模塊化凈水廠在南水北調(diào)配套水廠建設(shè)中的應(yīng)用分析

□吳景義

南水北調(diào)河北省受水區(qū)包含石家莊、衡水、廊坊、滄州、保定、邢臺、邯鄲7個(gè)市，年總分水量303963萬m3，現(xiàn)南水北調(diào)主干渠已建成通水，其配套凈水廠建設(shè)也正在建設(shè)階段，其中，縣級供水小規(guī)模水廠（小于＜5萬m3/d）建設(shè)數(shù)量較多。對于小規(guī)模水廠設(shè)計(jì)一般分為常規(guī)處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)和模塊化水廠設(shè)計(jì)兩種設(shè)計(jì)形式。

1.模塊化水廠特點(diǎn)與優(yōu)勢

模塊化水廠是集混凝、沉淀、過濾、加藥等水處理工藝于一個(gè)單元的凈水模塊。具有結(jié)構(gòu)緊湊、占地少、基建量少、投產(chǎn)快的優(yōu)點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)化單元凈水模塊單組規(guī)格為1200、2400、3600、5000m3/d，最大可達(dá)到1萬m3/d，可根據(jù)水廠供水規(guī)模組合配套，利于工程分期建設(shè)。

2.模塊化水廠水處理工藝與檢修維護(hù)

2.1 水處理工藝

絮凝區(qū)采用穿孔旋流絮凝法：目前工程上應(yīng)用較多的反應(yīng)池主要有隔板反應(yīng)池、穿孔旋流反應(yīng)池、機(jī)械反應(yīng)池和網(wǎng)格反應(yīng)池等。穿孔旋流絮凝池的優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單、施工方便、造價(jià)低、適用于中、小型水廠，但其受源水水質(zhì)變化影響較大，混凝效果欠佳。網(wǎng)格反應(yīng)池是近年應(yīng)用紊流理論發(fā)展起來的新池型，在池內(nèi)垂直水流方向放置網(wǎng)格或柵條，通過網(wǎng)格或柵條的孔隙時(shí)，水流收縮，過網(wǎng)孔后水流擴(kuò)大，形成良好的絮凝條件，因而可降低藥劑用量并縮短絮凝時(shí)間，絮凝時(shí)間一般為10～15min。池高適當(dāng)，可與平流沉淀池或斜板沉淀池合建。

沉淀區(qū)采用斜管沉淀法：目前在城市水廠中應(yīng)用較多的是平流沉淀池和斜管（板）沉淀池。斜管沉淀池具有沉淀時(shí)間短、沉淀效率高、占地省等特點(diǎn)，但對原水的適應(yīng)性不如平流沉淀池，其抗沖擊負(fù)荷能力差。要求配套的絮凝池有良好的絮凝效果，塑料斜管有老化問題，需要定期更換。平流沉淀池是較為傳統(tǒng)的沉淀池類型，占地面積大，對場地的平整度要求較高，但處理效果穩(wěn)定，對原水的適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富，管理方便。

過濾采用普通快濾池法：根據(jù)濾池的結(jié)構(gòu)形式不同，目前常用的池型有普通快濾池、V型濾池等。普通快濾池是給水處理中過濾工藝的傳統(tǒng)池型，水的過濾原理是水流通過一定厚度、一定粒徑的介質(zhì)過濾層后達(dá)到過濾的效果。介質(zhì)可以是石英砂、砂礫或其他顆粒狀的原料，過濾的等級取決于組成濾床的介質(zhì)顆粒直徑和水流通過濾床的流速。水流從過濾器進(jìn)水口進(jìn)入并流經(jīng)過濾層后，水中的懸浮雜質(zhì)被過濾層所吸附，濾后的水則從濾水帽流向出水口，過濾器的清潔可通過反沖洗來完成，此時(shí)的水流反向從濾水帽向上流出，引起過濾層的紊流擾動，所吸附的雜質(zhì)被釋放出來并通過排放閥排出，反清洗過程可根據(jù)進(jìn)出口的壓差或定時(shí)來自動完成。濾料一般采用雙層濾料設(shè)計(jì)，雙層濾料濾池上層為粗石英砂，下層為細(xì)石英砂，具有截污能力強(qiáng)、出水水質(zhì)穩(wěn)定、濾速高、過濾周期較長等特點(diǎn)。雙層濾料級配見表1。

表1 雙層濾料的級配組成表

單元凈水模塊一般采用濾頭、濾板配水系統(tǒng)，濾頭、濾板配水系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡便、工藝技術(shù)可靠、水頭損失小、能耗低、無死水區(qū)、不易堵塞積泥、施工管理方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。

普通快濾池法的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行穩(wěn)妥可靠，出水水質(zhì)好，有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。但由于反沖洗為單純水沖，耗水量大且反沖洗效果不佳，運(yùn)行成本高且反沖洗不到位影響出水水質(zhì)。

V型濾池優(yōu)點(diǎn)是過濾周期長，濾料層利用率高，濾速較高，濾后水質(zhì)好，采用汽水反沖洗，耗水量少，具有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行穩(wěn)妥可靠，適用于大、中型水廠。由于增加反洗供氣系統(tǒng)，自控要求高，反沖洗設(shè)備較多。

2.2 檢修維護(hù)

單元凈水模塊一般采用厚鋼板焊接或鋼構(gòu)架與瓦楞鋼板焊接而成。這樣建造成的單元凈水模塊由于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尤其是絮凝區(qū)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此金屬防腐處理非常困難，影響了設(shè)備的使用壽命，成為模塊化凈水廠的“瓶頸”。水廠運(yùn)行出現(xiàn)故障時(shí)，需要設(shè)備廠家配合檢修，對于水廠管理者來說比較被動?，F(xiàn)在，模塊化凈水廠家正在著力解決和改進(jìn)此項(xiàng)問題，全部凈水系統(tǒng)的凈水設(shè)備本體采用鋼構(gòu)混凝土內(nèi)襯外噴法防腐處理后可以大大提高設(shè)備的使用周期。

3.模塊化凈水廠在南水北調(diào)配套水廠建設(shè)中應(yīng)用的可行性

日供水量在5萬m3以下的水廠，由于模塊化凈水廠的結(jié)構(gòu)緊湊，占地少等原因，其建造成本與傳統(tǒng)水廠相比有較大優(yōu)勢，能節(jié)約大約25%的投資成本，運(yùn)行成本與傳統(tǒng)水廠基本相同。另外，基建量少，投產(chǎn)快，易組合配套，一體化設(shè)備，運(yùn)行管理方便，更具有利于工程分期建設(shè)等優(yōu)勢。

綜上所述，南水北調(diào)配套縣級水廠大部分規(guī)模在日供水量5萬m3以下?？h級水廠技術(shù)力量、管理水平較薄弱，與傳統(tǒng)采用的水處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)工藝比較，適用于建設(shè)模塊化凈水廠。□