案例分析：大型水廠升級改造理念與工程實踐

時間：2018-04-25 來源：給水排水 作者：陳艷麗

本文通過工程實例介紹了大型水廠升級改造的理念和實踐：合理利用原有設施節省投資，在水廠布局和用地受限的條件下，既維持水廠正常生產（不減產或少減產），又要確保施工安全可靠，完成大型水廠的升級改造工程。

1 改造理念

（1）采用節地型、疊合式的處理構筑物。這是升級改造工程中的核心問題，即必須首先解決用地問題，才能使改造工程得以進行。根據所要進行改造工程的工藝流程和工程目標要求，合理地、最大化地將各處理構（建）筑物疊合建設，使用地最小化，如沉淀池和清水池、濾池和清水池（接觸池）、配水井和預臭氧接觸池、中間提升和濾池及反沖洗設施、排泥水系統中的各種收集池、濃縮池和脫水車間及其加藥、配電等。

（2）采用“騰籠換鳥”式，分階段實施。如何解決邊生產邊改造，是很多老廠改造時普遍面臨又必須妥善解決的現實問題。對此，需要結合水廠自身條件和生產特點，與業主充分討論，找出生產改造過程的關鍵節點，確定改造過程中的最低保證制水量，限定改造范圍，在城市供水管網協調調度下，有組織有應急預案前提下采用“騰籠換鳥”的方式，分階段實施升級改造，以解決邊生產邊改造問題。

（3）重新梳理各生產管線。水廠看不見的地下管道，是改造工程中的重要一環，畢竟廠區內絕大多數都是重力流管道，各自功能不同、錯綜復雜、密不可分，全面的梳理和統一的布置決定了生產的順暢與否。根據整體改造工程目標與方案，一次性完成總圖管線布置，并結合改造階段步驟分步實施。

（4）合理安排老設施、設備的改造時序。在升級改造工程的同時，需要結合升級改造目標，全面分析評估老設施、設備，逐一找出問題所在，再進行有針對性的解決方案，因地制宜，講求實效，統一布局，優化整體設計，合理安排改造工程時序，先建后拆，有序進行。

（5）合理規劃智慧化改造進程。隨著近年來BIM技術、AI技術和VR技術的不斷進步、城市參數化水平不斷提高，水廠管理的智慧化，已成為供水行業技術進步的亮點，構建智慧水廠框架，在生產運行、參觀學習、維護監測、環境控制等各領域逐步推進智慧化，已經成為今后大型水廠升級改造的重點內容。

2 工程實例

2.1 水廠現狀

某城市大型水廠始建成于1958年，位于當初的城市郊區，該區現在已成為城市主城區，四周被居民區、道路、河道所圍，無可用的新擴建用地，即改造工程只能在現水廠內部實施，并要求維持生產保障居民用水。水源為某運河水系，原水經取水泵站、增壓泵站輸送至水廠。泵站和水廠內部都先后歷經多次擴容、改造，形成了現在水廠的2條制水系統，即14.5萬m3/d和10.5萬m3/d制水系統，共有3組沉淀池，3組濾池，6組清水池，2座二級泵房。另有1座原水取水泵站和1座增壓泵站,其規模都是25萬m3/d。

2.2 存在的問題

（1） 構筑物多、設備陳舊、總圖凌亂。水廠自建成的近60年時間里，先后經歷多次擴容、改造，形成了現在多個處理構筑物，總圖布置分散、凌亂，且多個構筑物和很多設備都存在問題。如現有吸水井分為高、低水位2格吸水井，多年運行管理實踐表明高、低水位運行切換麻煩，節能效果也不明顯；加藥間設備陳舊需要逐一更換，其內部布置、土建分隔亦有多處需要改造，而且現有工藝設備也不能滿足新增加藥劑的要求；水廠的清水池庫容僅2.2萬m3，庫容偏小；2座二級泵房和2座原水泵房內水泵機組匹配都不合理、效率低下、自動化程度低。

（2）現狀水廠處理效果差。據近幾年水質資料統計，現有10.5萬m3/d系統的沉后水濁度較高，最高為16.8 NTU，14.5萬m3/d系統的沉后水濁度最高達20 NTU，導致出廠水濁度遠高于目標值（0.1 NTU），出廠水耗氧量最高為2.85～3.14 mg/L，也不能滿足《某省城市供水現代化水廠的出廠水優質標準》中規定的CODMn≤2.0 mg/L的要求。

（3）水源污染。原水水質較差，尤其冬季有機物含量較高，近年來突發性水質污染事件時有發生。在經過多次改造后，出水水質和運行效果有所改善，但耗氧量、錳仍存在超過國家標準的情況。

（4）流程反向布置。現狀工藝流程是自西向東布置，而原水是從水廠東側接入，現狀水廠的水力流程明顯反向布置。

（5）環保不達標。由于歷史原因，廠區內雨水、污水、部分生產排水為合流制，環保部門已經要求限期整改。

2.3 改造目標

（1）改造后仍維持水廠規模25萬m3/d，出廠水泵揚程也維持42 m，改造期間保證約14.5萬m3/d供水規模。

（2）滿足出廠水幾個主要指標：CODMn≤2.0 mg/L；出廠水濁度≤0.1 NTU；出廠水色度≤5。

（3）泵站改造后水泵電機機組效率達到經常運行區段75％以上，并滿足水廠不同季節和不同時段對原水調度的要求。

（4）完成廠區內雨、廢水分流，生產排泥水全部收集、經處理后達標排放。

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