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苏州白洋湾水厂升级改造技术分析与实施

孙建海
摘要：为满足新的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006），我国部分较发达地区的净水厂已率先进行升级改造。本文通过苏州白洋湾水厂改造工程设计施工实例，结合当前国内外净水技术发展的趋势，谈了笔者自己的一些体会。
关键词：升级改造；供水工程
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：F407.9：A
前言
1949年，我国仅有72个城市建有公共供水设施。新中国成立后，供水事业得到迅速普及，建成了一大批城市净水厂。由于建设年代的不同，各水厂的净水工艺和技术水平差异很大。就净水厂处理工艺而言，我国绝大多数水厂采用的是以混凝沉淀、过滤、消毒为主的常规处理工艺，在新形势下已不堪重负，难以解决面临的诸多水质问题：致病微生物问题、藻类及藻毒素问题、浊度、消毒副产物问题、出水水质不稳定等等水质安全挑战。另一方面，随着我国经济的快速发展，人们对生活质量的要求也与日俱增。城市供水是关系社会进步和人民生活的重要基础产业，保持供水能力的适度超前，提高供水水质，将极大改善居民的生活水平和城市环境。
我国近年来加大了供水工程的建设投入，净水厂数量逐年增加，为改善供水环境发挥了重要作用。然而，受原水水质恶化和新水质标准的提高等的影响，许多前期建造的城镇净水厂去除效率较低，无法达到新的排放标准要求（饮用水卫生要求）。在此形势下，自来水公司在增加供水区域内供水量的同时，通过必要的技术改造与升级，提高供水水质以及增强供水系统的安全可靠性是目前和将来的主要任务。
项目概况
白洋湾水厂建成于上世纪九十年代，设计规模30万m3/d，分为一期、二期两条独立运行的生产线。水源取自太湖金墅，由DN1200和DN1400原水输水管输送至水厂。一期工程净水工艺为机械加速澄清池、普通快滤池，二期工程净水工艺为平流式沉淀池（下叠清水池）、普通快滤池。白洋湾水厂也是目前苏州水司下辖的三座水厂中唯一没有实施深度处理和排泥水处理系统建设的水厂。
白洋湾水厂改造前的出水水质基本符合国家标准，对照《生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）》，由于原水水质存在一定的有机污染，现有净水工艺能力有限，水厂现状感官指标和有机污染指标与标准值存在较大差距，主要表现为色度、CODMn和NH3·N（下标后文统一修改）等。此外，水厂排泥水也未能得到有效处置，对水体环境产生一定的污染。
水厂现状及存在问题
（1）澄清、沉淀池
白洋湾水厂二期工程建有2座机械絮凝平流式沉淀池，单座处理规模7.5万m3/d，下叠清水池10000m3，于1995年投入运行。
机械絮凝部分采用卧式机械搅拌，经配水花墙后进入平流沉淀池，沉淀池末端为气浮池。机械絮凝停留时间22min，沉淀池水平流速12.5mm/s，停留时间约120min（2.0h），目前气浮池停役。由于使用年限较长，2005年对机械搅拌器进行了设备维修和更换工作。
（2）快滤池
一期、二期工程快滤池同为普通快滤池，结构型式相同，单座处理规模15.0万m3/d，共12格，滤格双排布置，下叠接触池4000m3（上标后文统一修改）。一期滤池于1989年投入运行，二期滤池建成于1995年，一、二期滤池中间为冲洗水塔。2005年水厂对一期快滤池的反冲洗管、滤床颗粒级配及厚度进行了调整。
（3）清水池
一期工程建有2座清水池，单座容积7500m3；二期清水池叠于沉淀池下，单座容积10000m3；因此水厂清水池总容积35000m3，调节容量为11.7%。
（4）吸水井及二级泵房
吸水井设有高位低位2座吸水井，二级泵房内共设有7台水泵，其中4台大泵，单台流量3600m3/h，水泵扬程约45m，功率630kW；2台中泵，流量3250m3/h，水泵扬程约45m，功率450kW；1台小泵，单台流量1800m3/h，水泵扬程约45m，功率315kW。平时一大二中3台水泵联合运行，最不利时二大一中一小4台水泵联合运行，可以满足清水管网的要求。
净水厂常规工艺升级改造技术综述
本项目推荐采用臭氧活性炭+紫外线组合工艺。膜工艺对于浊度去除具有较好的保证率，在去除水体中的细菌、病毒、致病微生物及藻类等方面具有一定的技术优势，出厂水的微生物安全性高，但对有机物、嗅味等指标的去除能力有限，单独以超滤膜作为深度处理工艺无法解决原水的水质问题，应用中必须与活性炭联用，才能满足出水水质要求。
白洋湾水厂升级改造的实施
（1）全面规划，有的放矢
工程范围：根据水处理工艺流程及现有场地的条件，对常规工艺处理构筑物进行改造，新建预处理、深度处理和排泥水处理工艺。水质目标：出厂水水质除符合国家《生活饮用水卫生标准》(GB5749－2006)的要求外，部分指标要求进一步控制，其中浊度0.2NTU，CODMn2mg/L，色度3度，嗅阈值4（未加氯消毒前）。沉淀池排泥水进行达标处理，全面达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）的二级标准。
（2）确定合理的处理工艺
要确定水厂净水工艺的改造方案，关键是如何将各种处理技术进行合理的组合，特别要根据当地原水条件和要求的水质目标。最好的办法是进行多个不同工艺流程的并行比较，分析各处理单元的效果，通过技术经济比较，从中选择最合适的工艺流程组合。
（3）对原有设施进行科学评价，充分发挥原有构筑物能力
苏州白洋湾水厂经综合评估后，决定吸水井及二级泵房为现有设施改造，设计规模 30万m /d，包括：高位吸水井改为低位进水，泵房巡视平台改造，以及水泵出水改为单泵计量等。水泵出水改单泵计量可通过关闭出水总管联络阀后，再一半一半改造。加氯间为现有设施改造，设计规模为 30万m /d。改造内容为拆除部分现有设施，增设助凝、助滤剂投加装置，混凝剂投加系统改建。混凝剂采用硫酸铝溶液，最大加注量为 35mg/L，加注点 4个，设在前混合池中。
（4）合理安排施工步骤，将对生产影响降到最小
改建的主要步骤如下：
a、现有排水泵房出水管道改线，拆除厂区东南侧苗圃及堆管场，在苗圃空出的场地建设新的综合楼及食堂；
b、一期机械加速澄清池进水管道、清水池出水管道、一期滤池反冲洗、排水等管道封堵；
c、在新建 15万m /d处理设施建成投运后，停役原二期生产设施，对沉淀池进行改造，拆除滤池并新建后臭氧接触池及炭滤池，拆除现有冲洗泵房并续建南侧 6格砂滤池；
d、对现有加氯间、加矾间、二级泵房、排水泵房的改造在上述第c、d阶段的合适时间实施，并注意不影响正常的生产运行。
结束语
我国江苏南部地区经济发展速度较快，随着新的《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）的实施和严格执行，该地区很多城镇已率先进入净水厂的升级和改造。可以预见，随着我国城市化建设的逐步推进，部分净水厂年久失修，漏损严重等主客观因素，中国的城镇供水事业将迎来又一个“春天”。苏州白洋湾水厂改造案例，可为我国其它地区净水厂的升级改造提供技术支持和经验指导。
参考文献：
【1】沈裘昌，净水厂升级改造，城市道桥与防洪，2008
【2】苏州市自来水公司，《苏州白洋湾水厂及相城水厂的水质化验报告》（内部资料一般不作参考文献。）
【3】凯发投资咨询管理服务（天津）有限公司，《饮用水膜技术应用的可行性研究技术总结》（内部资料一般不作参考文献。）
【4】蔡报祥，苏州市白洋湾水厂改造工程技术研究，全国给水排水技术信息网2009年年会论文集，2009年
【5】张玉先，张晓健，给水工程，北京：中国建筑工业出版社，2011

-全文完-