錢孟康
(溫州自來水集團公司，浙江溫州325000)

　　摘要：溫州市新西山水廠是世界銀行貸款項目，設計規模為10×104 m3/d，由奧地利能源與環境工程公司總承包。投產以來，運行順利，水質優良，被世界銀行譽為交鑰匙工程的典范。本文介紹了該水廠的工藝流程、設計參數、相關設備、高低壓配電和自動控制系統以及運行情況。
　　關鍵詞：凈水工藝；設計參數；自動控制
　　中圖分類號：TU991.35
　　文獻標識碼：C
　　文章編號：1000-4602(2000)10-0042-03

　　新西山水廠屬溫州供水工程中的一個子項，總造價約9 840萬元，用地面積約2 hm2，設計供水能力10×104 m3/d。自1998年12月投產以來，平均日供水量達到12×104 m3/d，最高供水量達13×104 m3/d以上，出水濁度維持在0.1 NTU左右，最低為0.02 NTU，即使原水濁度高達7 000 NTU，出水濁度仍在0.5 NTU以下。該水廠的主要特點是：工藝可靠、設備精良、加藥系統完善、控制系統先進、檢測全面、出水優良、用地緊湊，全面實現自動化，成為國內最先進的水廠之一。

　　1 水源

　　新西山水廠的水源來自30 km以外的甌江，原水最低濁度在10 NTU左右，最高濁度達7000NTU以上(隨甌江水每天兩次潮漲潮落影響)，一天兩次最大濁度變化達5000NTU以上，但水質良好，符合二類地面水標準。

　　2　工藝流程、設計參數及設備

　　新西山水廠的工藝流程見圖1。

　　2.1 進水和混合系統
　　輸水隧洞內水位在黃海高程13～15 m之間變化，為穩定水流。該系統內設置了配水井，配水井前設有電動流量調節閥，當輸水隧洞內水位變化時，該調節閥將自動調節進水流量。
　　混合采用熱浸鍍鋅管式靜態混合器，DN1 200，共三節，混合效果良好。
　　該系統配置的主要儀表有超聲波水位儀、高濁度儀、pH計、溫度儀、SCD儀和電磁流量儀，這些儀表都具有就地顯示功能，并將信號以4～20 mA直流輸出送到加礬間PLC和中心控制室。
　　2.2 反應沉淀池
　　采用單通道折板反應、平流沉淀工藝，共二組。反應池平面尺寸為15.6 m×13.07 m，有效水深4 m，第一段和第二段采用相對折板，第三段用平板，水流在各段內的停留時間分別為5.3、5.7、5.6 min，流速分別為0.29、0.19、0.11 m/s，GT值為5.22×104，總水頭損失約0.28 m。排泥采用三通式排泥管和氣動閘板閥，排泥快速，每日排泥僅5 s，不需沖洗，包括沉淀池在內的總排泥水量損失在2%左右。
　　平流沉淀池的平面尺寸為96.13 m×15.6 m，水深3.0 m，設計沉淀時間為120 min。進水采用喇叭形穿孔配水墻，出水采用鋼筋混凝土指形槽，裝有不銹鋼鋸齒堰。采用二臺雙吸式排泥機，根據原水濁度和積泥情況，可在泵吸和虹吸二種工況下工作，在現場或中心控制室控制排泥機的運行。
沉淀池出口處裝有低濁度儀，隨時檢驗出水水質。
　　2.3 濾池和反沖洗系統
　　采用V型氣水反沖洗濾池，共八格，有效過濾面積為83.7 m²/格，設計濾速6.5 m/h，池深5.05 m，采用單一均質濾料，濾料為d＝0.8～1.2 mm的石英砂，層厚1.45 m，砂面上水深1.2 m。采用預制鋼筋混凝土濾板和ABS長柄濾頭。反沖洗分氣沖、氣水同時沖洗、水洗和表面掃洗四個階段，整個沖洗過程歷時18 min，反沖洗正常工作周期為48 h，高濁度季節為24 h。所有閥門均為氣動閥門，反沖洗水管和空氣管上分別裝有電磁流量計和孔板流量計，用于對反沖洗強度的監測和控制。每格濾池配有超聲波水位儀、水頭損失儀和壓力變送器，總出水渠中配有濁度儀、余氯分析儀，管廊上方就地配有濾池控制臺(帶PLC)四臺。濾池的反沖洗可根據控制過濾周期或水頭損失自動進行，也可通過就地控制臺、中心控制室人工操作。濾池設計最大水頭損失為2.2 m。
　　2.4 清水池
　　清水池建在反應沉淀池的下方，共二組，單池平面尺寸為109.2 m×15.6 m，有效水深3.2 m，兩池總容積約10 500 m³。每組清水池內設液位儀一套，取樣泵一臺。
　　2.5 吸水井和二級泵房
　　吸水井平面尺寸為21 m×2.4 m，分二格，最大水深5.5 m，最小水深2.2 m。井內裝超聲波水位儀一臺，具有高低水位自動報警功能。
　　二級泵房為地下結構，采用正壓吸水方式，配離心泵和10 kV緊湊型電機四臺，三用一備。
　　泵房出水總管為DN1 200鋼管，配有電磁流量計、濁度儀、余氯分析儀、總壓力表和pH計，用以監測主要出水水質指標和服務指標。在吸水井水位低于最低水位或電機溫升過高，電流、電壓超過正常值時，均可自動停泵。
　　2.6 加藥系統
　　根據甌江原水濁度、pH值變化大的特點，投加Al₂(SO₄)₃(或聚合氯化鋁)、ST助凝劑、NaOH三種藥劑，系統相當完善。
　　加礬系統設有溶解池、溶液池各二個，總容積分別為20 m3和60 m3。溶解池內裝不銹鋼攪拌器二臺，溶液池內裝穿孔稀釋水管。加礬泵為三臺活塞式隔膜計量泵，二用一備，流量為1 500 L/(臺·h)，投加濃度為3%。加礬池內裝有超聲波水位儀和密度計，加藥管上裝有電磁流量計，實現對液位、礬液濃度和加礬量的監測。整個加藥系統以SCD儀為測量單元組成閉合反饋控制系統，加藥間PLC根據SCD儀反饋值進行PID計算，調整變頻器來控制計量泵的轉速，從而實現加礬的自動控制。投運以來，不管原水濁度如何變化，自動化加藥異常成功。
　　ST助凝劑投加系統設溶解池二個，容積為6 m³，攪拌器二臺，計量泵三臺，投加量為360 L/(臺·h)，投加濃度為0.5%，配有液位儀二臺，整個系統具有自動改變助凝劑濃度的能力。為節約成本，僅在原水濁度＞4 000 NTU時投加助凝劑，效果相當明顯。
　　NaOH投加系統設有二個玻璃鋼NaOH原液儲罐，容積各為15 m³。二個玻璃鋼稀液罐，容積各為1 m³。另設有容積為30 m³的鋼筋混凝土緊急儲存池一座，三臺隔膜計量泵(二用一備)，投加量為550 L/(臺·h)。NaOH投加濃度為10%，設計最大投加量為22 mg/L。整個系統設有液位儀、溫度計和加溫裝置，堿液的加溫和稀釋均為自動控制。
　　2.7 加氯系統
　　加氯間與加藥系統建在一起，包括氯庫、加氯機室、泄氯回收裝置室三部分。加氯系統主要有三臺柜式加氯機(二用一備)，二臺電子秤，二臺真空調節器，一套液氯切換裝置，二套歧管系統，一套漏氯檢測和報警裝置。設計最大加氯量是前加氯為3 mg/L，后加氯為2 mg/L，前加氯按流量比例投加，后加氯按出水余氯反饋投加。
　　氯庫內裝有玻璃鋼通風管和屋頂通風機，用以日常換氣。泄氯回收裝置用于發生漏氯事故時的防范措施，當空氣中漏氯量＞1 mg/L則自動報警；當濃度為3 mg/L時，則自動關閉屋頂風機，開啟泄氯回收裝置，用NaOH溶液中和泄氯。為了防止裝置中的NaOH結晶，整個系統設有NaOH更換管道，只要定期打開有關閥門，即可將裝置內的NaOH排至NaOH緊急儲存池，并將NaOH儲存罐中的新鮮溶液送入回收裝置。
　　2.8 回用水池
　　回用水池平面尺寸為17 m×17 m，有效水深5.2 m，用于回收濾池反沖洗水和水廠整個系統中的溢流水。池內裝潛水泵二臺(一用一備)，潛水泵的啟閉可根據水位儀顯示的液位自動進行，也可就地或在中控室遙控進行。
　　2.9 高壓配電系統
　　供電采用兩路10 kV進線，同時工作。高壓柜選用的繼電器達到了定時限過電流保護、電流速斷保護、小接地電流保護、瓦斯保護、過負荷保護、低電壓保護、溫度保護等功能。控制、保護信號回路自成系統后再與微機聯網，在與微機脫網后仍能維持其正常的操作和指示，每臺高壓開關柜上都有直觀的運行狀態和故障顯示。高壓電機的功率因數補償柜設在二級泵房的高壓電機旁，進行就地補償，容量為100 kV。經補償后，功率因數可達0.95以上。
　　2.10 變電站與低壓配電系統
　　變電站與濾池反沖洗泵房建在一起。整個水廠低壓系統分成清水泵房、濾站、加藥三個子站，各子站均設有接線柜、計量柜、PLC柜、MCC柜，并在濾站低壓配電間內設了二臺功率因數補償柜。有功功率、無功功率、功率因數、用電量、頻率、電壓、電流、水廠出水量、出水濁度、出水壓力、余氯、水池液位等均可就地顯示并通過通訊系統向中心控制室提供有關數據和信息。
　　2.11 自動控制系統
　　新西山水廠采用集中管理監視、分散處理控制的自動控制原則，其控制系統布置如圖2所示。

　　在濾池和反沖洗泵房、二級泵房和高壓配電間、加藥間、中心控制室四個系統各設一臺PLC，并在濾池控制室內設四臺就地小容量PLC管理和控制八格濾池的運行。所有PLC均采用美國AB公司的PLC5和SLC500系列產品，并通過DH網絡連接，構成PLC控制系統，實現對全廠各工藝參數的采集，然后由存于PLC的程序進行處理，將處理結果通過輸出模塊傳送到執行機構實現對設備的自動控制和操作，同時實現將數據送到中控室的服務器，接受從服務器來的數據等功能。在中心控制室設有由二臺服務器、五臺計算機、三臺打印機組成的工作站和一面4×1.5 m2模擬屏以及無線電發射系統，通過以太網和集線器聯接。服務器和工作站分別采用英文版微軟Windows NT Server和MS Windows NT Workstation操作系統，各工作站共享服務器上的數據。中控室的工作站能實時監視幾乎所有的工藝參數和所有主要構筑物、主要設備的運行狀況，進行設備的遙控和全自動切換，儀表的虛設和實際方式切換及參數設置，同時還實現儀表和設備故障、維修保養時間到自動報警記錄，工藝參數的歷史趨勢記錄，生產日、月報表記錄。模擬屏上有15個數據顯示和183個信號顯示，實時監視整個水廠的工藝流程中供水質量的主要參數、雙回路供電以及所有設備的工況。無線通訊系統可以實時向溫州自來水集團公司中心調度室傳送水廠的生產情況并接收相關的指令。中控室內還設有2臺各具四個畫面的監視器，配合現場的攝像裝置，對整個水廠工藝和設備的工況、廠區安全情況時刻進行監視。

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收稿日期：2000-04-12