颜昌本 余泽胜
（岳阳市规划勘测设计有限公司，湖南，岳阳，414000）
【摘 要】通过对FA型一体化净水设备在山区风电场给水工程中的成功应用，介绍一体化净水设备的构成及特点，为山区城镇地形复杂、居住人口相对分散、交通不便、大型自来水厂管道难以贯通以及山区农村水源海拔较高，一般是水库、小型塘坝、山溪为主要水源的山地村镇供水提供了宝贵的经验。
【关键词】一体化净水设备；风电场；供水工程
1．工程概况
桃花山风电场工程位于湖南省华容县东北部，工程总装机规模为80MW。该风电场拟新建一座110kV升压站，站内主要布置有综合控制楼、附属用房（含水泵房）、35kV配电室、主变压器、无功补偿装置、事故池等。升压站是整个风电场的运行控制中心，同时也作为风电场工作人员办公及生活场所。升压站内生活、消防给水及周边居民生活用水规模为240m3/d，水源为图强水库。图强水库位于升压站西北角约300m处，属于小Ⅱ型水库，水质常年浊度为50NTU，由于山区水库的水质特点，在暴雨时，取水点水库浊度可达500~1000NTU。设计的给水工艺流程见图一。
图1 工艺流程示意图
图强水库岸边设置一座砖混结构取水泵房，原水通过水泵提升至山顶21#风机平台FA型一体化净水设备，处理能力为240m3/d。泵房用地面积262m2，水泵房和配电设备用房合建，平面尺寸L×B=6.0m×4.0m，为半地下式。取水泵房内设置2台多级单吸离心泵（KQDP50-16Sx11），单泵参数：Q=10m3/h，H=152m，N=11kW，1用1备。
山顶21#风机平台处同时设有一个18m3的高位生活水箱，一体化净水设备出水直接进入高位生活水箱，水箱采用不锈钢拼装式水箱，水箱尺寸大小为LxBxH=3.0mx3.0mx 2.0m，水箱净水通过DN100净水管重力方式引至升压站用水点及附近周边居民用水点。升压站内部用水采用成套设备，包括生活水箱1个（8m3）、2台变频生活泵（一用一备）、配套气压罐、一套生活水消毒装置。变频生活泵从生活水箱吸水，加压消毒后经管道送至升压站各用水点；附近居民用水采用由高位生活水箱重力式直接供给。
取水泵房水泵控制根据高位生活水箱的水位控制，并保证升压站内消防水池满足2h的火灾延续时间的用水。
2．工程设计
2.1管道混合器
管式静态混合器整件均为钢制结构，具有坚固耐用、结构简单、不需专门占用场地、不需另设动力、混合效率高等特点。具有切割分流、反向流、旋涡流等作用，在运行过程中无任何有害物质溶析出。因此，本工程采用管式静态混合器，设置于一体化净水设备进水管上，原水进入静态混合器前的水压为≥0.06MPa即可，水处理药剂混凝剂、助凝剂在加药房内由加药装置内配制完成，并由计量泵送至管道混合器内，混合器通过自身结构的剪切、搅拌作用，使其混合均匀，然后进入净水装置内。
本工程选用药剂：PAC（聚合氯化铝） PAM（聚丙烯酰胺）
（1）PAC为絮凝剂，PAM为助凝剂
（2）药剂配置经验浓度：PAC 5％~10％ PAM 0.1％~0.3％
2.2 FA型一体化净水设备
本工程中选用FA型一体化净水设备对水库水进行净化处理。该设备适用于原水浊度不大于3000NTU的水库、江河水等符合国家《生活饮用水水源水质标准》二级水源水标准要求的水处理工程。该设备采用多项新技术研究成果，是一个集混凝反应、斜管沉淀、过滤、滤池反冲、集泥排泥为一体的净水设备，特别是在设备内部增加了一个反冲清水箱，设备反冲可利用自身清水箱进行，解决了其他类型净水设备滤池反冲需要另外增加反冲设备及反冲水池等难题。
图2 FA型一体化净水设备简图
（1）高效反应室
经加药混合后的原水进入一体化净水器，首先进入装置底部的配水区，净水器的进水为底部配水区进水，穿孔管布水器布水，确保设备布水均匀，并且每个微孔处水流以一定的流速喷出，使投混凝剂脱稳后的胶体颗粒与原水中的细小矾花充分接触，在反应区通过剩余污泥的循环回流，原水中的细小矾花与污泥进行充分接触，发生絮凝反应，使水中的小矾花逐渐状大，形成大颗粒絮状体，为斜管沉降创造有利条件，同时提高污泥的浓缩倍率，提高污泥区污泥含量，减少系统的自耗水率。
（2）斜管沉淀室
沉淀区采用孔径为50mm、斜长为500mm的聚丙稀斜管填料角度66度和孔径为35mm、斜长为1000mm的聚丙稀斜管填料交错分层排列安装，采用泥渣循环分离和泥渣接触过滤的特点，悬浮接触分离型水力澄清工艺，加速了沉淀速度，提高了沉淀效果。
A、下部斜管组
下部斜管主要起均匀布水与导流作用，并使水流产生侧向流动的趋势， 使得上部斜管组沉淀产生的沉淀物被推向污泥浓缩室。
B、中间导流层
在此处，上部斜管组沉淀产生的沉淀物受到来自下部斜管组的具有倾斜水力作用的水流的推动作用，沉淀物被推动到污泥浓缩室部分。
C、上部斜管组
该区属于絮凝沉淀（干涉沉淀），在沉淀过程中，颗粒与颗粒之间可互相碰撞产生絮凝作用，使颗粒的粒径与质量逐渐增大，沉速不断加快，产生的沉淀物通过斜管中水流下端输送至中间导流层。
（3）污泥浓缩室
斜管沉淀室中产生的沉淀物在斜管沉淀室中间部分导流区水流的推动作用下，部分沉积到污泥浓缩室，部分污泥回流进入高浓度混合反应区。排泥采用大面积集泥，分开排泥，为保证污泥区排泥的彻底性，净水器污泥区由隔板分为2个小室，每个室均设有2套电动排泥阀系统及2套辅助排泥电磁阀装置。排泥管采用穿孔管结构，辅助排泥系统采用穿孔管型式，沿污泥区底部设置，用于排泥时污泥区的搅动，以利于污泥的彻底排净。
（4）高位水箱
此处上部设有溢流堰，主要起到水量调节的作用，使得水流稳定均匀， 保证设备的稳定运行。
（5）过滤室
本过滤采用双层滤料形式，经沉淀后的水由配水槽通过配水管分配进入各个过滤室内，通过U形水封器配水，并由上而下通过滤料层，悬浮物被截留，滤后水由滤池内的连通管在重力作用下至滤室顶部的清水箱。清水箱出水通过重力自流进入后级高位生活水箱。
（6）清水箱
此部分主要做为存储经过滤后的清水而用，清水从清水箱中流出，完成箱体部分的净化。并且，反冲洗水也是来自于清水箱，清水箱内部设置可调节的虹吸破坏斗，用以调整反冲时间。
（7）虹吸反冲洗系统
一体化净水器上虹吸管部分的主要作用在于当滤料层杂物淤积到一定程度时，自动诱发反冲洗，冲洗结束时，自动破坏虹吸，继续过滤。
斜管沉淀区出水经滤料层过滤一定时间后，由于滤料层的运行阻力逐渐增大，过滤室水位逐渐上升，当水位上升至虹吸辅助管时，虹吸管内空气随着虹吸辅助管排水，将虹吸管内空气不断带走，形成负压，最终使虹吸管内的水位接通，即形成虹吸，过滤室上室清水在清水层的静压及真空吸引下迅速反冲洗，装置内清水按照正常运行路径反方向返回，当清水经过滤料层时即开始对滤料进行反冲洗，滤室的反洗强度通过调节虹吸排水管管口的锥形调节板，预先设定反洗强度及反洗历时，反冲洗历时4~6分钟。反洗强度为14~16L/m2?s。
（8）主要设计参数
本工程FA型一体化净水设备主要设计参数见下表：
表2.1 FA型一体化净水装置规格性能表
3．运行情况
桃花山风电场升压站供水工程自2013年10月正式验收投产运行以来，运行良好，对低浊度和高浊度的图强水库原水均有较好的去除效果，出水相关指标均满足现行国家生活饮用水水质标准的要求。絮凝效果理想，生成的矾花大且密实，易于沉淀。采用锥底浓缩多孔环管的水力自控排泥，排泥彻底，自耗水量少。滤料采用双层均质滤料使滤层含污和截污能力增强，过滤周期大大延长，减少了设备的自用水量。
除了对进水系统和加药系统的管理外， FA型全自动净水装置是由从本身体内反应、絮凝、沉淀、集泥、排泥、集水、配水、过滤、反冲、排污等一系列运行程序，达到自动运行的要求，值班人员只要定时对水质的监测工作外，无须对该净水装置作专职管理。同时，净水装置的自动沉淀部分和自动过滤部分之间都设有操作平台扶梯，便于设备在以后的运行工作过程中操作、维护、检修。
4．结语
在小规模的给水处理厂（站），特别是山区村镇供水工程中，采用集絮凝、沉淀、双层滤料过滤于一体的净水设备，具有较好的水处理效果及较满意的实际运用价值，同时能减少占地面积，节省投资，是小规模给水处理厂理想、经济的水处理设备之一，有着广阔的应用前景。设备采用一体化设计，分体安装运输，方便扩建、改造、搬迁或移地再用；与一般净水构筑物相比，可节约50%的占地面积，室内室外均可安置。
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论文作者:颜昌本,余泽胜
论文发表刊物:《工程建设标准化》2016年5月总第210期
论文发表时间:2016/7/14
标签：净水论文; 水箱论文; 设备论文; 污泥论文; 水库论文; 装置论文; 混合器论文; 《工程建设标准化》2016年5月总第210期论文;