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中图分类号：S611文献标识码：A文章编号：
常规处理工艺是目前我国大中型水厂的工艺设计中主要处理工艺，但其流程中各单元处理设施有多种形式并各有其优势和局限性。设计过程中，如何根据工程实际情况结合相似水厂在建设、运行过程中出现的问题，扬长避短。并充分利用新材料、新技术进行优化，是应该充分考虑的内容。下面就长海县跨海引水工程广鹿岛净水厂，谈谈这种供水流量变化较大的净水厂，在常规处理工艺基础上，如何根据工程实际情况，合理进行工艺设计的体会。
1.本工程净水厂供水流量特点
1.1工程概述
本规划以科学发展观为统领，以发展旅游经济为主导，以经济转型和结构调整为主线，以建设国家海洋公园为契机，通过体制创新和资源整合，建构长山群岛旅游度假区与国家海洋公园。
但是淡水资源缺乏是制约长山群岛经济和社会发展的重要因素。要建设国际一流的旅游度假区，用水量将成倍增加，尤其是旅游中心服务区的大长山地区和旅游目的地的广鹿岛，淡水需求量特别大，在本着节约用水原则的前提下，必须大幅度提高大陆到海岛的供水能力。为此通过大量的前期论证，经省市政府批准，2012年实施了长海县跨海引水工程。
长海县跨海引水工程设计供水规模5万t/d，负责给长海县7个岛屿供水，分别为大长山岛、小长山岛、广鹿岛、瓜皮岛、格仙岛、哈仙岛和塞里岛。本工程水源取自大陆的引碧暗渠和引英输水管线，原水加压后，经10km大陆输水管线，13km跨海输水管线，将水输送到长海县广鹿岛，在广鹿岛建一供水量5万t/d的净水厂，将水净化后，送到上述各岛，供岛上居民生产生活使用。
1.2 净水厂供水流量特点
长海县以上受水各岛200年总人口数为6.91万人，以长海县的《大连长山群岛旅游度假区总体规划》、《长海城市发展总体规划》及国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要框架为依据，参考《辽宁省城镇体系规划》和《辽宁沿海经济带规划》，对受水各岛人口进行了预测。2020年、2030年受水各岛人口将分别达到8.80万人、9.52万人。因此总的来讲受水各岛居民日常生活需水量并不大，且岛上居民主要以养殖业为生，基本没有别的工业，所以工业企业需水量也不大。但是岛上旅游业发达，且将来要建成国际一流的旅游度假区，旅游业的需水量将会更大，但旅游业的需水量主要集中在旅游季节，因此岛上的需水量很不均匀，变化很大，具体变化量详见下表1：表1各岛各工况设计水量确定表万t/d
2.工艺设计体会
2.1工艺设计流程
长海跨海引水工程广鹿净水厂原水为碧流河水库和英那河水库水，近期规模3万t/d，远期规模为5万t/d，本工程是按远期设计规模一次建成，具体工艺流程见图1。
图1长海县跨海引水工程净水厂工艺流程
2.2 混合工艺
在现有的大中型水厂的混合设施中，管道混合、机械混合是常用的2种方式。 广鹿净水厂若采用管道混合，水头损失较高。更主要是净水厂供水流量变化很大，建设初期及相当一段时间，水厂实际运行中都没达到满负荷，当水量减少而达不到一定流速时，管道静态混合器混合效果必然下降，所以运行控制条件较差。相比管道静态混合器，机械搅拌快速混合在混合效果、对水量水质的适应性上具有明显优势，但机械混合在以往工程中存在的问题主要有：①需要消耗动力费用，设备维修工作量较大；②需建混合池，基建投资较管道混合器高。
本设计综合比较2种混合方式的特点，主要考虑本工程净水厂处理水量变化较大，机械混合效果基本不受水量变化影响，决定本工程选用机械混合方式。
机械混合能在很短的时间内使药剂均匀地扩散到整个水体中，混合时间一般为10～60s，本设计混合时间采用60s，处理流程采用2个系列，每个系列设1个混合池，单个混合池设计平面尺寸为2.100m×2.100m，有效水深4.0m。
2.3 絮凝工艺
2.3.1絮凝工艺的选择
絮凝设备可分为两大类：水力和机械。前者简单，但不能适应流量的变化；后者能进行调节，适应流量变化，但机械维修工作量较大。
竖流折板絮凝属于水力絮凝，是在水平隔板的基础上发展起来的，水流在折板间曲折、缩放流动，形成众多小漩涡，提高了颗粒碰撞絮凝效果。与隔板池相比，水流条件大大改善，在总的水流能量消耗中，有效能耗比例提高，所需絮凝时间可以缩短。在已建成的大中型水厂中，这种竖流折板絮凝池应用较多，运行效果较好。但是长海县跨海引水工程的广鹿岛净水厂供水流量变化较大，按常规的设计直接应用这种絮凝池是不适合的，因为这种絮凝池适用于水量变化不大的水厂。但鉴于折板絮凝池有很多优点，我们在设计上还是选用了这种絮凝池，但是采取了一定的设计措施，通过这些措施，在充分利用折板絮凝优势的同时克服了折板絮凝对水量变化适应性差的弊端。下面就采取的具體措施论述如下。
2.3.2 折板絮凝池在广鹿岛净水厂中应用特点
广鹿岛净水厂絮凝反应沉淀池总的处理水量为5.08×104m3/d，净水厂共设2个处理系列，每个系列的处理水量为2.54×104m3/d。
每个系列设1个折板反应池，1个折板反应池是与同系列的一个沉淀池合建，为适应负荷变化要求，每个折板反应池又分4个单元，则每单元的处理单量为0.635×104m3/d。均为单通道折板反应池，每个单元反应池平面净尺寸为8.8×3.3m2，有效水深4m，下部考虑排泥区深0.75m，反应池总深5.05m。在进水总渠上设闸板阀，负责控制每个单元的运行。反应池两侧设排泥沟，排泥管上设水力排泥阀。反应池按反应阶段分三个阶段，每个阶段反应时间分别为8min、8min、7min。主要设计参数为反应时间：18.4min；前段对峰流速：0.32m/s，中段流速0.18 m/s，末段流速0.09m/s，GT值为66414.54。
针对长海县用水水量变化较大的特点，本设计做了以下几方面的改进：
①折板絮凝属于水力絮凝，当进水流量变化时，特别是运行非正常时期需水量达不到设计能力，水流速度也将相应变化，带来速度的显著变化对絮凝效果产生不利影响。从上述列的长海县各岛的设计水量表可以看到，负责给长海县各岛集中供水的广鹿岛净水厂在相当长的一段时间是达不到设计能力的，为了适应这种情况，我们将每个折板反应池又分4个单元，则每单元的处理单量为0.635×104m3/d。每个单元的起端设置600mm×600mm闸板，利用闸板的开关控制本单元的进水、停水或利用闸板开启度控制进水量大小，见图2。
通过本措施，可根据处理水量情况开启1个或几个单元（例如，根据供水量表，建设初期开启1个单元就可以），这样就可在充分利用折板絮凝优势的同时一定程度上克服了折板絮凝对水量变化适应性差的弊端。
②折板在材质上可采用钢丝网水泥板、不锈钢或其他材质制作，在过去的很多工程中，出于经济上的考虑，折板材料采用钢丝网水泥板，但这种水泥板加工制作精度较难控制，施工难度大，况且板材表面集结的污泥不易滑落，时间长了势必影响出水水质。本工程折板材料设计采用不锈钢折板，其加工制作精度高，折板与池壁之间可通过角钢固定，池壁不设埋件，直接用膨胀螺栓固定角钢，这种安装方式快捷方便，省时省力。板材表面较水泥板光滑，不易积泥。折板布置形式采用三段。三段中折板布置分别采用相对折板、平行折板及平行直板。
③由于本设计絮凝池分的单元较多，在设计上要处理好每个单元的排泥问题。因为絮凝池积泥是在运行中常遇到的问题，并且沿反应池长度方向，随着絮凝体的形成、长大和水流速的降低，絮凝折板间积泥程度不均匀，即开始几格不积泥或积泥很少，往后积泥越来越多，一旦积泥沉积将直接影响絮凝效果，所以絮凝池排泥不容忽视。本设计絮凝池采用的是水平底板，相对降低了设置泥斗带来的施工难度，在折板通道间设置混凝土倒角，一方面将各通道隔开，另一方面将底板设置成了坡形，利于排泥。在坡形混凝土倒角间摆放DN200排泥管，每个混凝土倒角间设置排泥三通，排泥管出口安装水力驱动排泥阀，污泥最终排入絮凝池体两侧排泥沟中。通过排泥沟排入厂区排泥池中。
排泥阀采用的是角型隔膜式排泥阀，排泥阀有气压源和液压源驱动，液压源通常采用水力驱动，本设计采用的是水力驱动。排泥阀主阀体内部有一片特殊强化尼龙膜片，可供长期使用。本设计水力驱动水源经由外部控制管路及其上的通水电磁阀，控制水源进出，以驱动排泥阀的开启。本设计每个絮凝池设15个排泥阀，水力驱动的水管上电磁阀由PLC控制，为常闭状态。在沉淀池出口设浊度计，当沉淀池出口浊度超过设定值时，通过PLC远程控制，开启电磁阀，驱动水进入排泥阀中，驱动排泥阀开启，排泥管迅速排泥。
3.结束语
长海县跨海引水工程由于海岛需水的特点，且本工程按远期设计规模一次建成，并未根据水量的逐年增长情况分期实施，使得该工程设在广鹿岛的净水厂处理水量变化跨度很大。本设计在常规的净水厂工程设计理论基础上，通过合理设计作了一定程度的改进，即保证了净水厂按远期规模一次建成，又使得该净水厂在近期供水水量不大情况下和不同季节水量相差很大情况下，能合理运行。
常规处理工艺是目前我国大中型水厂的工艺设计中主要处理工艺，但其流程中各单元处理设施有多种形式并各有其优势和局限性。设计过程中，如何根据工程实际情况结合相似水厂在建设、运行过程中出现的问题，扬长避短。并充分利用新材料、新技术进行优化，是应该充分考虑的内容。下面就长海县跨海引水工程广鹿岛净水厂，谈谈这种供水流量变化较大的净水厂，在常规处理工艺基础上，如何根据工程实际情况，合理进行工艺设计的体会。
1.本工程净水厂供水流量特点
1.1工程概述
本规划以科学发展观为统领，以发展旅游经济为主导，以经济转型和结构调整为主线，以建设国家海洋公园为契机，通过体制创新和资源整合，建构长山群岛旅游度假区与国家海洋公园。
但是淡水资源缺乏是制约长山群岛经济和社会发展的重要因素。要建设国际一流的旅游度假区，用水量将成倍增加，尤其是旅游中心服务区的大长山地区和旅游目的地的广鹿岛，淡水需求量特别大，在本着节约用水原则的前提下，必须大幅度提高大陆到海岛的供水能力。为此通过大量的前期论证，经省市政府批准，2012年实施了长海县跨海引水工程。
长海县跨海引水工程设计供水规模5万t/d，负责给长海县7个岛屿供水，分别为大长山岛、小长山岛、广鹿岛、瓜皮岛、格仙岛、哈仙岛和塞里岛。本工程水源取自大陆的引碧暗渠和引英输水管线，原水加压后，经10km大陆输水管线，13km跨海输水管线，将水输送到长海县广鹿岛，在广鹿岛建一供水量5万t/d的净水厂，将水净化后，送到上述各岛，供岛上居民生产生活使用。
1.2 净水厂供水流量特点
长海县以上受水各岛200年总人口数为6.91万人，以长海县的《大连长山群岛旅游度假区总体规划》、《长海城市发展总体规划》及国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要框架为依据，参考《辽宁省城镇体系规划》和《辽宁沿海经济带规划》，对受水各岛人口进行了预测。2020年、2030年受水各岛人口将分别达到8.80万人、9.52万人。因此总的来讲受水各岛居民日常生活需水量并不大，且岛上居民主要以养殖业为生，基本没有别的工业，所以工业企业需水量也不大。但是岛上旅游业发达，且将来要建成国际一流的旅游度假区，旅游业的需水量将会更大，但旅游业的需水量主要集中在旅游季节，因此岛上的需水量很不均匀，变化很大，具体变化量详见下表1：表1各岛各工况设计水量确定表万t/d
2.工艺设计体会
2.1工艺设计流程
长海跨海引水工程广鹿净水厂原水为碧流河水库和英那河水库水，近期规模3万t/d，远期规模为5万t/d，本工程是按远期设计规模一次建成，具体工艺流程见图1。
图1长海县跨海引水工程净水厂工艺流程
2.2 混合工艺
在现有的大中型水厂的混合设施中，管道混合、机械混合是常用的2种方式。 广鹿净水厂若采用管道混合，水头损失较高。更主要是净水厂供水流量变化很大，建设初期及相当一段时间，水厂实际运行中都没达到满负荷，当水量减少而达不到一定流速时，管道静态混合器混合效果必然下降，所以运行控制条件较差。相比管道静态混合器，机械搅拌快速混合在混合效果、对水量水质的适应性上具有明显优势，但机械混合在以往工程中存在的问题主要有：①需要消耗动力费用，设备维修工作量较大；②需建混合池，基建投资较管道混合器高。
本设计综合比较2种混合方式的特点，主要考虑本工程净水厂处理水量变化较大，机械混合效果基本不受水量变化影响，决定本工程选用机械混合方式。
机械混合能在很短的时间内使药剂均匀地扩散到整个水体中，混合时间一般为10～60s，本设计混合时间采用60s，处理流程采用2个系列，每个系列设1个混合池，单个混合池设计平面尺寸为2.100m×2.100m，有效水深4.0m。
2.3 絮凝工艺
2.3.1絮凝工艺的选择
絮凝设备可分为两大类：水力和机械。前者简单，但不能适应流量的变化；后者能进行调节，适应流量变化，但机械维修工作量较大。
竖流折板絮凝属于水力絮凝，是在水平隔板的基础上发展起来的，水流在折板间曲折、缩放流动，形成众多小漩涡，提高了颗粒碰撞絮凝效果。与隔板池相比，水流条件大大改善，在总的水流能量消耗中，有效能耗比例提高，所需絮凝时间可以缩短。在已建成的大中型水厂中，这种竖流折板絮凝池应用较多，运行效果较好。但是长海县跨海引水工程的广鹿岛净水厂供水流量变化较大，按常规的设计直接应用这种絮凝池是不适合的，因为这种絮凝池适用于水量变化不大的水厂。但鉴于折板絮凝池有很多优点，我们在设计上还是选用了这种絮凝池，但是采取了一定的设计措施，通过这些措施，在充分利用折板絮凝优势的同时克服了折板絮凝对水量变化适应性差的弊端。下面就采取的具體措施论述如下。
2.3.2 折板絮凝池在广鹿岛净水厂中应用特点
广鹿岛净水厂絮凝反应沉淀池总的处理水量为5.08×104m3/d，净水厂共设2个处理系列，每个系列的处理水量为2.54×104m3/d。
每个系列设1个折板反应池，1个折板反应池是与同系列的一个沉淀池合建，为适应负荷变化要求，每个折板反应池又分4个单元，则每单元的处理单量为0.635×104m3/d。均为单通道折板反应池，每个单元反应池平面净尺寸为8.8×3.3m2，有效水深4m，下部考虑排泥区深0.75m，反应池总深5.05m。在进水总渠上设闸板阀，负责控制每个单元的运行。反应池两侧设排泥沟，排泥管上设水力排泥阀。反应池按反应阶段分三个阶段，每个阶段反应时间分别为8min、8min、7min。主要设计参数为反应时间：18.4min；前段对峰流速：0.32m/s，中段流速0.18 m/s，末段流速0.09m/s，GT值为66414.54。
针对长海县用水水量变化较大的特点，本设计做了以下几方面的改进：
①折板絮凝属于水力絮凝，当进水流量变化时，特别是运行非正常时期需水量达不到设计能力，水流速度也将相应变化，带来速度的显著变化对絮凝效果产生不利影响。从上述列的长海县各岛的设计水量表可以看到，负责给长海县各岛集中供水的广鹿岛净水厂在相当长的一段时间是达不到设计能力的，为了适应这种情况，我们将每个折板反应池又分4个单元，则每单元的处理单量为0.635×104m3/d。每个单元的起端设置600mm×600mm闸板，利用闸板的开关控制本单元的进水、停水或利用闸板开启度控制进水量大小，见图2。
通过本措施，可根据处理水量情况开启1个或几个单元（例如，根据供水量表，建设初期开启1个单元就可以），这样就可在充分利用折板絮凝优势的同时一定程度上克服了折板絮凝对水量变化适应性差的弊端。
②折板在材质上可采用钢丝网水泥板、不锈钢或其他材质制作，在过去的很多工程中，出于经济上的考虑，折板材料采用钢丝网水泥板，但这种水泥板加工制作精度较难控制，施工难度大，况且板材表面集结的污泥不易滑落，时间长了势必影响出水水质。本工程折板材料设计采用不锈钢折板，其加工制作精度高，折板与池壁之间可通过角钢固定，池壁不设埋件，直接用膨胀螺栓固定角钢，这种安装方式快捷方便，省时省力。板材表面较水泥板光滑，不易积泥。折板布置形式采用三段。三段中折板布置分别采用相对折板、平行折板及平行直板。
③由于本设计絮凝池分的单元较多，在设计上要处理好每个单元的排泥问题。因为絮凝池积泥是在运行中常遇到的问题，并且沿反应池长度方向，随着絮凝体的形成、长大和水流速的降低，絮凝折板间积泥程度不均匀，即开始几格不积泥或积泥很少，往后积泥越来越多，一旦积泥沉积将直接影响絮凝效果，所以絮凝池排泥不容忽视。本设计絮凝池采用的是水平底板，相对降低了设置泥斗带来的施工难度，在折板通道间设置混凝土倒角，一方面将各通道隔开，另一方面将底板设置成了坡形，利于排泥。在坡形混凝土倒角间摆放DN200排泥管，每个混凝土倒角间设置排泥三通，排泥管出口安装水力驱动排泥阀，污泥最终排入絮凝池体两侧排泥沟中。通过排泥沟排入厂区排泥池中。
排泥阀采用的是角型隔膜式排泥阀，排泥阀有气压源和液压源驱动，液压源通常采用水力驱动，本设计采用的是水力驱动。排泥阀主阀体内部有一片特殊强化尼龙膜片，可供长期使用。本设计水力驱动水源经由外部控制管路及其上的通水电磁阀，控制水源进出，以驱动排泥阀的开启。本设计每个絮凝池设15个排泥阀，水力驱动的水管上电磁阀由PLC控制，为常闭状态。在沉淀池出口设浊度计，当沉淀池出口浊度超过设定值时，通过PLC远程控制，开启电磁阀，驱动水进入排泥阀中，驱动排泥阀开启，排泥管迅速排泥。
3.结束语
长海县跨海引水工程由于海岛需水的特点，且本工程按远期设计规模一次建成，并未根据水量的逐年增长情况分期实施，使得该工程设在广鹿岛的净水厂处理水量变化跨度很大。本设计在常规的净水厂工程设计理论基础上，通过合理设计作了一定程度的改进，即保证了净水厂按远期规模一次建成，又使得该净水厂在近期供水水量不大情况下和不同季节水量相差很大情况下，能合理运行。