呼延水厂

太原市呼延水厂净水工艺设计介绍

提要:太原市呼延水厂是"引黄入并"工程的重点配套项目，也是太原市第一个大型地面水处理厂，工程总设计规模为190万m3/d，其中近期规模为80万m3/d。简要介绍了水厂的净水工艺流程、水质目标、各净水构筑物的主要设计参数、设备配置以及各种药剂的投加系统、控制方式等内容，还分析了该水厂工艺设计和设备配置的一些特点。

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1工程概况

太原市呼延水厂位于太原市北郊汾河西岸的呼延村西南侧，距太原市中心约30 km，是"引黄入并"工程的重点配套项目。工程总规模为190万m3/d，其中近期规模80万m3/d。近期工程又分两期建设，每期40万m3/d。净水厂近期占地面积27.26 hm2(408.83亩)，第一部分工程费用为7.61亿元，工程动态总投资23.55亿元(包括配水和附属工程)。现正在进行工程施工 ぜ?001年底基本完成土建工程，2002年建成投产。

呼延水厂是太原市第一个大型地面水处理厂，也是全国少有的大型地面水处理厂之一。该厂以长距离输送到汾河水库的黄河水为水源，采用机械混合、竖流式孔室絮凝、斜板沉淀、带表冲虹吸过滤和氯氨消毒的净水工艺流程，并对滤池反冲洗废水沉淀池排泥水进行了回收与处理。

2设计基本条件及要求

2.1水源及原水水质

本工程水源为黄河水，长途输送至汾河水库，再经取水塔，由隧洞和管道重力输送至呼延水厂。

原水水质指标浊度为正常时小于30 NTU，洪汛时小于300 NTU，最高小于1 000 NTU；并达到《地面水环境质量标准》(GB3838-88)中Ⅲ类水质标准。

2.2出水水质、水压与自用水量

出厂水水质要达到《城市供水行业2000年技术进步发展规划》中的第一类水司要求，出厂水浊度不大于1 NTU。水压在工程服务范围内60%的地区不低于0.28 MPa。水厂自用水量按设计规模的6%计。

3净水厂总体设计

3.1厂址

水厂厂址选在太原市北郊汾河西岸呼延村西南侧，从汾河水库能重力输水至净水厂，并可满足重力输配水的水压要求，使整个工程基本成为完全重力式给水工程。

3.2净水工艺流程

根据本工程的原水水质条件及出厂水质要求，经多方研究，最后确定的工艺流程见图1。

图1呼延水厂工艺流程

3.3水厂平面及竖向布置设计

水厂总平面按功能不同，分为生产区和厂前区。生产区分两期建设，首期40万m3/d，近期80万m3/d。征地按近期用地一次征用，单位产水量占地指标为0.34 hm2/万m3(5.11 亩/万m3)。为预防水源污染加剧影响出水水质，在近期工程中预留了深度处理设施的平面位置及相应水头。

结合太原地区的气候条件，为了便于操作管理，将配水井置于车间内，且与加药间、加氯加氨间合成一幢建筑--辅助车间，近期共1座；将主体构筑物--沉淀池、滤池，以及排泥、回收、表冲等系统集中布置在净水车间内，按近期规模80万m3/d分建2座。

按工艺流程由西向东、由高到低，将整个水厂分成辅助车间区、净水车间区、清水池区及厂前区4个不同高程的台地。由于该场地处于湿陷性黄土地区，局部还靠近断裂带，故在水厂设计中采取了一些适用于湿陷性黄土地区的特殊处理措施。

4净水构筑物设计

4.1原水进水管

原水经一根直径DN 3000毫米总管由厂外连接井进入厂区，由三通分为两支，一支DN 3000接远期，一支以DN 2600进入近期厂内管廊，然后分为两支DN 1800钢管进入配水井。为了控制进水流量和压力，在两根进水管上各设置了一个DN 1800的电动调节蝶阀，由配水井水位信号控制阀门开启度。该管路上还设置安装了DN 1800 电磁流量仪2台，以对进厂原水进行计量。

4.2配水井

配水井按近期规模80万m3/d设计，共1座，分独立2格，停留时间2 min，采用自由式溢流堰配水。为使配水均匀，配水井设有稳流区；底部积泥采用小斗并设池底阀排除。

为清除来水中的漂浮物，共设有4台折板式旋转滤网，宽度B=2.0 m，孔眼尺寸为4 mm ×4 mm。

4.3混合池

混合池每组按20万m3/d规模设计，每座净水车间内设两组，停留时间2 min。采用垂直轴机械搅拌混合，一组设2台搅拌机。

4.4絮凝池

絮凝池采用竖流式孔室絮凝，每组按10万m3/d规模设计，共8组，分设在两座净水车间内，停留时间T=40 min。絮凝池分格逐级放大；进口端流速0.5～0.7 m/s ，出口端流速0.10～0.15 m/s；G=30～60 s-1，GT=104～105。

由于季节变化，原水水质差异较大，为使絮凝池能适应原水水质的变化，特设闸板控制超越渠，使水流在池内能以20 min,30 min，40 min 3种停留时间运行。

为防止积泥，絮凝池底部布置有穿孔排泥管，管道末端设置新型排泥角阀，所有排泥阀分为两大组分别排队依次排泥，排泥周期可根据原水水质变化情况灵活设定。

4.5沉淀池

沉淀池为侧向流斜板沉淀池，每组按10万m3/d规模设计，共8组，分设在2 座净水车间内。

沉淀池停留时间60 min，水平流速16 mm/s，斜板长度为1.2 m，斜板倾角60°，板间间距1 00 mm。

每组沉淀池分配水区、稳流区、沉淀区和出水区。各区池宽相同，长度不同。配水区设有配水花墙，使水流沿宽度均分；稳流区设刮泥机2台；斜板沉淀区上部设悬挂式斜板，下部设4 台直径15 m刮泥机；出水区分设18根集水支槽和1根总槽，水流经出水花墙进入集水支槽，再汇入总槽。所用刮泥机为中心传动式，排泥方式为重力强制排泥。

4.6虹吸滤池

滤池为带表冲虹吸滤池，每组按20万m3/d规模设计，共4组，每座净水车间设2组。每组滤池分为8格，单格滤池面积为148.8 m2。8格滤池采用双排布置，中间为集水渠、出水渠等，两侧为排水系统。

滤池设计滤速7.5 m/h，最大过滤水头2.0 m。

进水采用虹吸管和溢流堰，反冲排水采用虹吸管、排水支槽和排水总槽。

滤料采用双层滤料：石英砂滤料，有效粒径为0.6 mm，厚度600 mm；无烟煤滤料，有效粒径1.2 mm，厚度200 mm。承托层粒径2～20 mm，厚度200 mm。

滤池反冲配水系统采用双层滤砖，反冲水强度为12～15 L/(m2·s)，反冲时间为7 min 。

每格滤池内设有固定式表面冲洗系统，用喷嘴布水，每个喷嘴服务面积为0.32～0.36 m2。表冲水由专用水泵供给，表冲水强度为2.5～3.0 L/(m2·s)，表冲时间为4 min。

4.7表冲洗泵房

表冲洗泵房设于净水车间设备层内，为地面式泵房，每40万m3/d规模设1座，选用2台离心泵，1用1备，单台水泵性能为 Q=1350 m3/h，H=32m，N=160 kW。滤池反冲洗指令控制水泵的开停，水泵为自灌启动。

4.8回收水池

每40万m3/d规模设回收水池1座，分独立2格，按1格滤池1次反冲洗的排水量设计，接纳滤池反冲洗排水，并回收至配水井。

每格池子进水管上设手动蝶阀，池内设2台潜污泵，单台性能为Q=400 m3/h，H=20 m，N=45 kW，并设水位计1台，输出4～20 mA信号控制水泵的开停。

4.9排泥池

每40万m3/d规模设排泥池1座，分为2格，接纳沉淀池排泥水，并通过潜污泵送至厂内沉泥处理系统。

每格池子进水管上设手动蝶阀，池内设2台潜污泵，单台性能为Q=60 m3/h,H=23m，N=11 kW，并设水位计1台，输出4～20 mA信号控制水泵工作：当池中水位升至中水位时，开启第一台水泵；若此时水位开始下降，则抽至低水位时停泵；若水位继续上升，至高水位时开启第二台水泵，抽至低水位时停泵。

4.10清水池

清水池调节容积按设计规模的15%设计，近期分2座，每座容积为6.0万m3。为方便运行，便于清洗，每座分独立共壁的两格。

清水池进水管为 DN 2 000钢管。因滤池与清水池之间留有深度处理场地，且预留了3.0 m水头，为了避免出现清水池低水位时进水管空管，特在清水池进水端设水封堰，堰顶高于进水管顶1.20 m，以保证进水管处于常满管状态。

溢流管为 DN 1 600钢管。溢流堰口设在特制的溢流槽壁上，溢流槽设在清水池

一角，溢流堰口高出清水池最高水位0.05 m。为防老鼠、昆虫等动物进入清水池内，在溢流槽中设有水封，并在溢流管起端管口设有格网。

4.11加药间

加药间按近期规模80万m3/d一次设计，土建一次建成，设备分期安装。

混凝剂主要采用液态碱式氯化铝，最大投加量40 mg/L(按液体商品用量计)，投加药剂浓度10%，贮量按30 d最大用量计。采用固体精制硫酸铝为备用混凝剂，最大投加量30 mg/L(按固体商品用量计)投加药剂浓度10%，贮量按15 d最大用量计。

药剂配制设固体药剂溶解池3个，每池有效容积11.5 m3；药剂稀释池2个，每池有效容积23 m3；混凝剂投配池3个，每池有效容积38 m3；每池均设搅拌机1台，超声波液位计和浓度计各1只。

液体碱式氯化铝储藏池设于室外，地埋式，贮量按30 d最大用量计，总库容1 050 m3，分为独立2格，每格设液下搅拌机1台，超声波液位计和浓度计各1只，液下药剂提升泵各1台。提升泵性能参数为Q=66 m3/h,H=15 m。

设6台混凝剂投加计量泵，4用2备，单台投加能力3600 L/h，工作压力0.35 MPa，投加量由原水流量、药液浓度及SCM控制。

4.12加氯、加氨间

加氯加氨间按近期规模80万m3/d设计，土建一次建成，设备分期安装。主要设计参数为：最大加氯量6.0 mg/L，其中前(中)加氯量4.0 mg/L，后加氯量2.0 mg/L；最大加氨量0.5 mg/L。加氯分前(中)加氯和后加氯两个系统，前加氯和中加氯不同时进行，根据原水水质情况二者只取其一。前加氯点在沉淀池进水管，中加氯点在滤池进水渠，后加氯点在清水池进水管。加氨点也在清水池进水管，在后加氯点之后。

加氯机室内设12台全自动真空加氯机，其中6台为前(中)加氯机，采用流量比例控制，4用2 备，单台投加能力40 kg/h；另6台为后加氯机，采用复合环控制，4用2备，单台投加能力20 kg/h。设液氯蒸发器3台，2用1备，单台能力150 kg/h。氯库内设2组工作氯瓶，1用1备，每组6个吨级氯瓶，每2～3 d更换一次。氯库内贮氯量为15 d，共78只吨级氯瓶。

加氨系统设6台全自动控制加氨机，4用2备，由后加氯投加量信号比例控制，单台投加能力5 .0 kg/h。氨库内设2组工作氨瓶，1用1备，每组6瓶半吨级氨瓶，每6～7 d更换一次。

在氯库、蒸发器室内均设有漏氯自动报警器，并设有通风机若干，还专设有漏氯酸雾处理器一套，设专用吸收地沟至氯库和蒸发器室。当漏氯量达 4.8 mg/m3 时，启动通风机进行扩散处理；当漏氯量达9.6 mg/m3时，自动启动酸雾处理系统进行处理，同时声光报警。

氨库内设漏氨报警器1套、水喷淋系统1套及通风机若干。当漏氨量达30 mg/m3时，开启通风机进行扩散处理；当漏氨量达50 mg/m3时，自动启动水喷淋系统进行处理，同时声光报警。

4.13自用水泵房和水塔

为解决全厂的生产及生活用水，设自用水泵房一座，内设IS型离心泵3台，2用1备，每台泵Q=315 m3/h，H=50 m，N=75 kW 。

为调节高峰水量和稳定水压，在厂内设1座水塔，容积为500 m3，塔高30 m，布

置在厂区西侧辅助车间区台地上。

4.14水质检测

水质检测有在线连续检测和中心化验室化验两套系统。

在线连续检测的项目有：原水流量，浊度，pH，温度和碱度；投药后原水的流动电流；沉后水的pH，浊度和余氯；每格滤池滤后水的pH，浊度；清水池进口的余氯；出厂水总管的pH，浊度和余氯等。上述项目的在线检测仪表基本设置在现场，检测结果引至相应的PC S现场工作站或PLC控制站，并远传至中心控制室。

水厂中心化验室设在水厂综合楼内，配置全套水质化验设备和仪器，由各取样点的取样泵及取样管送至化验室检测仪表。

5水厂工艺设计特点

(1)根据原水水质条件及出厂水质要求，在确定工艺流程、工艺参数、设备配置、仪器仪表等方面，都作了充分考虑。按照安全、可靠、高效、实用、先进的原则，参考类似水厂的设计及运行经验，采用机械混合、竖流式孔室絮凝、斜板沉淀、带表冲虹吸过滤和氯氨消毒的净水工艺流程，并对滤池反冲洗废水进行了回收，还对沉淀池排泥进行了处理。

(2)由于该场地处于湿陷性黄土地区，局部还靠近断裂带，故在水厂总平面设计中采取了一些适用于湿陷性黄土地区的特殊处理措施，如设置管廊；构、建筑物防护范围内设置检漏井、检漏沟；管道穿池壁采用柔性套管等。

(3)由于季节变化，原水水质差异较大，为使絮凝池能适应水质的变化，采用了新颖实用的方式，特设闸板控制超越渠，使水流在池内的停留时间可以20 min，30 min，40 min 3种工况运行，增强了絮凝池的工艺灵活性和水质适应性。

(4)本工程采用的虹吸滤池，由于采用了表面冲洗措施，使单格滤池面积接近150 m2，从而节省了一定的建设投资。

(5)加氯点采用前、中互换的方式，二者只取其一，以适应原水水质的变化情况。