摘要：为了减少小型水厂的用地问题，采用一体化净水器替代传统水厂土建三大池，能有效减少水厂占地，减少投资。
关键词：水厂；一体化净水器；工艺；占地；投资
1、前言
农村饮水安全是老百姓最关心，最迫切需要解决的水利问题。除去单村供水，我院承担的农村饮水工程多为多村屯联片式供水，水厂规模基本均小于10000 m3/d。根据《村镇供水工程设计规范》（SL687-2014）第9.6.1条“小型集中供水工程，原水（或经预沉后）浊度较低且变化较小时，可选择一体化净水器”；而广西水利厅农村水利处出的《广西农村饮水安全工程设计提纲》第4.6.5一体化净水器章节中提出“每天制水量为2000m3一下的净水器较为合适小规模乡村供水工程”。现结合工程实例具体分析供水规模在5000 m3/d左右的水厂，一体化净水器及常规三大池的水处理能力及占地投资比较。
2、工程概况
田阳县雷圩水厂（5500 m3/d，每日运行时间16h）
该工程供水人口共约3.6万人，新建雷圩水厂日供水量5500m3/d，由于水厂地势较高净水由清水池出来后可自流到下游各个用水点，无需建设二级加压泵房。水厂净化工艺设计参数如下：
① 絮凝：本工程采用网格絮凝池，网格絮凝池采用多格竖流式，每格安装若干层网格，各格之间的隔墙上、下交错开孔。当水流通过网格时，形成涡旋，造成颗粒碰撞，形成絮体。网格具有结构简单、节省材料、水头损失小（0.1～ 0.5m）及絮凝效果较好等优点。本工程采用网格絮凝池，设计参数：设计流量：115m3/h，絮凝时间：18min，设计孔口流速：0.3～0.1mm/s，池深（有效水深）：4.7（3.75）m（池体积为54.45 m3），絮凝池平面尺寸：5.60 m（宽）×6.90 m（长）含进水池及过渡区尺寸
②沉淀池：采用斜管沉淀池，设计参数：设计流量：115m3/h，表面负荷：6.34m3/（m2/h），清水区上升流速：1.76mm/s，沉淀池平面尺寸：5.6 m×4 m（有效尺寸5.00×3.66），池深（有效水深）：4.7（3.75）m。斜管沉淀池与网格絮凝池合建，2组合建尺寸为10.40m×9.30m。
③滤池：采用重力式无阀滤池，适用于小水厂，滤池操作简单，基本上没有能耗，冲洗全自动，不需要配置管理人员。重力式无阀滤池设计参数：设计流量：115m3/h，滤速：5.28m/h，单座平面尺寸8.0×4.0m，滤池高度：4.67m。
④水厂总平及占地：水厂构筑物流程布置采用直线型，反应沉淀池底部高程为768.0m，重力式无阀滤池底部高程为765.25m，清水池底部高程为765.3m，均为地上构筑物。水厂总用地面积：5819.66㎡，总建筑面积：496.2㎡，建筑物占地面积：232.69㎡，构筑物占地面积：281.26㎡。
⑤投资估算：水厂工程投资697.7万元，环境工程及征地费用为57.82万元，合计755.52万元。水厂内设有反应沉淀池，重力式无阀滤池，清水池，加矾加氯间，废水沉淀池，综合楼，值班室，生活泵房，厂区内高位水池等9座构建筑物。其中水厂总平工程239.73万元，重力式无阀滤池35.34万元，反应沉淀池93.01万元。
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南宁市孔雀湖（人工湖）水生态治理项目（一体化净水器6000 m3/d，每日运行时间24h）
该工程水源为邕江水，原水水质跟随季节变动较大，汛期浊度可达到3000NUT以上；邕江水源取水口位于河道中心处，采用单台潜水泵抽水至泵房原水池，再通过补水泵补入孔雀湖（人工湖）。但邕江水中含有大量鱼虾、藻类、鱼卵、泥沙等杂质，河水直接进入孔雀湖（人工湖）会对湖内生态系统造成破坏，此外，取水口位于邕江底，据孔雀湖管理人员反映，抽取河水时长期有白色絮状物出现，为了防止外来物种破坏湖里的生态环境并且保持湖水清澈透明，必须先将河水进行过滤后再补入孔雀湖（人工湖）。设计改造在现有原水池后增设一体化净水器，将河水过滤净化后再补入孔雀湖。要求在河水浊度<1000NUT时，处理后的河水浊度<1NTU；汛期浊度3000NUT及以上时，处理后的河水浊度<10NTU方可进入孔雀湖水。
由于为改造项目，且设备必须放置在原有泵房内，经计算一体化净水器处理水量取250m³/h，共设置2座，单座处理水量为125 m³/h，设备尺寸为3.5mX10.2mX4.2m。净水器技术参数如下：
① 絮凝：采用异波折板絮凝池。水流在异波折板之间缩、放流动，形成众多的小涡旋，形成絮凝。在折板的每一个转角处，两折板之间的空间可以视为多格单元反应器串连，接近推流型反应器。缺点是流量变化大时，絮凝效果不稳定，需较长絮凝时间，池子容积较大。折板絮凝池设计参数如下：设计流量：125m3/h，絮凝时间：12.5min，折板深度（有效水深）：1.2m（1.0m），絮凝池平面尺寸：3.50 m（宽）×4.70（长）m
②沉淀池：采用斜管沉淀池，设计参数：设计流量：125m3/h，表面负荷：8.54m3/（m2/h），清水区上升流速：1.76mm/s，沉淀池平面尺寸：3.5m×5m（不含结构尺寸），池深（有效水深）：3.20（3.05）m。
③滤池：采用重力式无阀滤池，重力式无阀滤池设计参数：设计流量：125m3/h，滤速：8.3m/h，单座平面尺寸3.5×4.2m，滤池高度：1.74 m。
技术分析及投资比较
传统三大池：优点是设备运行稳定，水池为钢筋混凝土构筑物，使用寿命长。缺点是水池为钢筋混凝土构筑物，结构复杂，由于水厂规模小，网格反应池竖井施工困难，需减小流速，从而影响絮凝效果；各个水池之间进出水高程控制严格，占地大，工程措施复杂，施工期慢。
一体化净水器：优点是结构紧凑，占地小，一般可减小水厂20%～40%占地；设备运行稳定。缺点是为钢结构，需定期防腐，使用寿命短，一般为20～25年。
以桥马水厂为例当把反应沉淀池及滤池更换为一体化净水设备，其余建构筑物维持不变，进行初步投资估算。一体化净水器为厂家成品设备，包括絮凝投药装置，设备价格约为95万元，但是使用寿命为25年，故计入2套净水器设备以达到水厂额定使用寿命50年。采用一体化净水器后水厂用地面积可减少约20%，水厂工程投资约为701.41万元，环境工程及征地费用为45.47万元，合计746.88万元。与传统三大池水厂相比减少了约8.64万元。
3、结论
由上述比选可得，当水厂处理水量较小（6000 m3/d以下），且水量变化大时，采用传统水厂由于施工条件限制，会造成水厂土建规模偏大（一般每日运行16h），网格反应池竖井流速超出规范值要求，对絮凝效果产生不利影响，后期运行维护工作量增大，同时工程占地面积增加，投资增加。而采用一体化净水器施工便利，设备可全天24h满负荷运行，大幅缩小水厂占地，且随着科技进步一体化净水器工艺趋于完善，设备运行稳定，水处理效果与传统土建水厂效果相当。建议在实际设计过程中，应结合项目情况，从供水规模，水厂选址，现场施工条件，投资及一体化净水器厂家等方面综合考虑比选，以明确水厂建设方式。
论文作者:汤凯琳
论文发表刊物:《基层建设》2019年第9期
论文发表时间:2019/6/20
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