錢(qián)雪明
（常熟市自來(lái)水公司，江蘇常熟215516）

　　摘要：介紹了常熟市第三水廠的工程情況，特別是在工藝方案優(yōu)化 、設(shè)備配置國(guó)產(chǎn)化及自控等方面的獨(dú)到之處。
　　關(guān)鍵詞：凈水工藝；設(shè)備配置；夾砂玻璃鋼管
　　中圖分類(lèi)號(hào)：TU991.35
　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：C
　　文章編號(hào)： 1000-4602(2001)01-0046-03

　 常熟市第三水廠供水總規(guī)模為40×104 m³/d，占地近12 hm²，一期工程規(guī)模20×10 4 m³/d，一期實(shí)用面積7.35 hm²，概算總投資3.31億元人民幣。建成后主要供應(yīng)常熟城 區(qū)及沿線十多個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)用水，受益人口50多萬(wàn)。工程于1997年12月建成投產(chǎn)，實(shí)際投入資金2. 5億元，節(jié)約工程投資約0.8億元。投產(chǎn)一年多來(lái)運(yùn)行情況良好，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于設(shè)計(jì) 要求，水質(zhì)穩(wěn)定。該工程在工藝方案優(yōu)化、設(shè)備配置國(guó)產(chǎn)化及自控等方面有其獨(dú)到之處。

　　1 取水口及取水泵站

　　取水口及自流管按40×104 m³/d的規(guī)模設(shè)計(jì)，另按50%超負(fù)荷的條件復(fù)核(斷管時(shí)也能滿 足要求)。取水口采用兩個(gè)帶格柵的喇叭口，過(guò)柵流速為0.3 m/s，喇叭口直徑2.4 m， 頂標(biāo)高為-9.04 m(黃海高程)，位于百年一遇最枯水位下7.5 m。自流管為兩根DN 1600的鋼管，長(zhǎng)1130 m，設(shè)計(jì)流速為1.26 m/s，一期使用一根，另一根關(guān)閉。
取水泵房土建按40×104 m³/d規(guī)模一次建成，設(shè)備按20×104 m3/d布置，一期泵房 內(nèi)設(shè)三臺(tái)32SA—19N水泵，每臺(tái)額定流量4 583 m³/h，揚(yáng)程230 kPa (23 m)，電機(jī)功 率400kW。泵房平面尺寸為47.20 m×12.48 m，泵房前設(shè)吸水井，其尺寸為38.4 m×15.7 m，深17.6 m。 因長(zhǎng)江潮位影響，吸水井內(nèi)水位變化很大，因此水泵采用液粘調(diào)速，并通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)定流量 變揚(yáng)程自動(dòng)控制。

　　2 輸水管

　　自取水泵站至凈水廠的一期工程采用一根DN1400的輸水管，管材選用離心 式夾砂玻璃鋼管，壓力等級(jí)為588kPa (6 kg/cm²)，剛度為5 000 N/m²，全 長(zhǎng)3.7 km(江堤上及穿越道路處用鋼管)。管內(nèi)設(shè)計(jì)流速為1.165 m/s，水力坡降為0.19% ，另按斷管時(shí)70%的超負(fù)荷水力條件復(fù)核。

　　3 凈水廠

　　凈水廠工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1水廠工藝流程圖

　　3.1 混合絮凝
　　一期工程設(shè)二座絮凝池，每池進(jìn)水管上設(shè)置DN800的管式靜態(tài)混合器二個(gè)，混凝劑投加 點(diǎn)設(shè)在混合器上游，藥液管伸入混合器(1/3)d處，這既可提高混合效果，又可避免管口 的腐蝕。
　　絮凝采用機(jī)械絮凝池，每座按10×104 m3/d規(guī)模建設(shè)。停留時(shí)間20 min，內(nèi)設(shè)兩套水平 軸式絮凝攪拌器，呈對(duì)稱布置，每套設(shè)四檔轉(zhuǎn)速，能量投入為G＝80～15 s-1， 池寬×長(zhǎng)為16.65 m×23.1 m，水深4.5 m。
　　3.2 平流沉淀池
　　平流沉淀池與絮凝池合建，共設(shè)二座，每座按10×104 m3/d規(guī)模建設(shè)。停留時(shí)間為1.9 h，水平流速為20 mm/s，池寬23.1 m，中間設(shè)導(dǎo)流墻，長(zhǎng)為139.05 m，水深3 m，穿孔配 水 墻過(guò)孔流速0.1 m/s，出水指形槽每條長(zhǎng)12 m，表面負(fù)荷500 m³/(m²·d)，每座沉 淀池采用一套橋式虹吸吸泥機(jī)。
　　3.3 V型濾池
　　在可行性研究和初步設(shè)計(jì)階段，曾對(duì)濾池究竟采用普通快濾池還是氣水反沖洗V型濾池有過(guò) 爭(zhēng)論，爭(zhēng)論的焦點(diǎn)是造價(jià)問(wèn)題，最后決定采用V型濾池，并全部采用國(guó)產(chǎn)設(shè)備。經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn) 設(shè)備的優(yōu)化組合，不僅滿足了濾池的控制要求，而且大大降低了工程造價(jià)。
一期設(shè)V型濾池一座，設(shè)計(jì)規(guī)模20×104 m3/d，分12格，單池有效面積為13.50 m×6.76 m，兩邊對(duì)稱布置，中間為管廊。設(shè)計(jì)濾速為8 m/h，有效水深3.35 m，濾層采用單層均質(zhì) 濾料，石英砂層厚度為1.2 m，d10＝0.95 mm，K80≤1.40； 支承層粗砂粒徑為2.0 mm，厚度為0.05 m；采用長(zhǎng)柄濾頭小阻力配水系統(tǒng)，每個(gè)濾 頭縫隙的面積為2.52 cm²，52.8 個(gè)/m²，開(kāi)孔率為1.33%。
　　反沖洗設(shè)計(jì)周期為48 h，分為氣沖洗、氣水混合沖洗、單水漂洗三個(gè)階段。第一階段：氣 沖 強(qiáng)度為55 m3/(m2·h)，歷時(shí)3 min；第二階段：氣沖強(qiáng)度為55 m3/(m2·h)，水沖 強(qiáng)度為1 055 m3/(m2·h)，歷時(shí)3 min；第三階段：水沖強(qiáng)度為1 755 m3/(m2·h) ，歷時(shí)5 min，掃洗水強(qiáng)度為855 m3/(m2·h)。
　　在濾池工藝及設(shè)備配置上有三個(gè)特點(diǎn)：
　　①設(shè)備合理組合。閥門(mén)控制采用引進(jìn)歐洲“rotork”技術(shù)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)的機(jī)械 部分按“rotork”標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，控制集成塊及電氣元件采用進(jìn)口產(chǎn)品，它集成了常規(guī)電氣的接 觸器、熱繼電器、限位開(kāi)關(guān)等元件，省去了常規(guī)電氣控制回路，減少了故障點(diǎn)，還兼有遠(yuǎn)控 、就地及手動(dòng)功能，密封性好，防護(hù)等級(jí)為IP68，輸出信號(hào)及控制功能完全符合自控的要求。選用RF250型羅茨鼓風(fēng)機(jī)，風(fēng)量1640 L/s，風(fēng)壓49 kPa (0.5 kg/cm2)；沖洗水泵型 號(hào)為300S—12，流量220 L/s，揚(yáng)程120kPa (12 m)。
　　②閥門(mén)設(shè)計(jì)合理。V型濾池運(yùn)行的水頭很低，為減小閥門(mén)啟閉力矩，使控制靈活可靠 ，便在閥門(mén)設(shè)計(jì)上作了改進(jìn)，結(jié)構(gòu)上按245 kPa (2.5 kg/cm2)設(shè)計(jì)制造，閥門(mén)輕巧了，在選擇電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上也有了更大的余地。
　　③用直動(dòng)式濾前水位恒定器替代出水調(diào)節(jié)閥。V型濾池要求每組多格濾池水位始終 保持平衡，為達(dá)到這一要求，以往多采用全套進(jìn)口氣動(dòng)閥門(mén)系統(tǒng)進(jìn)行控制，現(xiàn)根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際需要，采用直動(dòng)式濾前水位恒定器控制，能將水位控制在±2cm之內(nèi)，可滿足運(yùn)行要求，省去一整套氣動(dòng)蝶閥和空壓機(jī)設(shè)備。
　　3.4 加氯接觸池與清水池
　　加氯接觸池與清水池合建，一期設(shè)二座，每座容積5000 m³，其中接觸池容積為1000 m ³，清水池為4 000 m³，接觸池內(nèi)設(shè)置豎向?qū)Я鲏σ员ＷC水流不發(fā)生短路。池子平面尺 寸為59.80 m×23.70 m，池高4.3 m。
　　3.5 二級(jí)泵房及吸水井
　　二級(jí)泵房及吸水井土建按40×104 m³/d規(guī)模一次建成，設(shè)備按20×104 m³/d規(guī)模配置。
　　泵房?jī)?nèi)近期設(shè)28SA—9J水泵三臺(tái)，單臺(tái)流量為3 852 m3/h，揚(yáng)程為410 kPa (41m)， 電機(jī)功率560 kW；16SA—9J水泵三臺(tái)，單臺(tái)流量1 070 m3/h，揚(yáng)程400 kPa (40 m)， 電機(jī)功率200 kW；考慮到清水輸水管距離較長(zhǎng)和水廠季節(jié)性供水量變化大的因素，其中二臺(tái) 28SA—9J采用液粘調(diào)速裝置以使水泵處于高效運(yùn)行范圍，另預(yù)留一臺(tái)泵基，遠(yuǎn)期通過(guò)增設(shè)一臺(tái)水泵和改造三臺(tái)水泵達(dá)到最終規(guī)模。泵房平面尺寸48 m×12.5 m，吸水井平面尺寸為31.1 m×9. 0 m，分成兩格，井深6.7 m。
　　3.6 加氯、加氨
　　加氯、加氨車(chē)間合建，一期土建按40×104 m³/d規(guī)模建設(shè)，設(shè)備按20×104 m³/d規(guī) 模配置。對(duì)濾后水設(shè)前加氯，按2.5 mg/L考慮，在二級(jí)泵房吸水井內(nèi)設(shè)后加氯和加氨，都按 1 mg/L考慮。一期僅配備加氯設(shè)備，選用美國(guó)加氯機(jī)兩臺(tái)，型號(hào)為 70C4400 (2.5 kg/h)，通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)復(fù)合環(huán)自動(dòng)控制。
　　3.7 加礬
　　加礬車(chē)間一期土建按40×104 m3/d規(guī)模一次建成，設(shè)備按20×104 m³/d規(guī)模配置。 最大加注量按40 mg/L(濃度為10%)考慮，一期設(shè)三臺(tái)(二用一備)計(jì)量泵(0～2 000 L/h)、一 臺(tái)游動(dòng)電流檢測(cè)儀，通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)“多參數(shù)復(fù)合環(huán)”控制。車(chē)間內(nèi)設(shè)溶解池和儲(chǔ)存池各兩座 及提升泵兩臺(tái)，礬庫(kù)面積按平均加注率(30 mg/L)的15 d存量考慮，平面尺寸為54 m×21 m 。
　　3.8 回用水池及污水池
　　采用回用水池與污水池合建，回用水池容積為1000 m³，污水池容積460 m³。回用水池 用于收集濾池反沖洗水，污水池用于收集沉淀池污泥。回用水池分成兩格，一期先設(shè)兩臺(tái)水泵(一用一備)，另預(yù)留兩臺(tái)泵位，回用水量按400m³/h考慮；污水池設(shè)兩臺(tái)潛水排污泵(一用一備)，每臺(tái)流量為1200 m³/h，揚(yáng)程180 kPa (18m)，接入DN6 00的排泥管輸送到指定排放點(diǎn)。

　　4 清水輸水管

　　一期分別向城區(qū)和沿江開(kāi)發(fā)區(qū)敷設(shè)兩根輸水管。向城區(qū)輸水的DN1200玻璃鋼管一根，長(zhǎng)度為14 km；向沿江開(kāi)發(fā)區(qū)輸水的DN800玻璃鋼管一根，長(zhǎng)度為8 km，均采用纏繞式 夾砂 玻璃鋼管，壓力等級(jí)588 kPa (6 kg/cm²)，剛度3.75kPa(3750 N/m²)(過(guò)路及外露部分采用鋼管)。兩根管道均按斷管時(shí)70%超負(fù)荷水力條件復(fù)核。

　　5 水廠監(jiān)控系統(tǒng)

　　水廠監(jiān)控系統(tǒng)硬件環(huán)境由檢測(cè)儀表、監(jiān)控計(jì)算機(jī)和電氣執(zhí)行設(shè)備三部分組成，其構(gòu)成原理框圖如圖2。

圖2監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成原理框圖

　　PLC采用Modicon Quantum,IPC采用研華工控機(jī)，它們之間構(gòu)成MB+網(wǎng)，通訊速率為1M波特率。中心控制室下設(shè)取水泵站、加礬、加氯、V型濾池、二級(jí)泵房等五個(gè)子站。中控室記錄所 有設(shè)備運(yùn)行數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)曲線，可以對(duì)各個(gè)子站進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，也可以在中控室監(jiān) 視下由 PLC子站對(duì)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)和半自動(dòng)控制，并可對(duì)故障進(jìn)行保護(hù)和分級(jí)報(bào)警。
　　除上述具共性的功能外，各子站還具有下述不同功能：
　　①取水泵站子站與凈水廠之間采用無(wú)線通訊方式，中心控制室可以對(duì)進(jìn)水泵站遠(yuǎn)程控制。 泵機(jī)采用液粘調(diào)速泵，由PLC根據(jù)長(zhǎng)江水位和清水池水位數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)恒流量、變揚(yáng)程自動(dòng)控制 。
　　②加礬子站由PLC根據(jù)原水的流量、濁度、pH值、SCD流動(dòng)電流、沉淀池出水濁度等參數(shù)實(shí)現(xiàn)“多參數(shù)復(fù)合環(huán)”控制，并具有自動(dòng)、半自動(dòng)、手動(dòng)三種控制方式。
　　③加氯子站由PLC根據(jù)流量配比自動(dòng)控制前加氯，同時(shí)根據(jù)出廠水流量和余氯值實(shí)現(xiàn)“復(fù)合環(huán)”后加氯自動(dòng)控制。
　　④V型濾池子站由PLC根據(jù)水頭損失或沖洗周期實(shí)現(xiàn)濾池反沖洗及運(yùn)行的自動(dòng)控制，通過(guò)對(duì)反沖洗過(guò)程中各類(lèi)閥門(mén)故障分級(jí)別控制，自動(dòng)判斷沖洗是否進(jìn)行，從而保證反沖洗在正常情 況下進(jìn)行。
　　⑤二級(jí)泵房子站由PLC通過(guò)液粘調(diào)速實(shí)現(xiàn)定揚(yáng)程、變流量控制，并完成高、低壓配電參數(shù) 監(jiān)測(cè)和故障報(bào)警。

　　6 兩點(diǎn)體會(huì)

　　①通過(guò)對(duì)國(guó)產(chǎn)設(shè)備的優(yōu)化組合，提高設(shè)備控制性能，能滿足V型濾池等較復(fù)雜水處理工 藝的控制要求，這有益的嘗試不僅能大幅度降低工程造價(jià)，而且能促進(jìn)國(guó)內(nèi)相關(guān)設(shè)備 制造技術(shù)的發(fā)展。
　　②首次采用長(zhǎng)距離大口徑玻璃鋼管(DN1 200離心式夾砂管2.5 km，DN1 20 0纏繞式夾砂管14 km，DN800纏繞式夾砂管8 km)的實(shí)踐證明，這是一種很好的管材，具有許多優(yōu)點(diǎn)：a.耐腐蝕，不需要另外防腐，使用壽命長(zhǎng)；b.摩阻小，同樣管徑可節(jié)約運(yùn)行費(fèi)用；c.重量輕、接口簡(jiǎn)單、安裝試壓方便、施工周期短；d.綜合造價(jià)低于鋼管。

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收稿日期：2000-09-23