延安黄河引水工程水处理工艺探析

延安黄河引水工程水处理工艺探析

摘要：为解决当地水资源短缺问题，制定了从黄河和清涧河联合引水的战略水

源方案，以解决延安市及周边区县的长期供水水源问题。然而黄河为世界著名的

多泥沙河流，合理确定取水方案是成为该工程的关键。

关键词：黄河引水；延水关；泥沙处理；水质；净水；工艺；

通过对高浊水及低温低浊水的常规处理工艺、新型澄清池和“ＨＰＳ澄清池”

水处理工艺对比分析，提出采用ＨＰＳ澄清池工艺解决延安黄河引水水质难题。

并通过试验，对ＨＰＳ水处理工艺进行优化，构建了高泥沙黄河取水实际案例，

为黄河引水工程建设提供了参考。

一、工程概况介绍

1.工程在延安市地理位置。工程位于延安市东北部，是以黄河和清涧河为取

水水源的长距离引水工程。黄河取水口位于延川县延水关镇王家渠东南黄河右岸；清涧河取水口位于延川县城北上湾大桥下游约50m处清涧河左岸。工程包括引水线路共计4条：黄延线、子长线、延长线、高清线。工程设计年总取水量8977

万m3。

2.工程供水对象。供水对象为延安市城区（宝塔区）、延长县城、延川县城、延川县永坪镇、子长县城、清涧县城以及延安市姚店工业园区、延长县杨家湾煤

盐气化工工业园、延川县贾家坪工业园、延长油矿永坪炼油厂、子长县煤化工工

业园和清涧县红枣产业创业园，简称“一区四县一镇六工业园”。

3.建设必要性和重要性。（1）必要性：缺水问题一直严重影响着延安市区域

经济的发展、社会进步及居民的日常生活。经过反复论证，认为引黄工程是从根

本上解决延安城区及北部地区水资源短缺的最佳途径。（2）重要性：延安引黄

取水工程为陕西省委、省政府确定的全省十大重点水利工程之一，也是破解延安

水资源瓶颈的“生命线”工程。从立项到建设整个过程，始终受到从党中央最高领

导人到省市各级政府的高度重视与大力支持。该工程建成投运后可解决沿线及延

安市约70.56万人城镇居民生活用水、并为该地区工业生产用水提供可靠保障。

4.工程等别及设计标准。工程整体等别为Ⅲ等中型，主要建筑物为3级。工

程设计水平年为2020年，设计供水保证率为95%，设计防洪标准为100年一遇

校核、30年一遇设计。

5.工程水文。（1）黄河延水关取水枢纽多年平均悬移质输沙量5.82亿t，多

年平均含沙量23.5kg/m3；可研阶段多年平均悬移质输沙量7.18亿t，多年平均

含沙量25.3kg/m3。（2）工程地质。①黄河取水口工：场地地层分为两层：上

部为冲积的粉质壤土⑤-1层，下部为砂岩夹泥页岩。②清涧取水口：河床漫滩

覆盖层粉质壤土和砂砾石层，下部为砂岩层。③管道：输水管线从延水关二级加压站向西，跨越张家河、清涧河、石家河、文安驿川、永坪川、延河等河流的河床、漫滩、一、二、三级阶地、黄土梁峁斜坡及基岩斜坡等地貌单元。输水管线

管基土层以粉质壤土、砂砾石、淤泥质粉土和黄土为主。④隧洞：工程共布置9

条隧洞，除芦草梁隧洞、双峁子隧洞、十里山隧洞全部位于土层中外，其他隧洞

基本从岩石穿过。

二、工程整体布置情况

1.总体布置介绍。共布置引水线路4条。①黄延线：从延水关出发，线路主

要沿张家河、文安驿川、西沟、延河布置至延安市东川水厂；②子长线：从新舍古五级站起，主要沿永坪川布置至子长工业园；③延长线：从黄延线甘谷驿分水

点起，沿延河布置至杨家湾工业园；④高清线：从清涧低坝枢纽起，沿清涧河布置至高家湾水厂。（1）主要建筑物介绍。由于其他三条线路尚未建设，本次主

要介绍已经基本建成且通水成功的黄延线。黄延线总长89.594km。主要建筑物包

括管线74.041km，泵站6座，隧洞6座（长19.19km，其中：置管隧洞长

3.637km，明流洞15.553km），调蓄水库2座，泥沙处理站1座，水厂2座。（2）取水口特点。工程从黄河干流延水关取水，该处为峡谷型河道，水面宽280m～360m，河道经多年的河势演变后水流上提下挫，河道主槽靠近右岸，形成弯道凹岸，左岸形成滩面，右岸基岩裸露，岸坡稳定。取水位置定在弯道凹岸顶点上部，其上游对岸送流条件良好，弯道迎流条件优越；取水口一级台地高程550m～

551m，台地开阔，岩层暴露，台地下游侧有采沙简易公路通过，进出交通条件便利，综合工程建设条件良好。

三、工程难点及技术亮点

1.工程难点，①引水线路长、途径地形复杂，主要建筑物类型多，设计及施

工难度大；②线路长、受水点分布分散，管理调度运行工作量大；③9座泵站梯级加压，级间流量匹配工况复杂，对自动化、信息化管理要求高。

2.技术亮点。①取水采用无坝径流斗槽方式，在陕西省内属于首创，理论上

可有效解决泥沙、冰冻、拦污等问题；②采用金桥专利技术HPS澄清池泥沙处

理工艺，可使含沙量≤60kg/m3水质处理达到10 NTU，有效的解决了原水水质问题；③对前期三级～四级站间水力衔接设计进行了优化，四级大站采用地上进水池，充分利用了站前水头，对工程节能有利；④对前期规划延安、子长方向两座五级站归并合一，减少了占地，简化了管理。⑤设南河、康家沟调蓄水库在线调蓄，可有效解决应急水源问题；

四、HPS泥沙澄清池工程介绍

1.HPS澄清池布置。HPS泥沙处理站位于延水关枢纽、一级泵站出水池与延水

关二级站进水池之间，厂坪高程562.0m。由HPS澄清池、加药间、集水池、配

电间组成。HPS澄清池设有4组共28格，平面尺寸：128.35×90.8m；单池平面尺寸：17.20×17.20m，池高14m（地上8m，地下6m）。HPS单池产水量500m3/h，设计额定处理能力36.3万m3/d。排泥水通过提升泵站、输泥管道输水至张家河、庄头沟堆泥库。要求进水水质含沙量≤60kg/m3，出水水质浊度≤10mg/L，耗水量3%-22%。建议运行中总结加药经验，得出一套完成的加药～泥沙含量规律参数。 2.HPS澄清池处理工艺流程（如图）

2.HPS澄清池核心技术。水力旋流造粒技术：在有机高分子混凝剂的混凝过程中，通过控制混合和搅拌条件，生成密实的颗粒状絮凝体，有助于水中悬移质加

速沉淀。

3.旋流造粒高浊度水处理技术即ＨＰＳ澄清池水处理技术。旋流造粒高浊度

水处理技术即ＨＰＳ澄清池水处理技术，是通过对新型澄清池进行试验和改进，

将第Ⅲ代池型上部斜管区的圆形结构改为上方下圆型结构，形成了独特的水处理

技术，既能处理高浊度水，也能处理低温低浊水的澄清技术，适应大规模水厂的

建设。其技术核心及原理：在有机高分子混凝剂的混凝过程中，通过控制混合和

搅拌条件，生成密实的颗粒状絮凝体的技术。通过合理控制无机盐和有机高分子

混凝剂的投加和混合条件，使水中颗粒物微脱稳；在上向流体中，通过控制水力

旋流条件形成高浓度、大粒径的颗粒悬浮层；在稳态下，新进入微小颗粒与悬浮

层颗粒通过逐一附着，形成致密型絮凝体。适用范围为悬浮物含量1000～2000

mg/L的天然原水和污废水。