案例分析：大型水厂升级改造理念与工程实践

时间：2018-04-25 来源：给水排水 作者：陈艳丽

本文通过工程实例介绍了大型水厂升级改造的理念和实践：合理利用原有设施节省投资，在水厂布局和用地受限的条件下，既维持水厂正常生产（不减产或少减产），又要确保施工安全可靠，完成大型水厂的升级改造工程。

1 改造理念

（1）采用节地型、叠合式的处理构筑物。这是升级改造工程中的核心问题，即必须首先解决用地问题，才能使改造工程得以进行。根据所要进行改造工程的工艺流程和工程目标要求，合理地、最大化地将各处理构（建）筑物叠合建设，使用地最小化，如沉淀池和清水池、滤池和清水池（接触池）、配水井和预臭氧接触池、中间提升和滤池及反冲洗设施、排泥水系统中的各种收集池、浓缩池和脱水车间及其加药、配电等。

（2）采用“腾笼换鸟”式，分阶段实施。如何解决边生产边改造，是很多老厂改造时普遍面临又必须妥善解决的现实问题。对此，需要结合水厂自身条件和生产特点，与业主充分讨论，找出生产改造过程的关键节点，确定改造过程中的最低保证制水量，限定改造范围，在城市供水管网协调调度下，有组织有应急预案前提下采用“腾笼换鸟”的方式，分阶段实施升级改造，以解决边生产边改造问题。

（3）重新梳理各生产管线。水厂看不见的地下管道，是改造工程中的重要一环，毕竟厂区内绝大多数都是重力流管道，各自功能不同、错综复杂、密不可分，全面的梳理和统一的布置决定了生产的顺畅与否。根据整体改造工程目标与方案，一次性完成总图管线布置，并结合改造阶段步骤分步实施。

（4）合理安排老设施、设备的改造时序。在升级改造工程的同时，需要结合升级改造目标，全面分析评估老设施、设备，逐一找出问题所在，再进行有针对性的解决方案，因地制宜，讲求实效，统一布局，优化整体设计，合理安排改造工程时序，先建后拆，有序进行。

（5）合理规划智慧化改造进程。随着近年来BIM技术、AI技术和VR技术的不断进步、城市参数化水平不断提高，水厂管理的智慧化，已成为供水行业技术进步的亮点，构建智慧水厂框架，在生产运行、参观学习、维护监测、环境控制等各领域逐步推进智慧化，已经成为今后大型水厂升级改造的重点内容。

2 工程实例

2.1 水厂现状

某城市大型水厂始建成于1958年，位于当初的城市郊区，该区现在已成为城市主城区，四周被居民区、道路、河道所围，无可用的新扩建用地，即改造工程只能在现水厂内部实施，并要求维持生产保障居民用水。水源为某运河水系，原水经取水泵站、增压泵站输送至水厂。泵站和水厂内部都先后历经多次扩容、改造，形成了现在水厂的2条制水系统，即14.5万m3/d和10.5万m3/d制水系统，共有3组沉淀池，3组滤池，6组清水池，2座二级泵房。另有1座原水取水泵站和1座增压泵站,其规模都是25万m3/d。

2.2 存在的问题

（1） 构筑物多、设备陈旧、总图凌乱。水厂自建成的近60年时间里，先后经历多次扩容、改造，形成了现在多个处理构筑物，总图布置分散、凌乱，且多个构筑物和很多设备都存在问题。如现有吸水井分为高、低水位2格吸水井，多年运行管理实践表明高、低水位运行切换麻烦，节能效果也不明显；加药间设备陈旧需要逐一更换，其内部布置、土建分隔亦有多处需要改造，而且现有工艺设备也不能满足新增加药剂的要求；水厂的清水池库容仅2.2万m3，库容偏小；2座二级泵房和2座原水泵房内水泵机组匹配都不合理、效率低下、自动化程度低。

（2）现状水厂处理效果差。据近几年水质资料统计，现有10.5万m3/d系统的沉后水浊度较高，最高为16.8 NTU，14.5万m3/d系统的沉后水浊度最高达20 NTU，导致出厂水浊度远高于目标值（0.1 NTU），出厂水耗氧量最高为2.85～3.14 mg/L，也不能满足《某省城市供水现代化水厂的出厂水优质标准》中规定的CODMn≤2.0 mg/L的要求。

（3）水源污染。原水水质较差，尤其冬季有机物含量较高，近年来突发性水质污染事件时有发生。在经过多次改造后，出水水质和运行效果有所改善，但耗氧量、锰仍存在超过国家标准的情况。

（4）流程反向布置。现状工艺流程是自西向东布置，而原水是从水厂东侧接入，现状水厂的水力流程明显反向布置。

（5）环保不达标。由于历史原因，厂区内雨水、污水、部分生产排水为合流制，环保部门已经要求限期整改。

2.3 改造目标

（1）改造后仍维持水厂规模25万m3/d，出厂水泵扬程也维持42 m，改造期间保证约14.5万m3/d供水规模。

（2）满足出厂水几个主要指标：CODMn≤2.0 mg/L；出厂水浊度≤0.1 NTU；出厂水色度≤5。

（3）泵站改造后水泵电机机组效率达到经常运行区段75％以上，并满足水厂不同季节和不同时段对原水调度的要求。

（4）完成厂区内雨、废水分流，生产排泥水全部收集、经处理后达标排放。

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