文/張翀 湖南省建筑設(shè)計(jì)院有限公司 湖南長沙 410000

劉宇軒 中國建筑第五工程局有限公司 湖南長沙 410000

1、項(xiàng)目概況

汨羅市地處湖南省東北部，緊靠南洞庭湖東畔、汨羅江下游，為湖南岳陽下轄的縣級(jí)市，現(xiàn)有人口約70萬人。汨羅市城區(qū)現(xiàn)狀有兩座自來水廠，一座為汨羅市二水廠，一座為新市水廠。二水廠一期工程建于2001年，取水自汨羅江水源，設(shè)計(jì)規(guī)模為3×104m3/d，為整個(gè)汨羅市城區(qū)提供用水。為解決汨羅市用水供需矛盾以及汨羅江水源水質(zhì)日益惡化的現(xiàn)狀，本次設(shè)計(jì)對(duì)水廠進(jìn)行改擴(kuò)建，擴(kuò)建至6×104m3/d。改擴(kuò)建采用優(yōu)質(zhì)水源，引水自43km外的蘭家洞水庫，但由于水庫存在著季節(jié)性鐵錳超標(biāo)的問題，在水廠處理工藝選擇上應(yīng)重點(diǎn)考慮，并對(duì)原設(shè)計(jì)不符合現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范的部分進(jìn)行改造。改擴(kuò)建后工藝流程為：蘭家洞水庫水源→取水泵房→格柵曝氣池→絮凝沉淀池→氣水反沖洗砂濾池→清水池→送水泵房→城市配水管網(wǎng)。水廠經(jīng)改擴(kuò)建后，出廠水水質(zhì)符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》。

2、重難點(diǎn)問題分析及應(yīng)對(duì)

2.1 解決用水隱患開辟另一水源

汨羅市原飲水水源為汨羅江，為汨羅市唯一的飲用水水源，近年來汨羅江連續(xù)出現(xiàn)砷超標(biāo)的現(xiàn)象，目前作為城區(qū)供水的單一水源，應(yīng)對(duì)突發(fā)水質(zhì)污染事故能力較差，需加大對(duì)汨羅江流域綜合治理保護(hù)力度和水廠處理工藝抗風(fēng)險(xiǎn)能力的建設(shè)。汨羅市“引蘭入市”工程實(shí)施后，將蘭家洞水庫水引入到汨羅市城區(qū)，將蘭家洞水庫水源作為汨羅市主要水源，汨羅江作為汨羅市的第二水源，解決了汨羅市單一水源的問題。引蘭入市二期水廠改擴(kuò)建工程作為汨羅市“引蘭入市”項(xiàng)目的重要組成部分，徹底解決了汨羅市水源安全隱患，保障了汨羅市城區(qū)飲水的安全。

2.2 選擇合適工藝重點(diǎn)去除鐵錳

蘭家洞水庫水質(zhì)基本滿足《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3838-2002）》Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，鐵、錳指標(biāo)季節(jié)性超標(biāo)嚴(yán)重，在如何選擇合適的工藝，確保出水達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）標(biāo)準(zhǔn)，是項(xiàng)目的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本次改擴(kuò)建工程在常規(guī)處理的基礎(chǔ)上增加了除鐵、除錳設(shè)施，經(jīng)過對(duì)各項(xiàng)除鐵錳工藝方案進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比論證后，并結(jié)合水源水質(zhì)特性和廠區(qū)現(xiàn)狀用地限制，最終確定采用穩(wěn)妥可靠的壓縮空氣曝氣+除鐵除錳濾池工藝同時(shí)去除鐵錳污染。通過曝氣氧化把易溶于水的二價(jià)鐵氧化成難溶于水的三價(jià)鐵，氧化生成的三價(jià)鐵經(jīng)水解后，生成氫氧化鐵膠體。含鐵錳的原水經(jīng)過曝氣后，再經(jīng)濾層過濾，利用濾料表面生成催化活性濾膜達(dá)到穩(wěn)定的除鐵錳效果。同時(shí)，隨著濾料的不斷成熟，在濾料孔隙生成了鐵細(xì)菌，對(duì)活性濾膜有促進(jìn)作用。自投產(chǎn)運(yùn)行以來，廠區(qū)去除鐵錳效果良好，各項(xiàng)指標(biāo)均滿足《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 協(xié)調(diào)豎向流程減少水頭損失

水廠在改擴(kuò)建過程中，首先應(yīng)復(fù)核現(xiàn)有構(gòu)筑物生產(chǎn)能力，滿足現(xiàn)行規(guī)范要求，而如何協(xié)調(diào)兩期工程的豎向流程也是重難點(diǎn)之一。經(jīng)詳細(xì)計(jì)算后，將現(xiàn)有一期絮凝沉淀池、濾池降低負(fù)荷運(yùn)行，改造后負(fù)荷降低至2×104m3/d。二期工程設(shè)計(jì)中受一期已建構(gòu)筑物水位標(biāo)高限制，可利用水頭富余極小，通過工藝流程詳細(xì)計(jì)算，盡量減少二期構(gòu)筑物水頭損失，實(shí)現(xiàn)了兩期工程豎向流程協(xié)調(diào)運(yùn)行。除此之前設(shè)計(jì)中充分考慮了土石方平衡、廠區(qū)雨水收集和排除以及與周邊地形的協(xié)調(diào)等情況。

2.4 優(yōu)化施工時(shí)序確保改建不停產(chǎn)

由于項(xiàng)目一期工程為整個(gè)汨羅市城區(qū)提供現(xiàn)狀用水，在改擴(kuò)建過程中做到不停產(chǎn)是項(xiàng)目設(shè)計(jì)中重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中充分考慮了改造過程中不停產(chǎn)運(yùn)行方案的可行性，通過協(xié)調(diào)廠區(qū)現(xiàn)有管線和新建管線減少了改造工程的難度，優(yōu)化施工時(shí)序和工期，并制定了工程實(shí)施過程中各項(xiàng)應(yīng)急處理措施。通過對(duì)現(xiàn)有構(gòu)筑物進(jìn)行改造和新建水處理構(gòu)筑物，將本項(xiàng)目擴(kuò)建至6×104m3/d，滿足了汨羅市整個(gè)城區(qū)安全供水的要求。

2.5 利用有限用地做好平面布置

廠址位于汨羅市東部，廠區(qū)現(xiàn)狀征地面積為16281.45m2，除去一期已用面積，二期改擴(kuò)建工程可用建設(shè)用地僅為10629.53m2（合15.94畝）?，F(xiàn)狀周圍均為基本農(nóng)田，新征用地困難，只能在原征地紅線范圍內(nèi)進(jìn)行改擴(kuò)建工程，總平面布置應(yīng)力求緊湊，以節(jié)省用地，故用地資源緊張也是項(xiàng)目設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一。整個(gè)廠區(qū)平面布局在現(xiàn)有征地范圍內(nèi)，與一期工程相協(xié)調(diào)，工藝流程順暢，單位水量占地為0.271 m2/m3，其占地指標(biāo)低于《城市給水工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》（建標(biāo)120-2009）中III類常規(guī)處理水廠用地0.35～0.41 m2/m3的標(biāo)準(zhǔn)。

汨羅市引蘭入市二期水廠改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)計(jì)算負(fù)荷618kW，計(jì)算視在負(fù)荷653kW，單位水量耗電量0.173kWh/m3，實(shí)際能耗為0.17kWh/m3，能耗指標(biāo)處于國內(nèi)先進(jìn)水平。

2.6 做好設(shè)備選型提升管控體系

如何做好電氣設(shè)備選型及自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使得項(xiàng)目改擴(kuò)建之后達(dá)到設(shè)備先進(jìn)、使用方便、管理簡單、維護(hù)簡便等也是需要重點(diǎn)考慮的問題。本水廠改擴(kuò)建工程工藝、電氣設(shè)備和材料多為國產(chǎn)一線品牌，先進(jìn)可靠，主要耗電設(shè)備如水泵、風(fēng)機(jī)等均配備變頻調(diào)速裝置，集中無功補(bǔ)償裝置等配備完善，各項(xiàng)節(jié)能措施落實(shí)到位，節(jié)能管理制度、人員齊全完整。自控系統(tǒng)先進(jìn)，維護(hù)管理簡便，整個(gè)廠區(qū)生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，生產(chǎn)人員勞動(dòng)強(qiáng)度低，改擴(kuò)建后未增加水廠勞動(dòng)定員，實(shí)現(xiàn)了水廠的現(xiàn)代化生產(chǎn)管理，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。

2.7 合理控制能耗做好節(jié)能設(shè)計(jì)

新型水廠的改擴(kuò)建工程在控制能耗節(jié)約資源等方面亦是重點(diǎn)。本項(xiàng)目從燈具、水泵、大型設(shè)備等都注重節(jié)能設(shè)計(jì)選型，達(dá)到合理降低能耗的目的。項(xiàng)目室外照明采用節(jié)能型照明燈具，照明電耗相比于傳統(tǒng)白熾燈照明電耗節(jié)能達(dá)到30%以上。大功率潛水泵和鼓風(fēng)機(jī)的控制方式采用變頻控制，使得水泵和鼓風(fēng)機(jī)電機(jī)的運(yùn)行效率大大提高。根據(jù)水位高低變化，變頻控制實(shí)現(xiàn)水泵電機(jī)的無級(jí)調(diào)速，控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。水泵工作原理可知，P（功率）=Q（流量～）×H（壓力），流量Q與轉(zhuǎn)速N的一次方成正比，壓力H與轉(zhuǎn)速N的平方成正比，功率P與轉(zhuǎn)速N的立方成正比，如果水泵的效率一定，當(dāng)要求調(diào)節(jié)流量下降時(shí)，轉(zhuǎn)速N可成比例的下降，而此時(shí)軸輸出功率P成立方關(guān)系下降。即水泵電機(jī)的耗電功率與轉(zhuǎn)速近似成立方比的關(guān)系。例如：一臺(tái)水泵電機(jī)功率為73KW，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的4/5時(shí)，其耗電量為37.4KW，省電48.8%，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降到原轉(zhuǎn)速的1/2時(shí)，其耗電量為9.1KW，省電87.5%。

2.8 協(xié)調(diào)周邊環(huán)境達(dá)到風(fēng)格統(tǒng)一

改擴(kuò)建工程如何與原一期工程形成建筑風(fēng)格融合，達(dá)到更高的標(biāo)準(zhǔn)要求也是重難點(diǎn)問題。本期建筑風(fēng)格延續(xù)了一期建筑的風(fēng)格，在建筑物滿足水廠的特殊功能要求的前提下，平面布局吸納園林式的風(fēng)格布局，主體建筑采用坡屋頂，將細(xì)膩的園林布局平法與簡法、大方的現(xiàn)代風(fēng)格相結(jié)合，整個(gè)廠區(qū)建筑在綠化的襯托下，高低錯(cuò)落有致，造型富有生機(jī)，形成了自己獨(dú)特的風(fēng)格，體現(xiàn)廠區(qū)建筑獨(dú)立的個(gè)性和文化氣息。

結(jié)語：

汨羅市二水廠現(xiàn)狀設(shè)計(jì)規(guī)模為3×104m3/d，本次改擴(kuò)建規(guī)模為6×104m3/d，采用蘭家洞水庫原水重力自流進(jìn)入廠區(qū)，采用除鐵、錳+常規(guī)處理工藝，出水達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）106項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)原有一期工程3.0×104m3/d規(guī)模降負(fù)荷至2.0×104m3/d運(yùn)行，新建4.0×104m3/d常規(guī)處理生產(chǎn)線，新建6×104m3/d格柵及曝氣池。汨羅市二水廠改擴(kuò)建后的工藝流程選擇較為優(yōu)化，有針對(duì)性，處理效果較好，項(xiàng)目各項(xiàng)評(píng)價(jià)指標(biāo)良好，社會(huì)效益顯著，建設(shè)方案可行，本文也從八個(gè)方面探討分析了水廠改擴(kuò)建設(shè)計(jì)過程中遇到的常見重難點(diǎn)問題，提出的解決方案較有針對(duì)性且做了很多優(yōu)化，對(duì)于同類型的水廠改擴(kuò)建工程設(shè)計(jì)有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。