以翻板滤池为核心的宾阳县城市供水（一期）工程给水厂全流程工艺设计

以翻板滤池为核心的宾阳县城市供水（一期）工程给水厂全流程工艺设计
发布时间：2021-09-08T02:29:23.660Z 来源：《新型城镇化》2021年13期作者：曾远
[导读] 清平水库原水在枯水期原水水质比较清澈，但在雨季来水时相对混浊。

广西城乡规划设计院广西南宁 530022
提要：由于宾阳县城超采地下水，造成地下水下降，为彻底解决宾阳县城供水乱象问题，2013 年宾阳县城市供水（一期）工程开展设计工作。

项目取水水源为清平水库水，一期新建 4.0× 万 m3/d 净水厂一座，首期采用絮凝、沉淀、过滤等常规处理的全流程工艺：清平水库原水→网格絮凝池→平流沉淀池→翻板滤池→ ClO2 消毒→清水池→二泵房→管网（用户）。

远期视原水水质及水质需求，适时增加
“后臭氧+ 活性炭滤池” 工艺，形成全流程净水工艺。

关键词：全流程净水工艺；净水厂；翻板滤池；常规处理
1. 项目概况
由于历史原因，2013 年前宾阳县城所有供水企业、自备水源全部采用地下水，地下水开采量已超过城区内地下水允许开采量。

经观测， 2001 年 5 月地下水位比 2000 年同期下降 0.3 ～ 0.5m。

地下取水设施无序、老化，各取水点分布在农田或者居住区内，水源易受污染供水水质得不到保障，为彻底解决宾阳县城供水乱象问题，宾阳县政府2013 年立项确定建设具有一座现代化气息的地表水为水源的净水厂，显得尤为必要，同年宾阳县城市供水（一期）工程开展设计工作。

项目取水水源为清平水库水，根据源水水质检测资料，清平水库水质良好，基本达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）II 类标准，清平水库原水在枯水期原水水质比较清澈，但在雨季来水时相对混浊。

宾阳县城市供水（一期）工程项目包括取水及原水管道工程、净水厂工程、清水输水管道工程、增压泵站工程和向主城区供水管道工程，拟分三期进行建设。

项目整体建成后，将改变宾阳县城现有的主要依靠地下水单一水源供水的历史，形成“两源并举，多点互补”的供水系统保障新格局，极大地提高城市供水的安全性和可靠性，积极助力平安、和谐、魅力的宾阳县城建设。

2净水厂全流程工艺设计
2.1设计方案
根据原水水质化验报告及供水水质的要求，考虑厂区现状用地较平坦，参照广西已建成的、相同规模的净水厂所采用的处理工艺，本工程首期采用絮凝、沉淀、过滤等常规处理的全流程工艺：
清平水库原水→网格絮凝池→平流沉淀池→翻板滤池→ ClO2 消毒
→清水池→二泵房→管网（用户）。

同时，在厂区南面及翻板滤池、清水池旁预留用地，视原水水质变化情况，远期适时增加“后臭氧 + 活性炭滤池”工艺，形成全流程净水工艺。

2.1.1网格絮凝、平流沉淀池
设计采用絮凝池与沉淀池合建形式，絮凝池采用网格絮凝池，设计絮凝时间 t=17.40min，平均竖井流速 v=0.11m/s。

沉淀池停留时间取 1.5h，水平流速取 15.0mm/s，有效水深取 3.4m。

由于沉淀池较为狭长，为便于与絮凝池合建和场地布置，设计沉淀池按转折式布置，絮凝池出水从一端进入，到沉淀池中部转折往回流动，到与絮凝池交接处进入集水槽，集水总槽汇集的沉淀水由
DN700mm 钢管引至翻板滤池进行过滤。

沉淀池设单轨式水下刮泥机排泥，排泥机跨度 5.3m。

沉淀池排出的污泥经由 d500mm 砼排泥总管排至排泥池。

2.1.2翻板滤池
翻板滤池采用叠合式水处理构筑物，上层为中控室、空压机设备房，中层为翻板滤池、管廊间及鼓风机房，底层为清水池和反冲洗泵房。

翻板滤池设计过滤速度 7.93m3/m2 h，设计强制滤速 10.57m3/ m2 h，总有效过滤面积 220.8m2，滤池共 4 格，平面尺寸为：L×B ＝38.9m×17.0m，单池有效面积 55.20m2（9.2×6.0 ＝ 55.20）。

翻板滤池承托层厚度为 450mm，级配：2mm-25mm（其中2—4mm 卵石，150mm；4—8mm 卵石，100mm；8—16mm 卵石，
100mm；16—25mm 卵石，100mm）。

滤料层为双层滤料，上层为无烟煤下层为石英砂，其中：0.8—1.8mm 无烟煤，600mm；0.8—1.2mm 石英砂，700mm。

翻板滤池配水配气系统采用 U 型管，其配水系统属于中小阻力系统，配气系统为大阻力系统。

滤池反冲洗控制方式 :1）定时反冲（反冲周期 36—48 小时）；2）水头损失控制（水头损失达到 2.1m）；3）滤池出水浊度控制（出水
浊度超过 1NTU）先达到者优先；翻板滤池采用 U 型管配水配气系统，一般采用三个阶段配水配气，反冲洗强度及反冲洗时间如下：1）单气冲：气冲强度：15-17L/s.m2, 本设计 15L/s.m2；2）气水混冲：气冲强度：15L/s.m2, 水冲洗强度 4L/s.m2；3）单水冲：水冲强度：13-15L/s.m2,本工程取用 15L/s.m2。

4）单气冲时，冲洗时间 4min；气水混冲及单水冲时间由液位而定。

2.1.3其它处理构筑物
清水池：清水池尺寸为 L×B×H=30.0×41.8×4.8m，共分 2 格，有效水深 4.50m。

超高取 0.3m，池深 5.0m，有效容积 6345m3，占设计日供水量的 10.6%。

清水池放空利用地形高差自流排至厂区排水管，内设水位传示仪，水位信号在值班室反应，水位到达最低水位报警。

二级泵房：为半地下式泵房，泵房与高低压配电室合建，二泵房前设置吸水井。

地下埋深 4.2m。

二级泵房水泵流量 529-720-893m3/h，扬程 0.55-0.49-0.42MPa。

加药消毒间：由加二氧化氯间、加絮凝剂药剂间组成。

絮凝剂采用聚合氯化铝（PAC），投加量 20mg/L。

设计采用湿式投加。

消毒剂采用二氧化氯，设计投加量按1~2mg/L 考虑，设置两台二氧化氯发生器，一用一备，每台有效氯产量为 3000g/h, 功率 1.5kw。

泥水处理系统：包括排水池、排泥池、污泥浓缩池、污泥储存池、污泥脱水间。

排水池与排泥池合建，排水池用于滤池反冲排水调节，排泥池用于接纳絮凝沉淀池排泥和脱水间的排水，总有效容积500m3。

设置直径 10m、池深 4.8m 的圆形池污泥浓缩池二座。

污泥干重3.23t/d，设计污泥固体负荷 17.0kg/m2 d，液面负荷 0.2m3/m2 h，重力排泥至污泥储池，上清液重力自流排至排水池。

污泥脱水间设带式压滤机 2 台，1 用 1 备，带宽为 2m，电机功率 2.2kW，处理能力 5~15m3/h，出机泥饼含水率 70%，工作时间 8h。

2.2设计特色
2.2.1广西区内率先应用翻板滤池净水工艺，保证水质稳定达标
翻板滤池是一种气水联合冲洗的新型双层滤料滤池，其主要特点是采用冲洗时不排水来控制上层比重较轻滤料不随冲洗水而流失，具有截污能力更强、出水水质更好等优点。

本项目是广西区内最早建成并验收使用的翻板滤池净水工艺实际工程，也是在广西区内较早进行翻板滤池工艺设计的项目。

设计翻板滤池采用叠合式水处理构筑物形式，上层为中控室、空压机设备房，中层为翻板滤池、管廊间及鼓风机房，底层为清水池和反冲洗泵房。

同时，为方便和中期滤池衔接，将中期翻板滤池布置在本期滤池毗邻的南侧，且本期滤池预留清水出水管方便两期滤池出水的连接。

作为常规水处理工艺，过滤是最后一道工艺，这要求过滤工艺必须可靠，保证出水水质。

从近一年多的运行、管理情况看，在清平水库水质变差，达不到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002） II 类标准、且藻类总数超标严重（如 2018 年 12 月 25 日，藻类总数1800000 个 /L）时，滤池出水浑浊度亦能保证 <0.3NTU，可见翻板滤池对水质的稳定达标的作用是明显的。

2.2.2采用重力自流输水，降低水厂运行成本
经核算，供水水源清平水库水位高于 138.0m 时，能重力自流至净水厂区，当水库水位低于 138.0m 时，需由取水泵站加压至净水厂。

近年水库实际蓄水位多在 144m 左右，本项目利用清平水库原有的出水管直接从水库取水，从一年多运行情况看，能做到常年重力自流输水，节约了输水能耗，有效降低了水厂运行成本。

2.2.3紧扣水质要求，选择最优方案
秉持“布局合理，流程顺畅，管理方便，造价节省”的原则，精
益求精，在可研基础上进一步优化工艺设计方案。

根据原水水质特点及出厂水水质要求，项目打造全流程处理工艺水厂，最终选择先进可靠的净水处理技术——二氧化氯预氧化 + 网格絮凝、平流沉淀池 + 翻板滤池并预留远期扩建及深度处理的工艺，既经济适用，又留有进一步水质提升的可能。

同时，考虑水库水特点，设前加氯后、加氯两种加药方式。

投产以来运行、维护、管理情况显示，可见项目设计选择的的全流程处理工艺是适应水质要求的。

2.2.4结合用地现状，水厂合理布局
根据厂区不规则的用地红线，充分考虑近远期结合和进出水方向进行量身定制设计。

水厂分为生产制水区、蓄水送水区、污泥处理区、辅助生产区、厂前办公区及远期预留区，平面布局合理，空间感觉舒适，水力流程顺畅，功能分区合理。

厂平布置布局整齐，分区明晰；近远兼顾，进水配水井位置考虑远期清水河提水工程原水进水方向，近远期良好衔接有利于分期实施；结合场地现状地下水位较高、周边排水自然沟渠较浅的情况，设计场地标高抬高约 1m，以减轻构筑物抗浮处理难度、解决场地雨水安全排放的问题。

2.2.5优选基坑支护方案，有效降低土建造价
由于本工程净水厂厂区地下水位埋藏较浅，主要建（构）筑物持力层为砾砂③层，按地勘报告显示砾砂③层为强透水层，建设初期适逢雨季，对该砾砂层处理方法的选择是否科学将对基坑的结构安全、工程造价产生最直接的影响。

结合施工场地周边无现状建（构）筑物且基坑深度小于 5m 的实际条件，如采用传统的止水高压旋喷桩及护壁桩，造价将超出概算一倍以上。

为降低造价，经过多次设计方案比较，最后确定采用大开挖的方式，即：基坑边坡根据现场尽量放缓，基坑超挖一定深度后，坑底及四周采用水下砼进行封底，根据地下水量及抽水能力设置地下集水坑，待水下砼满足强度要求后，再进行基坑抽水、构筑物主体的施工。

该做法经论证后最终顺利实施，造价控制在批复概算以内，建设工期也得到缩减，得到了项目业主、施工单位等参建各方的高度认可。

2.3对设计上缺点的操作解决方法
项目运行初期在水质指标波动时，网格絮凝池前端容易积集少量泡沫，积累一定时间后需进行人工清捞，发生此情况后通过在网格絮凝池增设压力喷头喷洒消除泡沫影响，从而不再需要人工清捞，减少人工成本。

3施工安装及调试
本工程 2014 年 1 月开始施工，2015 年 8 月土建主体施工完成，
2016 年 1 月土设备安装及调试完成，2017 年 1 月竣工验收并稳定运行。

建成使用后厂区鸟瞰如下图。

4应对突发性事件的能力评价
设计当初，根据 2013 年源水水质检测资料，清平水库水质良好，达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）II 类标准，故设计时只预留水质提升用地，并未设计实施具体的水质应急措施。

但随着近年环境变化影响，清平水库水质有时间段变得较差，特别是藻类总数超标严重、并伴有弱泥腥味，水厂运营一年后的 2018 年 12 月，就突发了原水藻类总数严重超标的突发性事件，针对此情况，当时采用以下解决措施：1、改变只能取到水库较底层的深层水的状况，将现状深层取水改造为分层取水，经现状试验显示，取到水库水面下 3m 的原水水质最优（该水层藻类总数能控制 <200 个 /L，远小于底层 1800000个 /L 指标）；2、适当加大预加氯投加量。

通过实际事件检验，设计工艺在清平水库藻类总数超标严重的突发性事件，通过分层取水、配水井加氯等措施，是能保证出水水质达标的，可见应对突发性事件时水厂还是能正常运行，水厂是具备一定应急处理能力的。

5运行情况
至2021 年7 月，项目已投产运行4 年6 月，目前最高日供水量约3.5 万 m3，此时的出水水质指标、供水压力均正常。

试运行期间进行过系统的能力测试和标定，均满足设计要求。

目前运行参数和设计参数基本一致，投产以来除二泵房出现过一次水泵轴套漏水重新更换外，其他机泵、排泥等主要设备投产以来运行情况良好。

投产以来的水质良好，主要检测情况见下表。

表 1 出水水质情况表
6结语
从目前的运行情况看，“二氧化氯预氧化 + 网格絮凝、平流沉淀池 + 翻板滤池” 的净水全流程处理工艺，能保证水质稳定达标，并具备一定应对突发性事件的能力，目前出水水质优于设计值。

项目采用重力自流输水，明显降低水厂运行成本。

结合用地现状，水厂合理布局，厂区布置紧凑、建设方便，适合用地不规则、需分期建设的工程项目，对类似项目工程设计也有一定的借鉴作用。

参考文献
[1]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 3 册城镇給水（第三版）。

北京：中国建筑工业出版社，2017
[2]张福先等。

《室外给水设计标准》GB50013-2018 解读。

北京：中国建筑工业出版社，2020
[3]徐敬、李学勤、陈余星。

不绣钢净水装置在给水厂全流程工艺中的应用。

中国给水排水， 2021 第 6 期。