炭滤池→清水池→配水泵房→砂滤池/炭滤池（反冲洗）→集水池的厂内循环。

3.2 跨越配水泵房调试方案

受工艺布局、工程进度等因素制约，无法增设配水泵房出水与清水池进水的临时管时，可考虑集水池→提升泵房→机械搅拌澄清池→砂滤池→炭滤池→清水池→砂滤池/炭滤池（反冲洗）→集水池（见图4）的厂内循的跨越配水泵房调试方案（以下简称方案二）。

图4 方案一流程图

方案二实施中，需在清水池进水堰底部增设通水人孔。调试运行期间，清水池水位不低于反冲洗泵进水液位[2]，避免出现反冲洗进水管非满管流导致反冲洗泵发生气蚀的情况。通水人孔的设置应尽可能接近池底，减少调试运行中的死水位。

3.3 跨越清水池及配水泵房调试方案

当清水池不具备调试条件时，需将炭滤池出水管与滤池反冲洗管路连接，炭滤池出水直接通过管路流至集水池。实现集水池→提升泵房→机械搅拌澄清池→砂滤池→炭滤池→集水池（见图5）的跨越清水池及配水泵房调试方案（以下简称方案三）。

图5 方案二流程图

3.4 三种方案的优劣分析

3.4.1 临时管路（通水人孔）

方案一中需铺设临时管线将配水泵出水管与清水池进水管连接，临时管线相对较长。制定临时管线路由时需考虑避让已有管线，可考虑采用明铺方式铺于地面以上并做好固定支撑。

方案二中需要对清水池进水堰处增设通水人孔，建议在施工初期确认调试时是否需要对清水池进水堰开孔。同时，考虑到调试期间清水池进水及出水均在清水池进水侧，清水池出水侧会产生死水影响水质，需另外增设临时泵，将清水池出水侧人孔存水通过临时泵输送至清水池进水侧，完成清水池自身小循环，保证清水池内水质合格。

方案三中需铺设临时管路将炭滤池出水管与反冲洗排水管相连，与方案一相比增加的临时管线相对较短，对现有管线影响较小。

3.4.2 调试水量控制

方案一及方案二炭滤池出水均进入清水池，通过滤池反冲洗将清水池内存水输送至集水池。反冲洗时，若正向过滤水量不满足反冲洗所需水量，可靠清水池反向补水，故对调试水量没有较高要求，满足提升泵起泵水量即可。同时，为达到整体工艺运行平稳，可通过调整反冲洗频率平衡集水池和清水池的液位。

方案三中滤池反冲洗所需水量全部由正向过滤提供，为避免反冲泵发生气蚀情况，炭滤池出水水量应大于滤池反冲洗水量，提升泵提升水量相对较大。

3.4.3 厂内管线冲洗

方案一可对清水池进出水管、配水泵房出水管进行大流量冲洗及消毒工作。在厂内水质合格且外管线冲洗消毒完毕的情况下，可直接开启配水泵向市政配水管网配水。

方案二仅可对清水池进水管进行冲洗，方案三不涉及清水池及配水泵房相关管路通水，管路无法冲洗消毒。若进水方案选择反向进水方案，可在反向进水时对管路进行冲洗消毒；若选择正向进水方案，则需要在水厂调试完成、水质符合要求时，通过阀门切换使炭滤池进入清水池，并开启配水泵对相关管线进行冲洗消毒。

3.4.4 操作复杂程度

方案一正向过滤工艺流程与正式运行时工艺流程基本一致，在调试过程中可采用正式运行自控程序，操作相对简单，仅需在清水池与集水池水位波动较大的时候调整提升泵流量或反冲洗频率。

方案二除需操作清水池自循环泵，其他操作与方案一相同，操作较简单。

方案三受运行水量制约，调试运行期间不应大规模调整提升泵水量。在出现特殊情况导致废水回收池液位存在溢流风险的情况时，应立即停止滤池冲洗工作，并通过开启砂滤池、炭滤池初滤阀使滤池出水通过初滤管路直接回集水池。该方案需安排专人负责关注废水回收池液位并及时操作，避免溢流情况发生，操作相对复杂。

4.小结

通过比较，两种进水方案各有利弊。反向进水方案操作简单，进水的同时可对配水管网进行冲洗消毒。且反向进水水质稳定，有助于滤池进行滤料冲洗工作。但因由配水管网提供水源，调试进水时会对配水管网运行稳定造成影响，应选择夜间用水量较小的时间段进行低流量进水。在水厂输配水管线均具备进水条件的时候，建议优先考虑配水管线反向进水。

厂内循环过程中，在条件允许的情况下建议采用全流程调试方案，全流程调试方案可对全厂主要供水构筑物进行全面调试。在无法铺设临时管路的情况下，可考虑在清水池进水堰处增加人孔，采用跨越配水泵房调试方案，为减少对清水池进水堰结构的影响，在设计初应提前增加人孔。因方案三跨越清水池及配水泵房，调试期间全厂水量调蓄能力仅靠集水池调节，在遇到全厂停电等突发状况会导致工艺段存在溢流风险，不建议使用。

水厂因受厂外配水管线未完工的情况制约，采用了正向进水方案+全流程调试方案的组合。机械搅拌澄清池进水后通过一周的调试，出水浊度、藻类、细菌均有较大程度的降低，符合进入清水池的条件。厂内循环两周后水质满足生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006），在外管线施工完成且冲洗消毒合格后，开启水厂进水阀门正式配水。

图6 方案三流程图