產(chǎn)能復(fù)核在南沙黃閣水廠的應(yīng)用

鄭 巍鄧少敏

（1.廣東粵港供水有限公司，廣東 深圳 518021；2.廣州南沙粵海水務(wù)有限公司，廣東 廣州 511457）

產(chǎn)能復(fù)核在南沙黃閣水廠的應(yīng)用

鄭 巍1鄧少敏2

（1.廣東粵港供水有限公司，廣東 深圳 518021；2.廣州南沙粵海水務(wù)有限公司，廣東 廣州 511457）

水廠處理是從天然原水中去除污染物的過程。產(chǎn)能復(fù)核對(duì)于企業(yè)的生產(chǎn)能力的正確評(píng)估具有極為重要的意義。文章以南沙黃閣水廠為例，通過對(duì)其生產(chǎn)工藝的介紹與分析，對(duì)其產(chǎn)能進(jìn)行了更加科學(xué)合理的評(píng)價(jià)，力求為其未來發(fā)展提供創(chuàng)新的思路。

產(chǎn)能復(fù)核；自來水廠；生產(chǎn)工藝；水廠處理；污染物

1 南沙黃閣水廠概況

廣州南沙粵海水務(wù)有限公司黃閣水廠位于廣州市南沙區(qū)黃閣鎮(zhèn)留東村，為南沙區(qū)主供水廠。黃閣水廠凈水廠遠(yuǎn)期規(guī)劃設(shè)計(jì)制水總規(guī)模為100萬m3/d，一期設(shè)計(jì)制水規(guī)模為40萬m3/d，一期一階段已建成制水規(guī)模為20萬m3/ d，并于2011年1月12日順利投產(chǎn)對(duì)外供水。目前一期擴(kuò)建工程已基本完工，擴(kuò)建完成后黃閣水廠制水規(guī)模將達(dá)40萬m3/d，將確保南沙新區(qū)發(fā)展用水需求。廣州南沙黃閣水廠包括凈水廠、原水輸水管線和取水泵站三部分。凈水廠位于廣州市南沙區(qū)黃閣鎮(zhèn)留東村，總用地面積約303畝。取水泵站位于南沙區(qū)欖核鎮(zhèn)甘崗村沙灣水道頭部，占地面積約36畝。原水取自沙灣水道，原水輸水管線從取水泵站至凈水廠采用兩條直徑1.6m PCCP管，途經(jīng)欖核、東涌二鎮(zhèn)，全長(zhǎng)約21km。

2 水廠處理工藝

水廠處理是從天然原水中去除污染物的過程。它包括物理、化學(xué)和生物過程，以去除這些污染物并產(chǎn)生可以安全使用的水。水廠處理的副產(chǎn)品通常是稱為污水污泥的半固體廢物或漿料，其在適于處置或土地應(yīng)用之前必須進(jìn)行進(jìn)一步處理。水廠處理也可以稱為凈水處理，其也可以應(yīng)用于處理工業(yè)農(nóng)業(yè)廢水。以下是南沙黃閣水廠的處理工藝。

2.1 制水工藝段（常規(guī)＋深度處理）

黃閣水廠凈水工藝起點(diǎn)高，采用常規(guī)處理＋臭氧活性炭處理工藝技術(shù)。由配水井→預(yù)臭氧接觸池→機(jī)械攪拌混合、折板反應(yīng)絮凝平流沉淀池→翻板砂濾池→臭氧接觸池→翻板活性炭濾池→加氯消毒→清水池→送水泵房等主體構(gòu)筑物組成的凈水處理工藝流程。

取水泵站從沙灣水道取水（地表Ⅱ～Ⅲ類水體），經(jīng)21km原水管線（DN1600）輸水到凈水廠。在配水井經(jīng)消能、配水后進(jìn)入預(yù)臭氧接觸池，然后進(jìn)入反應(yīng)沉淀池。反應(yīng)池設(shè)有PAM、PAC、石灰的投加管道，去除水中懸浮物、軟化硬度，調(diào)整堿度。平流沉淀池的水平流速12.40mm/s，采用桁架式泵虹吸泥機(jī)排除沉淀污泥。砂濾池為CTE翻板濾池，一階段共有8格，多層濾料，上層為陶粒，下層石英砂，承托層分為三層。臭氧發(fā)生器通過高壓放電的方式，將高純度的氧氣電擊生成臭氧。臭氧接觸池的臭氧投加采用布?xì)饷蓖都臃绞?，均設(shè)有尾氣破壞裝置。炭濾池為CTE翻板濾池，共設(shè)8格，濾料為柱狀活性炭。

2.2 污水處理工藝

將濾池反沖水、沉淀池排泥水分開處理。直接回收濾池反沖洗水，即由回收泵提升至配水井?；厥账丶胺磻?yīng)沉淀池排泥水進(jìn)入排泥調(diào)節(jié)池，由泵提升至濃縮池。濃縮池上清液通過回收水池提升至配水井。濃縮污泥由泵提升至脫水間機(jī)械脫水形成含水率小于80%脫水污泥外運(yùn)填埋處理。

3 水廠產(chǎn)能分析

3.1 水廠產(chǎn)能現(xiàn)狀

黃閣水廠未擴(kuò)建前的供水能力為20萬m3/d，最高日供水量約21萬m3/d，配套市政供水管網(wǎng)總長(zhǎng)度1200余km，已形成覆蓋原南沙行政區(qū)（3鎮(zhèn)3街）的供水網(wǎng)絡(luò)，供水面積500多km2，服務(wù)人口27萬。

3.2 產(chǎn)能復(fù)核的目的

黃閣水廠一期一階段已投產(chǎn)兩年，設(shè)計(jì)規(guī)模20萬m3/ d，現(xiàn)最高日供水量（19.7萬m3/d）接近水廠設(shè)計(jì)規(guī)模，水廠一期二階段何時(shí)上馬建設(shè)需要有相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)做論證，水廠一期一階段的最大生產(chǎn)能力是水廠一期二階段建設(shè)的決策依據(jù)之一。因此有必要對(duì)水廠進(jìn)行產(chǎn)能試驗(yàn)，按預(yù)定的超負(fù)荷處理水量檢驗(yàn)黃閣水廠主要生產(chǎn)設(shè)備和凈水處理構(gòu)筑物的承受能力，復(fù)核水廠產(chǎn)能，挖掘水廠生產(chǎn)潛力，摸清水廠一期一階段的實(shí)際生產(chǎn)能力，為二階段工程建設(shè)投資決策提供依據(jù)。

3.3 產(chǎn)能復(fù)核的方案

產(chǎn)能復(fù)核的核心就是通過試驗(yàn)獲取現(xiàn)有條件下的最大產(chǎn)能。

3.3.1 試驗(yàn)的原則。（1）確保水廠安全生產(chǎn)，水廠設(shè)備和構(gòu)筑物運(yùn)行穩(wěn)定；（2）確保水廠出廠水水質(zhì)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，向南沙區(qū)安全供水；（3）確保供水管網(wǎng)正常運(yùn)行，管網(wǎng)供水壓力與平時(shí)供水相當(dāng)，水廠出廠壓力不高于0.43MPa。

3.3.2 試驗(yàn)方案基本思路。按照“先分部、后整體”的原則，在水廠整體產(chǎn)能復(fù)核試驗(yàn)之前，分階段測(cè)試各個(gè)凈水構(gòu)筑物及其設(shè)備的運(yùn)行狀況，分別進(jìn)行了建構(gòu)筑物最大過水能力試驗(yàn)、沉淀池超負(fù)荷礬花試驗(yàn)、深度處理活性炭濾池最大過水量試驗(yàn)。

在水廠整體產(chǎn)能復(fù)核試驗(yàn)階段，采用用水高峰期間內(nèi)按最大過水量連續(xù)運(yùn)行，利用清水池儲(chǔ)水，不進(jìn)行外排水；夜間低峰用水，減少取水泵降低清水池水位，根據(jù)取水量調(diào)整砂濾池運(yùn)行個(gè)數(shù)，試驗(yàn)濾池運(yùn)行周期，這樣可以驗(yàn)證整個(gè)工藝過程的制水能力，從而可以確定黃閣水廠一階段的最大供水能力。

3.3.3 試驗(yàn)工藝流程及步驟。水廠的產(chǎn)能復(fù)核主要內(nèi)容分為試驗(yàn)水量確定、產(chǎn)能復(fù)核試驗(yàn)、出廠水壓復(fù)核，受條件限制，水廠需一邊生產(chǎn)一邊復(fù)核產(chǎn)能，故將實(shí)驗(yàn)分為3個(gè)階段實(shí)施：第1階段是試驗(yàn)水量確定，檢驗(yàn)各構(gòu)筑物的最大過水能力，確定產(chǎn)能復(fù)核時(shí)最大過水量；第2階段是檢驗(yàn)在最大過水量時(shí)各工藝水質(zhì)的變化情況，確定水廠實(shí)際的最大制水能力；第3階段是檢驗(yàn)在最大的制水能力下的供水水壓的變化情況。

第1階段的過水量確定：通過調(diào)節(jié)回收水泵及取水泵組搭配測(cè)試凈水構(gòu)筑物過水流量，確認(rèn)產(chǎn)能復(fù)核時(shí)最大過水量，通過查閱設(shè)計(jì)資料，確認(rèn)過水量的最大瓶頸在配水井，試驗(yàn)時(shí)主要檢測(cè)配水井、砂濾池、絮凝池的過水能力，確定最大的試驗(yàn)水量。

第2階段的產(chǎn)能復(fù)核試驗(yàn)：水廠投產(chǎn)運(yùn)行以來原水經(jīng)常規(guī)處理后出廠水符合國(guó)家飲用水標(biāo)準(zhǔn)，因此試驗(yàn)主要復(fù)核常規(guī)處理工藝段產(chǎn)能，復(fù)核在最大產(chǎn)能生產(chǎn)下各工藝段的水質(zhì)變化情況?，F(xiàn)翻板炭濾池正在使用，試驗(yàn)期間不對(duì)其最大處理水量及反沖洗周期進(jìn)行復(fù)核，炭濾池正常過水，并將其中一格炭濾池作為補(bǔ)充回收水池進(jìn)水。

試驗(yàn)的工藝流程為取水泵站→原水輸水管線→配水井及預(yù)臭氧接觸池→混合攪拌池→折板反應(yīng)沉淀池→翻板砂濾池→清水池→送水泵房→市政管網(wǎng)。

根據(jù)現(xiàn)南沙區(qū)供水量，連續(xù)最大過水量產(chǎn)水復(fù)核各個(gè)工藝參數(shù)，利用清水池儲(chǔ)存生產(chǎn)多余的水不外排；調(diào)整取水量關(guān)閉部分砂濾池過水，試驗(yàn)砂濾池反沖洗參數(shù)。關(guān)閉部分沉淀池過水，試驗(yàn)沉淀池的出水的濁度情況。因此復(fù)核試驗(yàn)分成以下2個(gè)階段進(jìn)行：第1階段調(diào)整取水泵組及回收水泵運(yùn)行，使進(jìn)水量達(dá)到最大試驗(yàn)值。最大產(chǎn)能連續(xù)運(yùn)行42小時(shí)，砂濾池反沖洗正常進(jìn)行；第2階段減少取水泵并關(guān)閉回收水泵，試驗(yàn)砂濾池運(yùn)行周期。部分砂濾池始終保持最大過水量連續(xù)運(yùn)行，直至這幾格濾池需進(jìn)行反沖洗，以試驗(yàn)砂濾池運(yùn)行周期參數(shù)。

期間調(diào)整沉淀池進(jìn)水量，使得一組沉淀池始終保持最大過水量連續(xù)運(yùn)行，調(diào)整藥劑的投加。以觀測(cè)沉淀池出水濁度變化情況。

第3階段的水壓試驗(yàn)：通過查閱設(shè)計(jì)資料及結(jié)合前面確定的最大過水量，現(xiàn)泵房3大4小泵組，大泵Q＝5100m3/h，小泵Q＝1250m3/h；按設(shè)計(jì)泵組備用原則，需備用1大1小泵，即最多可同時(shí)運(yùn)行2大3小泵組，則最大流量達(dá)到12550m3/h；按前期生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)的時(shí)變化系數(shù)1.3計(jì)，日平均小時(shí)供水量為9654m3，現(xiàn)有水廠設(shè)施不作任何改造的情況下，日最大供水量為23.2萬m3時(shí)基本達(dá)到送水泵房最大時(shí)供水能力。

4 試驗(yàn)結(jié)果

產(chǎn)能復(fù)核試驗(yàn)于第1日早上10∶30開始，一直到第3日中午12∶00結(jié)束。整個(gè)產(chǎn)能復(fù)核試驗(yàn)分2個(gè)階段：第1階段：從第1日早上10∶30至第2日早上10∶30，連續(xù)進(jìn)行24h，取水1大1小泵組加4臺(tái)回收水泵最大產(chǎn)能試驗(yàn)（制水量10800m3/h），送水泵房按市政管網(wǎng)壓力正常供水，多余自來水廠儲(chǔ)存在1#、2#清水池；第2階段：從第2日早上10∶30至第3日中午12∶00，根據(jù)4座清水池水位調(diào)整取水泵組，按砂濾池每格過水最大量調(diào)整過水砂濾池個(gè)數(shù)，以試驗(yàn)砂濾池濾池運(yùn)行周期，第3日中午12∶00結(jié)束。

表1

根據(jù)上述試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，總結(jié)如下：（1）常規(guī)處理最高日制水量達(dá)到25.71萬m3，基本達(dá)到試驗(yàn)方案要求水量，自用水及管線漏耗按6%計(jì)，即最高日制水量24.3萬m3；（2）試驗(yàn)期間每座沉淀池最大過水量為5400m3/h，絮凝區(qū)排泥每班一次，排泥桁車24小時(shí)運(yùn)行一個(gè)來回，沉淀池出水一直保持在2NTU以內(nèi)，沉淀池運(yùn)行穩(wěn)定；（3）單格砂濾池最大過濾水量1500m3/h，出水濁度一直穩(wěn)定在0.04～0.07NTU，連續(xù)運(yùn)行44h濾池出口閥開度達(dá)到66%，達(dá)到水廠正常48小時(shí)的反沖洗周期要求；（4）過活性炭濾池最大制水量為8855m3/h（即21.2萬m3/d），出水濁度一直穩(wěn)定在0.02～0.04NTU。

綜上所述，黃閣水廠最大制水產(chǎn)能達(dá)到24.3萬m3/d（即10150m3/h），現(xiàn)有水廠設(shè)施不作任何改造的情況下，可滿足日最大供水量為23.2萬m3的供水需求。

5 水廠產(chǎn)能復(fù)核意義

在進(jìn)行產(chǎn)能復(fù)核之前，廣州市南沙區(qū)夏季用水高峰期供水量已超過20萬噸，若不進(jìn)行產(chǎn)能復(fù)核，勢(shì)必?fù)?dān)心超負(fù)荷運(yùn)行帶來安全隱患，同時(shí)也無法確定何時(shí)需擴(kuò)建水廠，通過此次產(chǎn)能復(fù)核，確認(rèn)了黃閣水廠一期一階段產(chǎn)能可保證擴(kuò)建前的用水，有效地保障了廣州市南沙區(qū)的城市供水，同時(shí)根據(jù)產(chǎn)能復(fù)核結(jié)果及南沙區(qū)用水預(yù)測(cè)，確認(rèn)了水廠擴(kuò)建時(shí)間，節(jié)省了大量的財(cái)務(wù)費(fèi)用。

[1]劉峰，蔡紅，劉英．城市污泥農(nóng)用存在的問題與對(duì)策[J]．中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào)，2010，（17）.

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[4]胡佳佳，白向玉，劉漢湖，秦峰，蘇曉麗．國(guó)內(nèi)外城市剩余污泥處置與利用現(xiàn)狀[J]．徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2009，（2）．

（責(zé)任編輯：秦遜玉）

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1009-2374（2017）12-0233-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.12.119

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