温州市新西山水厂工程

钱孟康
(温州自来水集团公司，浙江温州325000)

　　摘要：温州市新西山水厂是世界银行贷款项目，设计规模为10×104 m3/d，由奥地利能源与环境工程公司总承包。投产以来，运行顺利，水质优良，被世界银行誉为交钥匙工程的典范。本文介绍了该水厂的工艺流程、设计参数、相关设备、高低压配电和自动控制系统以及运行情况。
　　关键词：净水工艺；设计参数；自动控制
　　中图分类号：TU991.35
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2000)10-0042-03

　　新西山水厂属温州供水工程中的一个子项，总造价约9 840万元，用地面积约2 hm2，设计供水能力10×104 m3/d。自1998年12月投产以来，平均日供水量达到12×104 m3/d，最高供水量达13×104 m3/d以上，出水浊度维持在0.1 NTU左右，最低为0.02 NTU，即使原水浊度高达7 000 NTU，出水浊度仍在0.5 NTU以下。该水厂的主要特点是：工艺可靠、设备精良、加药系统完善、控制系统先进、检测全面、出水优良、用地紧凑，全面实现自动化，成为国内最先进的水厂之一。

　　1 水源

　　新西山水厂的水源来自30 km以外的瓯江，原水最低浊度在10 NTU左右，最高浊度达7000NTU以上(随瓯江水每天两次潮涨潮落影响)，一天两次最大浊度变化达5000NTU以上，但水质良好，符合二类地面水标准。

　　2　工艺流程、设计参数及设备

　　新西山水厂的工艺流程见图1。

　　2.1 进水和混合系统
　　输水隧洞内水位在黄海高程13～15 m之间变化，为稳定水流。该系统内设置了配水井，配水井前设有电动流量调节阀，当输水隧洞内水位变化时，该调节阀将自动调节进水流量。
　　混合采用热浸镀锌管式静态混合器，DN1 200，共三节，混合效果良好。
　　该系统配置的主要仪表有超声波水位仪、高浊度仪、pH计、温度仪、SCD仪和电磁流量仪，这些仪表都具有就地显示功能，并将信号以4～20 mA直流输出送到加矾间PLC和中心控制室。
　　2.2 反应沉淀池
　　采用单通道折板反应、平流沉淀工艺，共二组。反应池平面尺寸为15.6 m×13.07 m，有效水深4 m，第一段和第二段采用相对折板，第三段用平板，水流在各段内的停留时间分别为5.3、5.7、5.6 min，流速分别为0.29、0.19、0.11 m/s，GT值为5.22×104，总水头损失约0.28 m。排泥采用三通式排泥管和气动闸板阀，排泥快速，每日排泥仅5 s，不需冲洗，包括沉淀池在内的总排泥水量损失在2%左右。
　　平流沉淀池的平面尺寸为96.13 m×15.6 m，水深3.0 m，设计沉淀时间为120 min。进水采用喇叭形穿孔配水墙，出水采用钢筋混凝土指形槽，装有不锈钢锯齿堰。采用二台双吸式排泥机，根据原水浊度和积泥情况，可在泵吸和虹吸二种工况下工作，在现场或中心控制室控制排泥机的运行。
沉淀池出口处装有低浊度仪，随时检验出水水质。
　　2.3 滤池和反冲洗系统
　　采用V型气水反冲洗滤池，共八格，有效过滤面积为83.7 m²/格，设计滤速6.5 m/h，池深5.05 m，采用单一均质滤料，滤料为d＝0.8～1.2 mm的石英砂，层厚1.45 m，砂面上水深1.2 m。采用预制钢筋混凝土滤板和ABS长柄滤头。反冲洗分气冲、气水同时冲洗、水洗和表面扫洗四个阶段，整个冲洗过程历时18 min，反冲洗正常工作周期为48 h，高浊度季节为24 h。所有阀门均为气动阀门，反冲洗水管和空气管上分别装有电磁流量计和孔板流量计，用于对反冲洗强度的监测和控制。每格滤池配有超声波水位仪、水头损失仪和压力变送器，总出水渠中配有浊度仪、余氯分析仪，管廊上方就地配有滤池控制台(带PLC)四台。滤池的反冲洗可根据控制过滤周期或水头损失自动进行，也可通过就地控制台、中心控制室人工操作。滤池设计最大水头损失为2.2 m。
　　2.4 清水池
　　清水池建在反应沉淀池的下方，共二组，单池平面尺寸为109.2 m×15.6 m，有效水深3.2 m，两池总容积约10 500 m³。每组清水池内设液位仪一套，取样泵一台。
　　2.5 吸水井和二级泵房
　　吸水井平面尺寸为21 m×2.4 m，分二格，最大水深5.5 m，最小水深2.2 m。井内装超声波水位仪一台，具有高低水位自动报警功能。
　　二级泵房为地下结构，采用正压吸水方式，配离心泵和10 kV紧凑型电机四台，三用一备。
　　泵房出水总管为DN1 200钢管，配有电磁流量计、浊度仪、余氯分析仪、总压力表和pH计，用以监测主要出水水质指标和服务指标。在吸水井水位低于最低水位或电机温升过高，电流、电压超过正常值时，均可自动停泵。
　　2.6 加药系统
　　根据瓯江原水浊度、pH值变化大的特点，投加Al₂(SO₄)₃(或聚合氯化铝)、ST助凝剂、NaOH三种药剂，系统相当完善。
　　加矾系统设有溶解池、溶液池各二个，总容积分别为20 m3和60 m3。溶解池内装不锈钢搅拌器二台，溶液池内装穿孔稀释水管。加矾泵为三台活塞式隔膜计量泵，二用一备，流量为1 500 L/(台·h)，投加浓度为3%。加矾池内装有超声波水位仪和密度计，加药管上装有电磁流量计，实现对液位、矾液浓度和加矾量的监测。整个加药系统以SCD仪为测量单元组成闭合反馈控制系统，加药间PLC根据SCD仪反馈值进行PID计算，调整变频器来控制计量泵的转速，从而实现加矾的自动控制。投运以来，不管原水浊度如何变化，自动化加药异常成功。
　　ST助凝剂投加系统设溶解池二个，容积为6 m³，搅拌器二台，计量泵三台，投加量为360 L/(台·h)，投加浓度为0.5%，配有液位仪二台，整个系统具有自动改变助凝剂浓度的能力。为节约成本，仅在原水浊度＞4 000 NTU时投加助凝剂，效果相当明显。
　　NaOH投加系统设有二个玻璃钢NaOH原液储罐，容积各为15 m³。二个玻璃钢稀液罐，容积各为1 m³。另设有容积为30 m³的钢筋混凝土紧急储存池一座，三台隔膜计量泵(二用一备)，投加量为550 L/(台·h)。NaOH投加浓度为10%，设计最大投加量为22 mg/L。整个系统设有液位仪、温度计和加温装置，碱液的加温和稀释均为自动控制。
　　2.7 加氯系统
　　加氯间与加药系统建在一起，包括氯库、加氯机室、泄氯回收装置室三部分。加氯系统主要有三台柜式加氯机(二用一备)，二台电子秤，二台真空调节器，一套液氯切换装置，二套歧管系统，一套漏氯检测和报警装置。设计最大加氯量是前加氯为3 mg/L，后加氯为2 mg/L，前加氯按流量比例投加，后加氯按出水余氯反馈投加。
　　氯库内装有玻璃钢通风管和屋顶通风机，用以日常换气。泄氯回收装置用于发生漏氯事故时的防范措施，当空气中漏氯量＞1 mg/L则自动报警；当浓度为3 mg/L时，则自动关闭屋顶风机，开启泄氯回收装置，用NaOH溶液中和泄氯。为了防止装置中的NaOH结晶，整个系统设有NaOH更换管道，只要定期打开有关阀门，即可将装置内的NaOH排至NaOH紧急储存池，并将NaOH储存罐中的新鲜溶液送入回收装置。
　　2.8 回用水池
　　回用水池平面尺寸为17 m×17 m，有效水深5.2 m，用于回收滤池反冲洗水和水厂整个系统中的溢流水。池内装潜水泵二台(一用一备)，潜水泵的启闭可根据水位仪显示的液位自动进行，也可就地或在中控室遥控进行。
　　2.9 高压配电系统
　　供电采用两路10 kV进线，同时工作。高压柜选用的继电器达到了定时限过电流保护、电流速断保护、小接地电流保护、瓦斯保护、过负荷保护、低电压保护、温度保护等功能。控制、保护信号回路自成系统后再与微机联网，在与微机脱网后仍能维持其正常的操作和指示，每台高压开关柜上都有直观的运行状态和故障显示。高压电机的功率因数补偿柜设在二级泵房的高压电机旁，进行就地补偿，容量为100 kV。经补偿后，功率因数可达0.95以上。
　　2.10 变电站与低压配电系统
　　变电站与滤池反冲洗泵房建在一起。整个水厂低压系统分成清水泵房、滤站、加药三个子站，各子站均设有接线柜、计量柜、PLC柜、MCC柜，并在滤站低压配电间内设了二台功率因数补偿柜。有功功率、无功功率、功率因数、用电量、频率、电压、电流、水厂出水量、出水浊度、出水压力、余氯、水池液位等均可就地显示并通过通讯系统向中心控制室提供有关数据和信息。
　　2.11 自动控制系统
　　新西山水厂采用集中管理监视、分散处理控制的自动控制原则，其控制系统布置如图2所示。

　　在滤池和反冲洗泵房、二级泵房和高压配电间、加药间、中心控制室四个系统各设一台PLC，并在滤池控制室内设四台就地小容量PLC管理和控制八格滤池的运行。所有PLC均采用美国AB公司的PLC5和SLC500系列产品，并通过DH网络连接，构成PLC控制系统，实现对全厂各工艺参数的采集，然后由存于PLC的程序进行处理，将处理结果通过输出模块传送到执行机构实现对设备的自动控制和操作，同时实现将数据送到中控室的服务器，接受从服务器来的数据等功能。在中心控制室设有由二台服务器、五台计算机、三台打印机组成的工作站和一面4×1.5 m2模拟屏以及无线电发射系统，通过以太网和集线器联接。服务器和工作站分别采用英文版微软Windows NT Server和MS Windows NT Workstation操作系统，各工作站共享服务器上的数据。中控室的工作站能实时监视几乎所有的工艺参数和所有主要构筑物、主要设备的运行状况，进行设备的遥控和全自动切换，仪表的虚设和实际方式切换及参数设置，同时还实现仪表和设备故障、维修保养时间到自动报警记录，工艺参数的历史趋势记录，生产日、月报表记录。模拟屏上有15个数据显示和183个信号显示，实时监视整个水厂的工艺流程中供水质量的主要参数、双回路供电以及所有设备的工况。无线通讯系统可以实时向温州自来水集团公司中心调度室传送水厂的生产情况并接收相关的指令。中控室内还设有2台各具四个画面的监视器，配合现场的摄像装置，对整个水厂工艺和设备的工况、厂区安全情况时刻进行监视。

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收稿日期：2000-04-12