密集节地型布置在赣州某水厂扩建工程的设计应用_郑立安.pdf

2023 年第 1 期 11 CITY AND TOWN WATER SUPPLY水处理技术与设备1.工程总体设计1.1 工程规模该水厂一二期规模为 15 万 m3/d，本次扩建规模为 10 万 m3/d，同时按照建成后总规模25 万 m3/d 的常规处理工艺配套相应的污泥处理设施。1.2 工程目标出厂水质目标：优于生活饮用水卫生标准和城市供水水质标淮的要求，出厂水浑浊度不得超 0.5NTU。排泥水处理目标：达到污水综合排放标准级标准，污泥脱水后含水率不大于70%。1.3 厂址用地本工程新扩厂址位于 一二期厂址北侧，共新增永久征地约 62.78 亩。1.4 工艺选择1.4.1 水处理工艺原水取自章江，根据建设单位对原水的检测报告及分析，原水基本稳定符合地表水环境质量标准（GB383 8-2002）类水的规定，且绝大部分指标可达类水体水质标准，是较为优质的饮用水水源。结合一二期净水处理的运行实践经验，原水拟采用强化常规净水工艺即可达到出水标准要求，即通过强化混凝和过滤手段提高絮凝和过滤效果，同时考虑预处理及应急处理措施。主要构筑物选型如表 1，工艺流程如图 1。表 1主要构筑物选型表工艺混合絮凝沉淀过滤消毒构筑物型式多级管式混合器折板絮凝池平流沉淀池V 型滤池次氯酸钠接触消毒图 1制水工艺流程图1.5 泥处理工艺污泥采用重力浓缩、机械脱水方式，脱水污泥外运以综合利用作为最终的处置方案。密集节地型布置在赣州某水厂扩建工程的设计应用郑立安（中国市政工程中南设计研究总院有限公司，湖北武汉 430010）摘要：以赣州某水厂扩建工程为实例，面对不规整、面积有限的建设用地，为提高土地利用率，满足处理工艺需求，采取了絮凝沉淀池、清水池叠建，排泥水与反冲洗废水分开处理以减少浓缩池占地面积，在浓缩池上部增设斜管等措施。可供类似新建、扩建工程设计参考。关键词：水厂；密集型；节地；叠层池；斜管浓缩池DOI:10.14143/ki.czgs.2023.01.0312023 年第 1 期 12 CITY AND TOWN WATER SUPPLY水处理技术与设备2.密集型节地平面布置方案2.1 场地分析一二期厂址位于两条市政道路交叉口西南侧，本次工程征地位于一二期厂址北侧，被市政道路分割为南北两侧。其中北侧约 37.9亩，南侧约 24.88 亩。图 2场地分析本期工程净水处理规模为 10 万 m3/d，同时按照建成后总规模 25 万 m3/d 的常规处理工艺配套相应的污泥处理设施。根据城市给水工程项目建设标准附表 7，本项目建设规模属类，根据指标核算用地面积为 65.688.1亩。而本次征地面积仅为 62.78 亩，考虑到规划退让要求，且场地被市政道路分割，两侧均有三角地块，土地利用率低，用地面积非常紧张，因此应充分考虑节地的需要，且构筑物的布置要在满足水厂投产后日常运行管理维护方便、交通组织顺畅的前提下应尽量紧凑。2.2 平面布置本工程为扩建工程，还涉及两处新征用地，总体平面布置既要考虑新建流程与现状流程的合理衔接，又要考虑两处地块的合理利用，根据确定的净水流程和污泥处理流程，结合两处用地的位置、形状及高程等特征，本工程平面布置考虑如下图所示：图 3厂区平面布置图本次工程分为南、北两侧厂区，其中北侧布置 10 万 m3/d 常规处理工艺及预留 25 万m3/d 深度处理用地，南侧布置 25 万 m3/d 污泥处理和综合管理房。北侧地块为全部新建厂区，本地块北边布置叠层池、V 型滤池及冲洗泵房，南边布置二级泵房、排水排泥池、综合加药间。本地块布置同时考虑了将来深度处理进出水管位的合理预留以及在地块东南角的水厂发展用地预留。南侧地块为现状厂区的扩建区域，为便于大车运输及尽量减少对周边环境的影响，污泥处理设施布置在地块东南角，最大化利用三角地块。综合管理房内设收费中心，收费中心对外营业，水厂外人员进出厂区对水厂日常运行管理带来不便，给供水安全也带来隐患。因此将综合管理房靠近西侧布置，便于与生产区域隔开。因厂区被市政道路分割，为避免相关辅助设施的重复建设，并方便两个厂区在生产上的联络，设置南北厂区管线联络通道，位于市政道路下。3.密集型节地工艺设计3.1 叠沉池絮凝沉淀池与清水池为净水处理中体量2023 年第 1 期 13 CITY AND TOWN WATER SUPPLY水处理技术与设备最大的两个构筑物，絮凝沉淀池、清水池两个构筑物占地约为采用常规处理的净水厂总占地的 40%1。本次采用絮凝沉淀池与清水池叠建的方案，厂区纵向空间得到最大限度地利用。本项目地形高差较大，叠建方案有利于厂区平面布置，使厂区布置更加合理、美观，流程更加顺畅，同时可节省用地，以便预留今后预处理和深度处理用地。叠沉池上层为折板絮凝平流沉淀池，单座规模为5万m3/d，下层为清水池，共设置2座。2 座叠沉池示意图如下所示：图 4叠沉池上层平面图、下层平面图、剖面图单座叠沉池主要设计参数如下：设计流量：q=0.607m3/s（自用水系数 5%）3.1.1 絮凝段每座池分 6 格并联运行，折板反应池共分为间距不同的3段相对折板。每格宽度2.6m，起始段水深 4.1m。折板宽度 b=500mm，夹角120。絮凝时间：T=18.48min；有效水深：H=3.74.1m；G 值（三段）：85.6 s-1、54.5 s-1、22.76 s-1；GT 值：5.70104。3.1.2 沉淀段宽 度 与 絮 凝 池 同 宽 B=16.85m，取L=70m，有效水深 h 3.7m，停留时间 1.97h，水平流速 10mm/s。长：宽=4.15（4 满足要求）；长：深=18.9（10 满足要求）；表面负荷 44.5m3/（m2 d）；在沉淀池出水段设置了多根指形集水槽，尽可能降低溢流率2，指型出水槽单宽溢流率150m3/（m d）。3.1.3 清水池清水池叠建于絮凝沉淀池的下方，平面尺寸与絮凝沉淀池相同，单组 86.0417.55m，有效水深 4.0m，有效容积 5590m3（单座），2座清水池有效容积占制水规模 11.2%。3.2 斜管浓缩池水厂沉淀池排泥水的悬浮杂质含固率一般为 0.2%1.0%，高出滤池冲洗废水的含固率二、三十倍，滤池反冲洗废水量很大，本次絮凝沉淀池排泥水与滤池反冲洗废水考虑采用分别处理工艺。与一二期合并处理工艺相比，极大地减少了浓缩池的基建投资及占地。考虑到一二期废水管网（含沉淀池排泥水、滤池冲洗废水）已经成形，排水池建成时间不久，运行良好，本设计本着减少工程实施难度、节约投资、废水处理外排稳定达标的目的，拟尽量维持现状废水收集系统，即充分利用现状废水管网和排水池，对排水池内排水泵及其管路进行设计复核，并进行必要的改造。2023 年第 1 期 14 CITY AND TOWN WATER SUPPLY水处理技术与设备因此本次扩建的絮凝沉淀池排泥水与一二期的排泥水、反冲洗废水合并处理。而一二期采用沉淀池排泥水和滤池反冲洗废水按合并处理工艺，致使拟建的浓缩池占地面积较大，因此浓缩池的池型选择尤为关键，在设计中拟考虑在浓缩池上部泥水分离区设置斜管，可使浓缩池的有效面积大大增加，将大大提高浓缩池的固体通量负荷和水力负荷，既能保证浓缩效果，又能使泥水有效分离。斜管浓缩池设置 1 座，分为 2 格，可独立运行。污泥浓缩池前设置有混合搅拌池，经混合搅拌后依次进入污泥浓缩池的自然沉淀区，斜板沉淀区和上清液集水区。污泥浓缩池平面尺寸为 29.819.25m，有效水深 7.40m。浓缩池下部设置中心传动刮泥机，刮泥机直径为14.0m。平面、剖面示意图如下：图 5斜管浓缩池示意图主要设计参数如下：本水厂原水为章江水，根据水质检测报告，原水浊度随季节性变化较大。本设计进水平均浊度按 74.5NTU 考虑。总规模为 25 万 m3/d。污泥处理工程中的干泥量确定是决定工程规模的重要依据，根据室外给水设计标准（GB 50013-2018）中的计算公式3，计算干泥量为 22t/d。斜管浓缩池设计进泥含固率 0.2%，出泥含固率 3%。浓缩池斜管区空池上升流速为0.42mm/s，斜管区空池污泥设计负荷为 3.03kg干泥/（m2h）。4.结语通过将大体量的絮凝沉淀池、清水池叠建，排泥水与反冲洗废水分开处理以减少浓缩池占地面积，在浓缩池上部增设斜管提高固体通量负荷和水力负荷，大大提高了土地利用率。叠层池节省用地约 3020m2，污泥浓缩池节省用地约 648m2。两池合计节省用地3668m2，占本次工程红线面积的 8%，占构筑物、建筑物占地面积总和的 37.5%。可为其他类似新建、扩建水厂提供经验参考。参考文献：1 汪健，王雷钧，张少国，等.给水厂叠合式反应沉淀清水池工艺设计 J.中国给水排水，2017，33（12）：56582 上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司，给水排水设计手册（第三册）.城镇给水（第三版）M.北京：中国建筑工业出版社，2016，P5283GB 50013-2018 室外给水设计标准 S作者通联：