常熟市第三水厂工程介绍

钱雪明
（常熟市自来水公司，江苏常熟215516）

　　摘要：介绍了常熟市第三水厂的工程情况，特别是在工艺方案优化 、设备配置国产化及自控等方面的独到之处。
　　关键词：净水工艺；设备配置；夹砂玻璃钢管
　　中图分类号：TU991.35
　　文献标识码：C
　　文章编号： 1000-4602(2001)01-0046-03

　 常熟市第三水厂供水总规模为40×104 m³/d，占地近12 hm²，一期工程规模20×10 4 m³/d，一期实用面积7.35 hm²，概算总投资3.31亿元人民币。建成后主要供应常熟城 区及沿线十多个乡镇用水，受益人口50多万。工程于1997年12月建成投产，实际投入资金2. 5亿元，节约工程投资约0.8亿元。投产一年多来运行情况良好，各项指标均达到或优于设计 要求，水质稳定。该工程在工艺方案优化、设备配置国产化及自控等方面有其独到之处。

　　1 取水口及取水泵站

　　取水口及自流管按40×104 m³/d的规模设计，另按50%超负荷的条件复核(断管时也能满 足要求)。取水口采用两个带格栅的喇叭口，过栅流速为0.3 m/s，喇叭口直径2.4 m， 顶标高为-9.04 m(黄海高程)，位于百年一遇最枯水位下7.5 m。自流管为两根DN 1600的钢管，长1130 m，设计流速为1.26 m/s，一期使用一根，另一根关闭。
取水泵房土建按40×104 m³/d规模一次建成，设备按20×104 m3/d布置，一期泵房 内设三台32SA—19N水泵，每台额定流量4 583 m³/h，扬程230 kPa (23 m)，电机功 率400kW。泵房平面尺寸为47.20 m×12.48 m，泵房前设吸水井，其尺寸为38.4 m×15.7 m，深17.6 m。 因长江潮位影响，吸水井内水位变化很大，因此水泵采用液粘调速，并通过PLC实现定流量 变扬程自动控制。

　　2 输水管

　　自取水泵站至净水厂的一期工程采用一根DN1400的输水管，管材选用离心 式夹砂玻璃钢管，压力等级为588kPa (6 kg/cm²)，刚度为5 000 N/m²，全 长3.7 km(江堤上及穿越道路处用钢管)。管内设计流速为1.165 m/s，水力坡降为0.19% ，另按断管时70%的超负荷水力条件复核。

　　3 净水厂

　　净水厂工艺流程见图1。

图1水厂工艺流程图

　　3.1 混合絮凝
　　一期工程设二座絮凝池，每池进水管上设置DN800的管式静态混合器二个，混凝剂投加 点设在混合器上游，药液管伸入混合器(1/3)d处，这既可提高混合效果，又可避免管口 的腐蚀。
　　絮凝采用机械絮凝池，每座按10×104 m3/d规模建设。停留时间20 min，内设两套水平 轴式絮凝搅拌器，呈对称布置，每套设四档转速，能量投入为G＝80～15 s-1， 池宽×长为16.65 m×23.1 m，水深4.5 m。
　　3.2 平流沉淀池
　　平流沉淀池与絮凝池合建，共设二座，每座按10×104 m3/d规模建设。停留时间为1.9 h，水平流速为20 mm/s，池宽23.1 m，中间设导流墙，长为139.05 m，水深3 m，穿孔配 水 墙过孔流速0.1 m/s，出水指形槽每条长12 m，表面负荷500 m³/(m²·d)，每座沉 淀池采用一套桥式虹吸吸泥机。
　　3.3 V型滤池
　　在可行性研究和初步设计阶段，曾对滤池究竟采用普通快滤池还是气水反冲洗V型滤池有过 争论，争论的焦点是造价问题，最后决定采用V型滤池，并全部采用国产设备。经过对国产 设备的优化组合，不仅满足了滤池的控制要求，而且大大降低了工程造价。
一期设V型滤池一座，设计规模20×104 m3/d，分12格，单池有效面积为13.50 m×6.76 m，两边对称布置，中间为管廊。设计滤速为8 m/h，有效水深3.35 m，滤层采用单层均质 滤料，石英砂层厚度为1.2 m，d10＝0.95 mm，K80≤1.40； 支承层粗砂粒径为2.0 mm，厚度为0.05 m；采用长柄滤头小阻力配水系统，每个滤 头缝隙的面积为2.52 cm²，52.8 个/m²，开孔率为1.33%。
　　反冲洗设计周期为48 h，分为气冲洗、气水混合冲洗、单水漂洗三个阶段。第一阶段：气 冲 强度为55 m3/(m2·h)，历时3 min；第二阶段：气冲强度为55 m3/(m2·h)，水冲 强度为1 055 m3/(m2·h)，历时3 min；第三阶段：水冲强度为1 755 m3/(m2·h) ，历时5 min，扫洗水强度为855 m3/(m2·h)。
　　在滤池工艺及设备配置上有三个特点：
　　①设备合理组合。阀门控制采用引进欧洲“rotork”技术的电动执行机构，该机构的机械 部分按“rotork”标准生产，控制集成块及电气元件采用进口产品，它集成了常规电气的接 触器、热继电器、限位开关等元件，省去了常规电气控制回路，减少了故障点，还兼有远控 、就地及手动功能，密封性好，防护等级为IP68，输出信号及控制功能完全符合自控的要求。选用RF250型罗茨鼓风机，风量1640 L/s，风压49 kPa (0.5 kg/cm2)；冲洗水泵型 号为300S—12，流量220 L/s，扬程120kPa (12 m)。
　　②阀门设计合理。V型滤池运行的水头很低，为减小阀门启闭力矩，使控制灵活可靠 ，便在阀门设计上作了改进，结构上按245 kPa (2.5 kg/cm2)设计制造，阀门轻巧了，在选择电动执行机构上也有了更大的余地。
　　③用直动式滤前水位恒定器替代出水调节阀。V型滤池要求每组多格滤池水位始终 保持平衡，为达到这一要求，以往多采用全套进口气动阀门系统进行控制，现根据运行的实际需要，采用直动式滤前水位恒定器控制，能将水位控制在±2cm之内，可满足运行要求，省去一整套气动蝶阀和空压机设备。
　　3.4 加氯接触池与清水池
　　加氯接触池与清水池合建，一期设二座，每座容积5000 m³，其中接触池容积为1000 m ³，清水池为4 000 m³，接触池内设置竖向导流墙以保证水流不发生短路。池子平面尺 寸为59.80 m×23.70 m，池高4.3 m。
　　3.5 二级泵房及吸水井
　　二级泵房及吸水井土建按40×104 m³/d规模一次建成，设备按20×104 m³/d规模配置。
　　泵房内近期设28SA—9J水泵三台，单台流量为3 852 m3/h，扬程为410 kPa (41m)， 电机功率560 kW；16SA—9J水泵三台，单台流量1 070 m3/h，扬程400 kPa (40 m)， 电机功率200 kW；考虑到清水输水管距离较长和水厂季节性供水量变化大的因素，其中二台 28SA—9J采用液粘调速装置以使水泵处于高效运行范围，另预留一台泵基，远期通过增设一台水泵和改造三台水泵达到最终规模。泵房平面尺寸48 m×12.5 m，吸水井平面尺寸为31.1 m×9. 0 m，分成两格，井深6.7 m。
　　3.6 加氯、加氨
　　加氯、加氨车间合建，一期土建按40×104 m³/d规模建设，设备按20×104 m³/d规 模配置。对滤后水设前加氯，按2.5 mg/L考虑，在二级泵房吸水井内设后加氯和加氨，都按 1 mg/L考虑。一期仅配备加氯设备，选用美国加氯机两台，型号为 70C4400 (2.5 kg/h)，通过PLC实现复合环自动控制。
　　3.7 加矾
　　加矾车间一期土建按40×104 m3/d规模一次建成，设备按20×104 m³/d规模配置。 最大加注量按40 mg/L(浓度为10%)考虑，一期设三台(二用一备)计量泵(0～2 000 L/h)、一 台游动电流检测仪，通过PLC实现“多参数复合环”控制。车间内设溶解池和储存池各两座 及提升泵两台，矾库面积按平均加注率(30 mg/L)的15 d存量考虑，平面尺寸为54 m×21 m 。
　　3.8 回用水池及污水池
　　采用回用水池与污水池合建，回用水池容积为1000 m³，污水池容积460 m³。回用水池 用于收集滤池反冲洗水，污水池用于收集沉淀池污泥。回用水池分成两格，一期先设两台水泵(一用一备)，另预留两台泵位，回用水量按400m³/h考虑；污水池设两台潜水排污泵(一用一备)，每台流量为1200 m³/h，扬程180 kPa (18m)，接入DN6 00的排泥管输送到指定排放点。

　　4 清水输水管

　　一期分别向城区和沿江开发区敷设两根输水管。向城区输水的DN1200玻璃钢管一根，长度为14 km；向沿江开发区输水的DN800玻璃钢管一根，长度为8 km，均采用缠绕式 夹砂 玻璃钢管，压力等级588 kPa (6 kg/cm²)，刚度3.75kPa(3750 N/m²)(过路及外露部分采用钢管)。两根管道均按断管时70%超负荷水力条件复核。

　　5 水厂监控系统

　　水厂监控系统硬件环境由检测仪表、监控计算机和电气执行设备三部分组成，其构成原理框图如图2。

图2监控系统构成原理框图

　　PLC采用Modicon Quantum,IPC采用研华工控机，它们之间构成MB+网，通讯速率为1M波特率。中心控制室下设取水泵站、加矾、加氯、V型滤池、二级泵房等五个子站。中控室记录所 有设备运行数据、实时曲线，可以对各个子站进行远程控制，也可以在中控室监 视下由 PLC子站对设备进行自动和半自动控制，并可对故障进行保护和分级报警。
　　除上述具共性的功能外，各子站还具有下述不同功能：
　　①取水泵站子站与净水厂之间采用无线通讯方式，中心控制室可以对进水泵站远程控制。 泵机采用液粘调速泵，由PLC根据长江水位和清水池水位数据实现恒流量、变扬程自动控制 。
　　②加矾子站由PLC根据原水的流量、浊度、pH值、SCD流动电流、沉淀池出水浊度等参数实现“多参数复合环”控制，并具有自动、半自动、手动三种控制方式。
　　③加氯子站由PLC根据流量配比自动控制前加氯，同时根据出厂水流量和余氯值实现“复合环”后加氯自动控制。
　　④V型滤池子站由PLC根据水头损失或冲洗周期实现滤池反冲洗及运行的自动控制，通过对反冲洗过程中各类阀门故障分级别控制，自动判断冲洗是否进行，从而保证反冲洗在正常情 况下进行。
　　⑤二级泵房子站由PLC通过液粘调速实现定扬程、变流量控制，并完成高、低压配电参数 监测和故障报警。

　　6 两点体会

　　①通过对国产设备的优化组合，提高设备控制性能，能满足V型滤池等较复杂水处理工 艺的控制要求，这有益的尝试不仅能大幅度降低工程造价，而且能促进国内相关设备 制造技术的发展。
　　②首次采用长距离大口径玻璃钢管(DN1 200离心式夹砂管2.5 km，DN1 20 0缠绕式夹砂管14 km，DN800缠绕式夹砂管8 km)的实践证明，这是一种很好的管材，具有许多优点：a.耐腐蚀，不需要另外防腐，使用寿命长；b.摩阻小，同样管径可节约运行费用；c.重量轻、接口简单、安装试压方便、施工周期短；d.综合造价低于钢管。

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收稿日期：2000-09-23