摘要：该项目原水为地表水，给水站采用处理工艺为沉砂池+混凝沉淀+V型滤池，辅助工艺为加药及次氯酸钠消毒。主要去除原水中的浊度、悬浮物及胶体等。该文章主要介绍工艺设计、土建设计、平面及竖向设计、电气、仪控设计等。
关键词：给水站 工艺设计
1、项目概况
某高档包装纸板与特种纸板项目一期配套给水处理工程，以满足生产需要。给水工程主要供给制浆造纸生产线、热电厂用水等，总处理量约为60000m3/d，预留二期总处理量约为60000m3/d。
2、主体设计工艺流程
原水首先进入吸水池，然后通过提升泵提升至沉砂池，然后进入管道混合器，混凝剂投加在湍流混合器前端加药口处，混凝剂与原水充分、快速混合后进入絮凝池，在此絮体不断长大，形成大而密实的矾花，然后经过渡段进入沉淀池，实现固液分离的过程，沉后水通过重力流进入V型砂滤池进行过滤。滤后出水浊度≤3NTU。滤后水贮存于清水池中，再经清水提升泵加压供水。
V型滤池反洗排水排至排水池，经回流水泵提升回流至旋流沉砂池原水管。
3、工艺设计
3.1旋流沉砂池
设置两组旋流沉砂池、单组处理水量为30000m3/d，内装两套旋流沉砂池除砂机及砂水分离器。
3.2次氯酸钠加药装置
次氯酸钠加药装置采用二台储罐，三套计量泵设计，材质玻璃钢，单个容积30m3，两台氟塑料卸药泵（1用1备）。
3.3 高效混凝沉淀池
原水处理系统水量为60000m3/d，即2500m3/h。共建2组混凝沉淀池，单组进水量为1320m3/h，产水量为1250m3/h，单池尺寸为20.07×14.00×6.00m。
混合采用1台DN700，L=3.0m的混合器，采用法兰、螺栓连接，安装在进水管上，水头损失不大于0.5m，混合时间约为2.3s。
絮凝池采用竖向流翻腾式絮凝池。水力分级为3级：一级设计流速0.12m/s，二级设计流速0.09m/s，三级设计流速0.06m/s，单组共分30格，絮凝时间12.4分钟，絮凝池尺寸5.97×14.00×6.00m。沉淀采用异向流斜管沉淀池，池内安装受控沉淀设备，斜管安装倾角60度，上升流速2.24mm/s，沉淀池尺寸为12.00×14.00×6.00m。采用不锈钢穿孔集水槽集水，以保证出水均匀，再汇集到出水渠中。
混凝沉淀池排泥采用重力斗式排泥，设置DN200排泥管路（PVC），每根排泥管管端（池壁外侧）设手动蝶阀及电动蝶阀，快开排泥。
3.4 V型滤池
沉淀池出水经集水槽后自然流入V型滤池的总进水渠，再由闸板阀门分配进入各滤池的水量。滤池处理水量为2500m3/h。设置一座，分成4组，每组进水量为625m3/h，每组滤池采用双格布置。单格尺寸15.00m×7.74m×5m，设计滤速为8.6m/h，总过滤面积288m2，强制滤速为11.6m/h。沉后水经V型滤池处理后，出水浊度≤3NTU。
V型滤池采用室内地上式钢筋混凝土结构。
滤池滤料采用单层均质石英砂滤料，厚度为1.2m，有效粒径为0.90～1.20mm；承托层厚度为0.1m，采用粒径为4～8mm的粗砂。成熟的石英砂具有除铁功能。
滤池反冲洗采用气、水联合反冲洗方式及表面扫洗，先气冲洗，气冲洗强度为13～17L/s·m2，冲洗时间为2～1mim；然后气、水同时冲洗，气冲洗强度为13～17L/s·m2，水冲洗强度为3～4L/s·m2，气水同时冲洗时间为4～3min；再水冲洗，水冲洗强度为4～6L/s·m2，冲洗时间为8～5mim；在整个反冲洗过程中伴随着表面扫洗，扫洗强度为1.4～2.3L/s·m2，滤池反冲洗周期为24～48h。滤板采用整浇滤板和可调式长柄滤头。
V型滤池水反冲洗采用单级双吸离心泵，共3台（2用1备），单台泵性能参数为流量Q=518～780m3/h，扬程H=26～14m，功率P=75Kw。
V型滤池气反冲洗采用三叶罗茨风机，共2台（1用1备），单台罗茨风机性能参数为风量Q=65.00m3/min，风压P=0.05Mpa，功率P=75Kw。
阀门：滤池进水采用电动闸门，出水采用电动流量调节蝶阀，气、水反冲洗及排水采用电动蝶阀，扫洗采用手动阀门，放空采用手动阀门。
3.5 加药系统
加药系统包括混凝剂投加系统、PAM投加系统、次氯酸钠杀菌系统。混凝剂投药系统及PAM投加系统服务水量为60000m3/d，加药间设置一台2吨电动葫芦。
混凝剂采用固态聚合铝，设计最大投加量25mg/L，配置浓度10%，每日配置1-2次。PAM采用固态聚丙烯酰氨，设计最大投加量0.2mg/L，配置浓度0.1%，每日配置1-2次。
混凝剂溶解罐：混凝剂溶解罐共设2座，交替使用，单池有效容积8m3，尺寸：L×B×H=2×2×2.2m，材质为玻璃钢，搅拌机直径700mm，轴长1.8m。
混凝剂计量泵：采用3台（2用1备）隔膜计量泵投加混凝剂，单台隔膜计量泵性能参数为Q=350L/h，P=0.3MPa，功率P=0.37kw。计量泵采用变频控制，计量泵的附件包括：安全阀、背压阀、Y型过滤器、脉冲阻尼器。
投加点：混凝剂投加在湍流混合器前端加药口处。
PAM溶解罐：PAM采用不锈钢溶解罐，有效容积4m3，尺寸：直径X高=1.8×1.6m，材质为不锈钢304，数量：2套，配搅拌机2台。
PAM计量泵：采用3台（2用1备）隔膜计量泵投加助凝剂，单台隔膜计量泵性能参数为Q=120L/h，P=0.3MPa，功率P=0.25kw。计量泵采用变频控制，计量泵的附件包括：安全阀、背压阀、Y型过滤器、脉冲阻尼器。
投加点：助凝剂投加在絮凝池前端。
次氯酸钠储罐：次氯酸钠储罐共设2套，交替使用，单台有效容积30m3，材质为玻璃钢。
次氯酸钠计量泵：采用3台（2用1备）隔膜计量泵投加杀菌剂，单台隔膜计量泵性能参数为Q=600L/h，P=0.3MPa，功率P=0.55kw。计量泵采用变频控制，计量泵的附件包括：安全阀、背压阀、Y型过滤器、脉冲阻尼器。
投加点：杀菌剂投加在混合反应沉淀池进水总管上和清水池进水总管两个点。当夏季进水中藻类比较多时，杀菌剂投加在混合反应沉淀池进水总管上，而其它季节杀菌剂投加在清水池进水总管。
3.6 清水池及吸水井
清水池容积按4小时供水量计（1万立方米），采用半地上式钢筋混凝土结构，池内设有导流墙、溢流管、放空管及通风装置。共建2座清水池，单座有效容积为5000m3，池体尺寸为40.00×24.00×5.70m（地下部分3.2m，实际以设计为准）。吸水井按30min储存时间考虑，采用半地上式钢筋混凝土结构。有效容积为1250m3，池体尺寸50.00×5.00×5.70m（地下部分4.2m，实际以设计为准）。清水池与吸水井之间采用管道连接，共2根（每座清水池1根），手动蝶阀控制（2只），管径按最大流量设计，确保单池检修时的安全供水。
3.7 清水泵房
清水泵房采用半地下式泵房，水泵直接从吸水井自灌式吸水。清水泵房内设置4台（3用1备）清水提升泵（单级双吸离心泵），单台泵的性能参数为Q=850m3/h，P=0.5MPa，其中一台变频调速。
为方便安装、检修，在清水泵房内设置电动葫芦，起重量3吨。
清水泵房一层设置变压器，二层设置配电间。
3.8 排水池
滤池反洗排水汇集至排水池。设置1座地下式排水池，容积300m3，尺寸15.0×7.0×4.0m，有效水深3m。为防止池内污泥沉积，池内设推流式搅拌机2台，功率3kw。排水池内废水通过回流水泵提升至原水进水总管上。选用2台（1用1备）回流水泵（潜水排污泵），单台泵的性能参数为Q=60m3/h，H=18m，N=4kw。
3.9 污泥调节池
混合反应沉淀池排泥水汇集至污泥调节池。设置1座地下式污泥调节池，容积300m3，尺寸15.0×7.0×4.0m，有效水深3m。为防止池内污泥沉积，池内设推流式搅拌机2台，功率3kw。污泥池内废水通过污泥泵提升至污水处理厂污泥处理系统，统一处理。选用2台（1用1备），单台泵的性能参数为Q=60m3/h，H=20m，N=5.5kw。
4、土建设计
4.1 建筑设计
本项目所有新建单项工程均依据工艺、水、电等专业提的设计要求设置的，同时满足国家有关建筑防火、防腐、卫生等规范规定。
4.2 总平面设计
在满足工艺流程的前提下，结合厂区地形条件，力求布局紧凑，使用方便，有利生产，方便生活，并尽量节约资金、用地。
在场地中布置所有净水处理的建构筑物，包括沉砂池、混凝沉淀池、滤池、清水池及吸水井、清水泵房、排水池、加药间及办公用房。
总平面布置以主要生产设施为中心，顺工艺流程由西北向东南依次布置建构筑物，建、构筑物的平面和空间组合，分区明确，合理紧凑，生产方便，造型协调，整体性好。有条件时，辅助厂房和附属建筑宜采用联合布置，并与现有和规划建筑群体相适应。总平面布置考虑防振、防噪声，使防振、防噪声要求高的建筑物远离振动源和噪声源。
生产区主要通道宽度，按规划容量并根据通道两侧建、构筑物防火和卫生要求，工艺布置，人流和车流，各类管线敷设宽度，绿化美化设施布置，竖向布置以及预留发展用地等经计算确定。
本期原水处理厂总占地面积为3142m2，东西长147.497m，南北宽89.1m。
计考虑周围道路及场地的衔接关系，减少填挖方量，建筑物室内地面0.000标高高于厂区设计地面标高0.15～0.3m。
5、电气设计
本工程清水泵房为二级负荷，整个工程的用电负荷由承包方计算，并得到业主认可。
设计原则：电气系统和电气设备的设计考虑可操作性、可靠性、可检修性，运行和检修人员及设备的安全。
同一系统中，相同（或相同等级）的设备和部件具有互换性。
系统内所有元件恰当地配合，包含：绝缘水平、开断能力、短路电流耐受能力、保护和机械强度等。
供电电压等级为10kV和380/220V，10kV采用中性点经电阻接地系统，380/220V采用中性点直接接地方式；低压电器的组合将保证在发生短路等故障时，各级保护电器有选择性的正确动作。
6、自控仪表
从技术先进、安全可靠、操作方便和经济合理的角度出发，尽可能提高全厂自控水平，减轻操作人员的劳动强度，便于对全厂生产进行统一调度和管理。
控制系统采用就地、集中控制，包括混合絮凝沉淀池排泥、加药系统的控制，滤池的控制。要求1个操作员站和1个工程师站，采用Siemens系列控制系统，由控制站、操作站通讯系统组成。操作员站配台式电脑1台，22寸液晶显示器，按照供货时的最高配置提供计算机，不低于如下要求：CPU为英特尔四核，主频2.4G，内存8G，硬盘不低于1TB（1000G），独立显卡，显示内存1G，带DVD刻录光驱等。
通讯系统应提供冗余的高速数据通路，将过程控制站、操作站联系起来，提供足够长的通讯电缆。
7、工程运行效果
本工程于2015年进行设计，2016年调试试运行，运行期间，已达设计水量的100%，出水水质满足要求。
要求出水水质指标
8、结论
采用高效混凝沉淀+V型滤池的主体设计工艺，采用较高的上升流速及滤速，节省土地资源。高效混凝沉淀工艺不仅可降低药剂耗量，还可节省成本及运行费用，具有良好的经济、社会、环境效益。
参考文献
[1]给水排水设计手册，第3册，城镇给水（第二版）。
作者简介
吕树梅(1980一)，女，工程师，从事给排水、污泥处理处置设计与研究。
论文作者:吕树梅
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
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