杭州市九溪水廠設(shè)計(jì)能力60萬m3/d，是目前浙江省規(guī)模最大的自來水廠。該水廠是利用國外貸款，既引進(jìn)90年代國際先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備，又充分使用國內(nèi)成熟經(jīng)驗(yàn)，使國內(nèi)外技術(shù)融為一體。設(shè)備進(jìn)行合理組合的一座現(xiàn)代化水廠。水廠自1999年6月試運(yùn)行，2000年6月正式投產(chǎn)以來一直運(yùn)行正常，出廠水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了建設(shè)部2000年科技進(jìn)步規(guī)劃中要求一類水司標(biāo)準(zhǔn)，出廠水濁度去年平均為0.3NTU，經(jīng)常在0.1NTU以下。全廠職工只有60人，其中生產(chǎn)一線30人，每班只有5人�，F(xiàn)將該工程的設(shè)計(jì)和建設(shè)特點(diǎn)介紹如下。

1、設(shè)計(jì)介紹

九溪水廠分為三期建成，一、二期規(guī)模各為15萬m3/d，三期為30萬m3/d。

1.1、水源

以錢塘江珊瑚沙段為水源，錢塘江干流全長483km，一般流量在5000m3/s，枯水年平均泄水量300m3/s(95%保證率)。水質(zhì)良好，按地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)評(píng)價(jià)屬Ⅰ～Ⅱ級(jí)。原水濁度3.2～7000NTU；溫度5～32℃；色度10～30SCU；氯化物3～4370mg/L(咸潮型河段)；鐵0.05～0.08mg/L；錳0.05～0.10mg/L；總細(xì)菌280～7300個(gè)/mL；總大腸菌群740～9600個(gè)/L。

1.2工藝流程

水廠工藝流程如圖1。

圖1工藝流程1.3.2配水井

1.3、工藝設(shè)計(jì)

1.3.1、取水泵房

取水口為淹沒式江心取水口，通過長108m(DN=2600)引水鋼管自流進(jìn)水泵站吸水井。泵站平面尺寸24.6m×26m，地下部分深12.8m，內(nèi)設(shè)粗格柵、旋轉(zhuǎn)濾網(wǎng)及立式斜流泵(Q=6875m3/h，H=16m)5臺(tái)。

圓型配水井直徑18m，有效容積1470m3，分設(shè)4路，停留時(shí)間3.2min，主要功能為將原水均勻分配至4組凈水構(gòu)筑物，兼作預(yù)氯化投加點(diǎn)。

1.3.2、混合

采用DN=1400×4靜態(tài)管道混合器，速度梯度為750～1000s-1，滯留時(shí)間最長為6s，投藥口設(shè)于混合器前端，分上、下、左、右4處，保證藥液快速、均勻的分配。

1.3.3、絮凝沉淀池

絮凝采用水力折板絮凝，分為三段，絮凝時(shí)間為15～18min；速度梯度分別為：異波折板80s-1，同波折板43s-1，平板24s-1；絮凝區(qū)設(shè)穿孔排泥管，氣閥控制。

共設(shè)4組平流式沉淀池，每座平面尺寸為118.5m×18m，有效水深3.2m，分為兩格，每格處理能力7.5萬m3/d。出水為鋸齒形三角堰指形槽，堰的負(fù)荷率一期為440～500m3/(d·m)，二期為190～225m3/(d·m)，三期為150～170m3/(d·m)。排泥采用刮吸結(jié)合無軌道式吸泥機(jī)。

1.3.5、濾池

濾池全部采用V型濾池，均粒石英砂濾料，有效粒徑0.95mm(K=60分別為≤1.4，≤1.6)、砂層厚度為1.20m,4～8mm礫石墊層厚50mm，氣水反沖洗、恒水頭、恒濾速過濾。

一、二期15萬m3/d規(guī)模為一組，每組分為10格，單格面積107.27m2(有效過濾面積93.28m2)，濾速7.37m/h。三期30萬m3/d規(guī)模為一組，每組分為10格，單格面積186.6m2(有效過濾面積163.0m2)，濾速7.82m/h。沖洗強(qiáng)度：表沖1.8L/(s·m2)，氣沖15.28L/(s·m2)，水沖一、二期2.08～3.85L/(s·m2)，三期為1.94～3.6L/(s·m2)。

操作室設(shè)：3臺(tái)反沖洗水泵，每臺(tái)水泵水量1100m3/h，揚(yáng)程8.6m，電機(jī)功率45kW；2臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)，每臺(tái)風(fēng)量8918m3/h，風(fēng)壓1.35bar，電機(jī)功率132kW；1臺(tái)空氣壓縮機(jī)，風(fēng)量56.5m3/h，風(fēng)壓7bar，電機(jī)功率7.5kW。

濾池的控制閥門均采用氣動(dòng)。在濾池水頭損失和流速變化情況下，每格濾池在±100mm范圍內(nèi)的定水位由出水控制閥門自動(dòng)維持。

1.3.6、清水池

一期二期濾池下部各設(shè)有3000m3接觸池，三期另設(shè)容積為12000m3清水池。廠外增壓泵房另設(shè)清水池30000m3。

1.3.7、送水泵房

兩座30萬m3/d規(guī)模的半地下式送水泵房分設(shè)在高壓配電間及控制室的左右。

一期內(nèi)設(shè)兩臺(tái)奧地利ELIN公司600-LNN-950水泵(Q=4700m3/h，H=22m，配套10kV電機(jī)，315kW)。兩臺(tái)上海KSB32SA-19A-1100水泵(Q=5500m3/h，H=22m，配套10kV電機(jī)，450kW)。三期內(nèi)設(shè)4臺(tái)法國660-LNN-950水泵(Q=5000m3/h，H=24m，配套10kV電機(jī)，450kW)。

1.3.8、加藥間

加藥間設(shè)有Cl2、NH3、Al2(SO4)3、PAM、NaOH等5種藥劑的儲(chǔ)存、調(diào)制及投加設(shè)施。

1.3.8.1、消毒劑

消毒劑采用氯和氨。前加氯設(shè)計(jì)投加量3mg/L，為流量比例控制，每臺(tái)最大加注量57kg/h(2用1備)，投加點(diǎn)為原水流量計(jì)出口10m處加氯井內(nèi)。

后加氯設(shè)計(jì)投加量1.5mg/L，共設(shè)置5臺(tái)余氯控制加氯機(jī)，其中一、二期為3臺(tái)10kg/h(2用1備)，投加點(diǎn)為濾池下部接觸池進(jìn)水端；三期為2臺(tái)20kg/h(1月1備)，投加點(diǎn)為濾池出水渠堰口處。

后加氨設(shè)計(jì)投加量1mg/h，采用壓力式流量比例加氨機(jī)，每臺(tái)最大加注量20mg/h(2用1備)，投加點(diǎn)為送水泵房吸水井。

加氯間由氣源室(15.2×10.5m)、氯庫(10.4m×8.5m)、蒸發(fā)器與加氯機(jī)室(10.5m×5.6m)、泄氯中和裝置(10.5m×7.6m)等組成。

加氨間由氣源室、氨庫(15.2m×10.5m)及加氨機(jī)室(11.1m×3.8m)組成。

1.3.8.2、混凝劑

混凝劑為液體聚氯化鋁，備用混凝劑為固體聚氯化鋁。

混凝劑投劑間平面尺寸38m×10.5m，溶解池與溶液池合建于室內(nèi)地坪下，共分3格(每格尺寸12.8m×3.05m×3.8m)，交替運(yùn)行，每格配2臺(tái)5.5kW攪拌機(jī)，投加液濃度依據(jù)液位計(jì)信號(hào)自動(dòng)調(diào)配，并用濃度計(jì)的信號(hào)進(jìn)行修正。

設(shè)計(jì)平均投加量30mg/L(商品原液)，共設(shè)8臺(tái)(4用4備)美國M.R公司計(jì)量泵，每臺(tái)投加量4550～6060L/h，采用SCD信號(hào)調(diào)節(jié)頻率流量信號(hào)調(diào)節(jié)沖程方式進(jìn)行控制。

1.3.8.3、助凝劑

助凝劑為粉狀袋裝聚合電介質(zhì)。

藥庫平面尺寸10.5m×3.8m，投加間平面尺寸15.2m×10.5m。投加液由TMI提供的3臺(tái)配制罐進(jìn)行配制，每罐容積4m3(配1.5kW攪拌機(jī))。設(shè)計(jì)平均投加量0.08mg/L，投加泵出液管上配有稀釋設(shè)施。共設(shè)12臺(tái)雙缸投加泵(8用4備)，每臺(tái)投加量33L/h，投加泵的運(yùn)行可在10%～100%范圍內(nèi)進(jìn)行手動(dòng)調(diào)節(jié)。投加點(diǎn)為絮凝池進(jìn)水端。

1.3.8.4、pH調(diào)節(jié)劑

調(diào)節(jié)劑用荷性鈉(NaOH)45%濃度的液態(tài)產(chǎn)品，比重為1.3。投劑間平面尺寸15.2m×10.5m，設(shè)有2個(gè)40m3封閉儲(chǔ)存池，儲(chǔ)存池上配有干燥設(shè)備。主要作用為調(diào)整出廠水pH，使出水具有良好的口感；或根據(jù)原水水質(zhì)的情況，可對(duì)原水pH調(diào)整，以保證良好的絮凝效果。pH調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)投加量12L/h，投加濃度450g/L。設(shè)12臺(tái)(8用4備)雙缸投加泵，每臺(tái)投加量66L/h，手動(dòng)操作投加，投加點(diǎn)為管式靜態(tài)混合器入口端。

出廠水pH調(diào)節(jié)的設(shè)計(jì)投加量8mg/L，投加濃度450g/L。設(shè)3臺(tái)(2用1備)單缸投加泵，每臺(tái)投加量650L/h，投加泵依據(jù)濾后水流量信號(hào)調(diào)節(jié)其頻率，自動(dòng)投加，投加點(diǎn)為送水泵房吸水井內(nèi)。

1.3.9、回收水池及綜合泵房

設(shè)有容積分別為600m3與500m3回收(污泥)水池2座，分別接納濾池反沖洗廢水及沉淀池排泥水。回用水泵將上清液抽至配水井重復(fù)使用，污泥泵將泥水排入錢塘江。

1.3.10、凈水廠生活污(廢)水處理

將生活污(廢水)收集至污水調(diào)節(jié)池，經(jīng)A/O(地埋)式活性污泥處理設(shè)備二級(jí)生物處理，達(dá)標(biāo)后排入錢塘江。處理規(guī)模100m3/d。

1.3.11、清水輸送管線

原水經(jīng)凈化處理后，由2根長170m、DN=1600送水泵房輸水鋼管匯入一根長1560m、DN=2400輸水鋼管，并與長8700m、直徑2900mm輸水隧道接通；隧道出口由長度31m、DN=2900鋼管，與廠外苗圃增壓泵站內(nèi)清水池接通；經(jīng)加壓后再送入城市管網(wǎng)。

1.4、供電及自控系統(tǒng)

供電采用2路10kV高壓線路，廠內(nèi)設(shè)有總高壓配電裝置及2臺(tái)630kV，10kV/380V的低壓變電器。

自控采用集散性控制系統(tǒng)(DCS系統(tǒng))，該系統(tǒng)由中心調(diào)度室及進(jìn)水、加藥、濾池1、濾池2、濾池3、出水、綜合泵房等7個(gè)PLC站組成。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為單元控制、通訊和監(jiān)控三級(jí)既可實(shí)行調(diào)度室集中控制，也可在各控制子站通過PLC子站間采用高效可靠的FLPWAY網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)各PLC間的數(shù)據(jù)交換，各控制站的計(jì)算機(jī)利用高流量通訊網(wǎng)絡(luò)ETHWAY和NETDDE互相聯(lián)接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)間的快速信息交換。中控室還設(shè)有一臺(tái)主模擬屏和全廠攝像監(jiān)控系統(tǒng)。

2、設(shè)計(jì)特點(diǎn)

2.1、穩(wěn)妥可靠的工藝技術(shù)

(1)針對(duì)水源水質(zhì)變化較大的情況選用適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)妥可靠的常規(guī)凈水處理工藝，特別強(qiáng)調(diào)了原水的均勻分配、快速混合、充分絮凝以及選用能夠確保水質(zhì)處理效果的沉淀池與濾池的設(shè)計(jì)參數(shù)。

(2)加強(qiáng)了沉淀池的排泥，針對(duì)錢塘江原水濁度變化頻繁含泥沙量大的特點(diǎn)在沉淀池常規(guī)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上選用法國提供的帶12組橡皮驅(qū)動(dòng)(定向)滾輪的桁架式虹吸式刮(吸)泥機(jī)，與一般虹吸式排泥機(jī)相比有所創(chuàng)新。還在沉淀池區(qū)長度1/3一端部積泥較多部分加設(shè)兩道固定排泥斗，利用吸泥機(jī)刮板將池底污泥刮至泥斗儲(chǔ)存，靠重力強(qiáng)制排泥。

(3)降低沉淀池出水堰負(fù)荷，確保礬花不易上浮。

(4)擴(kuò)大了濾池單池面積，三期30萬m3/d，濾池只有10座，每座面積有163m2，為國內(nèi)之最，從而節(jié)省了建設(shè)投資。

2.2、加藥設(shè)計(jì)有所創(chuàng)新

(1)加藥品種多樣化，保證良好的凈水效果。使出廠水具有良好的口感。

(2)藥劑原料不落地、不搬運(yùn)。加藥間通常是最臟、最亂的地方，這主要是由于人工搬運(yùn)的緣故。本設(shè)計(jì)將原料進(jìn)口設(shè)在加藥間外面，可與運(yùn)輸車輛直接連接自流進(jìn)入溶藥池，并將溶解池與溶液池連在一起設(shè)置在地下，為藥庫寬敞、明亮、清潔環(huán)境提供了保證。

(3)加氯、加氨均采用自動(dòng)控制投加設(shè)備，并有雙保險(xiǎn)措施即既可以利用分控站PLC，也可以利用投加設(shè)備內(nèi)控制器實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

(4)計(jì)量泵采用SCD與進(jìn)水流量雙信號(hào)控制，更加有效地保證處理效果。

(5)建筑設(shè)計(jì)上考慮布局合理，通風(fēng)良好，有效的防腐措施及必要的建筑面積。藥庫與加藥間分設(shè)，加藥間每個(gè)房間都可割斷，確保生產(chǎn)安全。

2.3、先進(jìn)的自動(dòng)控制

九溪水廠的DCS系統(tǒng)具有以下特色：

2.3.1、雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)的調(diào)變主機(jī)

主機(jī)配備雙機(jī)并處于熱備狀態(tài)，在切換時(shí)做到不會(huì)丟失數(shù)據(jù)，又使它的無故障工作時(shí)日(MTBF)從4×104h提高到6×104h，從而使整個(gè)DCS系統(tǒng)的MTBF提高了近1.5倍。

2.3.2、高可靠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

DCS系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)是三級(jí)控制的神經(jīng)，為了提高其運(yùn)行速度和可靠性，不采用單一型式的通訊網(wǎng)，而是在各PLC站之間采用FIPWAY網(wǎng)絡(luò)連接以進(jìn)行站際間的數(shù)據(jù)通訊，PLC與RTU之間通過MODBUS通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)與總公司的數(shù)據(jù)通訊，各控制站計(jì)算機(jī)FTHWAY高流量通訊網(wǎng)絡(luò)和NETDDE互相連接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)之間的快速信息交換。這種結(jié)構(gòu)可以充分保證內(nèi)部三級(jí)控制方式的高速通訊，各級(jí)網(wǎng)絡(luò)之間是隔離的，當(dāng)其中某一網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，可以自動(dòng)改變通訊傳送鏈路進(jìn)行信號(hào)傳輸，使系統(tǒng)控制的影響減到最小。

2.3.3、完善的輔助系統(tǒng)

輔助系統(tǒng)是自控系統(tǒng)正常運(yùn)行的保證�？紤]到水廠處于雷電多發(fā)區(qū)，配置了完善的避雷設(shè)施，包括防直接雷系統(tǒng)、防感應(yīng)雷的電源避雷、網(wǎng)絡(luò)避雷、信號(hào)避雷、一次儀表避雷等。為了適應(yīng)全自動(dòng)化的管理需要配置了7臺(tái)室外攝像機(jī)、5臺(tái)室內(nèi)攝像機(jī)，4臺(tái)顯示屏，對(duì)生產(chǎn)關(guān)鍵部位進(jìn)行全天候監(jiān)測(cè)。

2.3.4、嶄新的工業(yè)組套軟件

設(shè)計(jì)使用INTOUCH7.0版本新的軟件，具有面向?qū)ο蟮膱D形功能、動(dòng)畫連接功能、標(biāo)準(zhǔn)用戶界面、精靈圖庫功能、動(dòng)態(tài)參數(shù)功能等，具有畫面立體感強(qiáng)，操作誤碼率小的特點(diǎn)。為提高自控系統(tǒng)的整體可靠性、主機(jī)和PLC都設(shè)置了必要的冗余系統(tǒng)。

2.4、少而精的一次儀表

一次儀表的優(yōu)劣往往對(duì)自控系統(tǒng)的可靠程度影響極大。九溪水廠一次儀表的設(shè)計(jì)遵循兩條原則：一是盡可能的少，除原水、沉淀水、濾后水的流量、濁度，SCD值，余氯，壓力，藥液液位、濃度等必要的參數(shù)參與控制外，一般不設(shè)在線式儀表；二是盡可能的精，不僅是選用名牌的儀表，而且要在國內(nèi)已被使用，實(shí)踐證明性能可靠的產(chǎn)品，這些產(chǎn)品的零配件又能在國內(nèi)市場(chǎng)上購買到。

2.5、優(yōu)美的建筑與環(huán)境設(shè)計(jì)

凈水廠占地338畝，水廠場(chǎng)地地形平坦、地勢(shì)開闊，位于杭州國家之江旅游度假區(qū)。為與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)，水廠的布局及建筑造型格調(diào)新穎、環(huán)境優(yōu)美和富有時(shí)代感。綠化面積占廠區(qū)面積45%，使廠內(nèi)建筑盡可能地淹沒于綠色環(huán)抱之中，再借以清水池頂上的西湖微縮水池、小品、雕塑等，與周圍環(huán)境組成一個(gè)完整而又疊落有序的建筑空間群體，使整個(gè)廠區(qū)既富有生機(jī)，又親切宜人。

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