西安黑河引水工程曲江水厂.docx

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西安黑河引水工程曲江水厂

西安市黑河引水工程曲江水厂

   一、工程简况

曲江水厂位于西安市南郊，是该市重点的基础设施建设工程，日供水规模为60万立方M，工程于1990年建成投产。

工程投资为1.03亿元，水厂采用混凝、沉淀、过滤为主的水处理工艺，引进国外先进设备、仪表及水处理技术。

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　　水厂主要生产构筑物有配水系统、菱形跌水混合槽、反应池、沉淀池、滤池、自用水塔、反冲洗水塔及清水池等组成，属特种水工构筑物。

反应池采用现浇池壁与底板，池中隔板予制；沉淀池、滤池，结构采用超长的现浇混凝土双层档墙封闭框架类型清水池采用分缝独立单元组合结构类型，池顶采用无梁楼盖体系形式；自用水塔采用国标倒锥型水塔；反冲洗水塔设计采用圆形现浇混凝土框架结构。

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　　曲江水厂总用地203亩；单位水用地O.225平方M／立方M；单位水造价172元/立方M；设计水处理成本0.06元／立方M；单位水耗电O.0177度／立方M；总建筑面积12840平方M；绿化面积占全厂面积40％。

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　　曲江水厂建成投产不仅缓解了西安市供水紧张状况，满足了城市居民的用水需求，提高了供水水质，而且对振兴西安市经济，改善旅游环境，有效控制了因地下水超采所造成地裂缝的不良现象等方面起到了显著的社会与经济效益。

二、新技术应用与科技创新酽锕极額閉镇桧猪訣锥。

为满足工程总体系统重力流的功能要求，利用微机与先进软件技术，对方案进行优化设计。

最终确定的水厂位置，它既能使原水重力流进水厂，处理后的水又能自流至懒市管网，满足用户对水压的要求，节能效果十分显著；通过一期沉淀池能简单地改成二期的滤池，有机地将一、二期结合起来，适应了不同原水的处理特点。

这种理想、创新的工艺方案曾获得全国著名专家们的认可；滤池采用气水反冲洗及单一石英砂均质滤料的工艺，利用可编程序逻辑控制器进行全自动控制，其特点是滤料含污能力强，反冲洗效果好，滤后水的水质高，既省电又省水，就滤池的年运营费比普通决滤池可节省120万元；沉淀池、滤池的下部设小清水池，是根据当地地形与地质条件而定的，池下II、III级湿陷性黄土层厚度为5—6M，如不设下层小清水池就必须对黄土作处理，有了下层小清水池，增加去土量，减少了地基处理费。

在不增加占地面积的条件下，增加了清水池容量，节省了清水池顶板。

由于采用双层水池的形式，增大了构筑物高长比与整体刚度，为设计采用超长不分缝的现浇混凝土挡墙式封闭框架结构提供了有利条件，避免了因分缝给工艺布置带来的麻烦，也减少了8度抗震设防的加固费用。

滤后的水直接由上层滤池流入下层小清水池，节省城也组内的出水管路系统。

这些创新的设计，优质的土建施工与安装，经多年运行，效果良好。

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施工中广泛采用的sZ系列钢模和钢支架体系是引进英国R．M．D技术，改进而制，其整体性好，刚度大，拆装方便，可拼装各种结构类型，因而保证了结构棱角清晰，无明显接缝痕迹，混凝土表面光洁，为保证水厂浇注优质的混凝土，施工现场专门引进设置了德国BLBA混凝土搅拌装置，由电脑自动控制原材料和外加剂的计量，成品混凝土质量稳定，性能可靠。

利用混凝土罐车及泵车，快速优质完成了全厂混凝土浇注任务；施工中对大于Ø18M钢筋采用现场压力熔接焊技术，使钢筋接头既省钢材，又保证质量。

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曲江水厂是我国大型水厂之一，设计中充分体现了实用、经济、创新、节能的原则，率先引进先进的气水反冲洗滤池及工艺技术与设备，出厂水质及技术经济指标在国内同行业名列首榜，并有显著的社会与经济效益。

总体效果达到了国际先进、国内—流的水平，为国内同行树立了典型工程的形象。

1993年获得国家优秀设计银质奖、建设部优秀设计二等奖、建筑工程鲁班奖，1999年荣获中国土木工程（詹天佑）大奖。

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本工程原水水质独特，处理工艺要同时满足低温低浊水和高浊度水（短时）的特点，难度较大。

水处理流程采用跌水混合、隔板絮凝、斜管沉淀、气水反冲洗V型滤池；全程重力自流，为节省占地，采用滤池与清水池叠层结构；水厂布置紧凑，建筑风格协调美观。

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　曲江水厂是西安市黑河引水工程的主要组成部分，水源来自城市西安市西南郊的黑河，原水输水管渠长达89km，现建成的一期工程水厂日供水能力60万m3/d。

为满足工程总体系统重力流的功能要求，利用微机与先进软件技术，对方案进行优化设计。

最终确定的水位，它既能使原水重力流进水厂，处理后的水又能自流到城市管网，满足用户对水压的要求，节能效果十分显著。

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　　工程分两期建设。

一期工程水厂原水来自黑河，水源没有调节功能，暴雨季节水质浑浊；二期工程黑河建库，原水经水库自然沉淀，水质常年变清。

根据一、二期原水水质不同的特点，一期工程采用混凝、沉淀、过滤为主的水处理工艺，二期工程改用直接过滤的工艺，设计中有意将一期工程中的沉淀池尺寸与滤池相同，二期工程只需对一期作简单的改造，就可满足二期工艺要求，在不增加水厂占地的前提下，使水厂规模由一期的60万m3/d增加到二期的80万m3/d，并将一、二期工程有机地结合起来，体现了新颖、创新的设计思路。

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　　滤池采用气水反冲洗及单一石英砂均质滤料工艺，利用PLC进行全自动控制，滤料含污能力强，反冲洗效果好，滤后水质高，既省电又省水。

工程利用外资引进了国际先进的水处理设计与技术，包括加药、投氯设备，自控仪表，滤池工艺等，其中自控方式采用集中管理分散控制，引进思路符合国情。

根据当地特定的地形与地质条件，设计中在沉淀池、滤池下部设小清水池，减少了黄土地基处理费，在不增加占地面积的条件下，增加了清水池容量，节省了清水池顶板，增大了构筑物整体刚度，为设计采用超长不分缝的现浇混凝档墙式封闭框架结构提供了有利条件，避免了因分缝给工艺布置带来的麻烦，也减少了8度抗震设防的加固费用。

滤后水直接流入小清水池，节省滤池出水管路系统。

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　　水厂构筑物按唐代内格对称格局进行布置，利用南高北低的地形特点，顺工艺流程分3个台阶，全厂利用环路布置厂内道路，管理方便，层次分明，错落有致。

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　　曲江水厂经10年运行，平均处理水量为45万m3/d，最高处理水量为60万m3/d，进厂水浊度一般在100NTU以下，最高达20000NTU，处理水浊度一般保持在1~2NTU以下，细菌总数经常为零，大肠杆菌未能检出，pH6.5~8.0，达到并超过国家与行业标准。

总用地203亩，设计水处理成本0.06元/m3，实际单位水耗电8kWh/km3，总建筑面积12840m2，绿化面积占全厂面积40%。

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西安市北石桥污水净化中心

 西安北石桥污水处理厂（现改为两安市北石桥污水净化中心），位于西安市西南郊，服务面积54km。

，规划人口60万人，是处理污水规模较大、工艺先进的现代化城市污水处砰厂，设计规模为一期15xlOx4m3／d，占地19hm2，工程总投资21亿元人民币，1998年5月建成投产。

1999年荣获陕西省优秀设计一等奖，2001年获建设部优秀勘察设计一等奖擁締凤袜备訊顎轮烂蔷。

该工程处理工艺先进，在多方案比较的基础上在国内率先引进80年代国外先进技术丹麦克鲁格公司DE型氧化沟工艺．不仅可以消除有机污染，而且还能达到除磷、脱氨的目的。

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   系统采用计算机程序控制，管理方便。

污泥达到好氧稳定，剩余污泥直接浓缩、机械脱水。

工艺设计水平达到了国内领先。

全厂系统运行状态良好。

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处理厂布局紧凑，厂内生产区、生活区、办公区分布合理、协调，环境优美舒适，美观大方。

   结构设计安全实用。

132×11只m氧化沟采用了设反滤层、盲沟、逆止阀释放地下水技术，满足了工艺要求，确保了工程质量。

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西安市北石桥污水净化中心由西安市市政工程管理局负责建设，中国市政工程西北设计研究院和西安市市政设计研究院设计，西安市市政一公司等单位承担施工。

1999年10月获陕西省第九次优秀工程设计一等奖。

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西安市北石桥污水处理厂位于西安市西南郊北石桥村东，主要接纳和处理西安南郊和西南郊地区工业企业生产废水和居住区生活污水，其比例为7∶3左右。

由于西安市西南郊地区污水未经处理直接排放，从而引起皂河的严重污染，为此，北石桥污水处理厂的兴建，将会明显改善西安市西郊地区水环境状况。

同时二级处理出水经深度处理、回用，以弥补工业用水严重不足，缓解城市供水矛盾。

全区服务面积53.5km2，规划控制人口60万人。

北石桥污水处理厂一期工程设计规模15万m3/d，远期规模为30万m3/d，工程建设利用北欧发展基金与北欧投资银行联合贷款，贷款额度为545万美元。

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根据对服务区域内各工业企业近远期所排污水水质、水量分析与预测，进、出厂水水质指标如下：

进水中BOD5180mg/L，SS255mg/L，COD400mg/L，NH4-N32mg/L；出水中BOD5＜20mg/L，SS＜20mg/L，COD＜100mg/L，NH4-N＜15mg/L（T＞12℃）。

西安市北石桥污水处理厂的工艺设计，在进行各种工艺方案比较的基础上，消化吸收国外发达国家80年代先进技术，远期采用AB法工艺，近期暂建成B段，B段处理工艺采用丹麦克鲁格公司DE型氧化沟处理系统，由于污泥在氧化沟内已趋于稳定，无需另设消化池，剩余污泥经浓缩后直接机械脱水。

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北石桥污水处理厂自1998年5月试运行以来，经过一年多的生产运行，整个工艺流程均达到和超过设计要求，出水水质稳定且低于设计出水指标，即BOD5＜15mg/L，SS＜15mg/L，COD＜60mg/L，TN＜8mg/L，TP＜1.5mg/L。

污水厂投产后，每天大约15万m3污水中的有机物、磷、氮被大量削减，因此排入接纳水体皂河的水质也产生了较大的变化。

主要污染物去除率达90%以上，即BOD5、COD去除率均达到91%~96%，SS去除率为94%～98%，TP去除率为45%～65%，氨氮的去除率达88%～97%，这表明北石桥污水处理厂应用DE型氧化沟技术取得了良好的环境效益。

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北石桥污水处理厂工程建设投资包括两部分，即贷款和国内配套。

贷款额度为545万美元（折合人民币4523.5万元），其中用于购买进口设备的费用为465.1万美元（折合人民币3860.3万元），用于国外技术咨询、设计联络与互访、中方技术人员培训、外方技术人员现场监督指导，运行维护手册等费用为79.9万美元（折合人民币663.I7万元）。

国内投资按照施工决算为16476.5万元，主要用于征地、厂内水处理构筑物、附属建筑物、供电、厂内道路、管道、绿化以及国外设备的运输、管理和安装费用等。

上述两部分合计折合人民币约2.1亿元。

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该工程具有如下技术特点：

（1）国内首家引进丹麦Kruger公司DE型氧化沟处理工艺，除具有流程简单，运行效果稳定，管理方便和基建费用省等优点之外，还具有抑制丝状菌的增长，防止污泥膨胀、污泥沉淀性能好的优点。

（2）DE型氧化沟在去除污水中BOD5的同时可将污水中的N、P去除，为北石桥污水厂的远期回用提供了有利的条件。

（3）审慎合理的引进国内不能生产或技术不成熟，而且在工程中发挥重要作用的设备以及引进节能效果好、性能优越、有利于降低经营成本的设备；适当引进自动化程度高、有利于提高管理调度水平的设备，并注意硬件、软件配套引进。

（4）虽然氧化沟池容大，但取消了一次沉淀池，另外由于氧化沟泥龄长，污泥已经达到好氧稳定，剩余污泥可以不经消化直接脱水。

（5）本工程氧化沟有效水深4.5m，为防止积泥，设计中考虑了两条措施，一是在氧化沟底部设计了淹没式搅拌器，根据氧化沟运转工况开启搅拌器，增加氧化沟底部流速。

另外在每台转刷的下游方向设有挡板，使转刷推动水流导向池底，从而增加池底流速。

（6）为解决氧化沟在空池和检修时地下水的浮力，在氧化沟地板下设置反滤层和盲沟，通过逆止阀释放地下水，并在池壁内设置观察孔。

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西安市邓家村污水处理厂改造工程设计2010年06月28日

　　西安市邓家村污水处理厂始建于1956年，处理规模4万m3/d,经过1963年和1979年的两次扩建后，处理能力达到12万m3/d，并由一级物理处理提高到二级生物处理。

接纳污水范围东起西安市环城西路，西至三桥皂河，南到大环河，汇集有130多家工厂的工业废水和近50万居民的生活污水，流域面积约2500m2，处理后出水水质达到国家排放标准，在西安市城市环保建设中，发挥了举足轻重的作用。

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　　该厂虽经两次扩建，但是限于当时技术设备条件，设备多为非污水处理工程专用设备。

加之经过多年运转，设备严重老化、技术落后、故障频繁、能耗高、难以维持污水厂正常生产运转。

因此，1994年西安市市政工程管理局结合近几年城市发展和排水规划调整，对污水厂提出改造方案，经改造后处理规模扩大到16万m3/d，污水、污泥处理工艺流程各为两条线。

污水处理：

中负荷系统采用传统活性污泥法工艺（处理水量6万m3/d）；深度处理系统采用A2/O活性污泥法+微絮凝过滤工艺（处理水量6万m3/d）；其余4万m3/d污水经一级处理后排放。

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污泥处理：

中负荷系统的污泥采用中温一级消化+机械脱水工艺；A2/O系统的污泥采用污泥不经消化仅浓缩后直接机械脱水工艺。

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污水厂改造坚持充分利用现有建（构）筑物和厂内管道、道路，新建（构）筑物尽量利用厂区现有空地、不再新征土地的原则。

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　　1　水质标准与工艺流程

　　综合可行性研究报告和污水厂1995年10月～1996年12月之间进厂水质分析报告，中、丹技术专家对本流域范围内的污水水质、水量、回用水水质、水量进行了综合性分析，确定了该厂设计规模和水质标准。

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（1）进水水质（生活污水占30%，工业废水占70%）；BOD=275mg/LCOD=560mg/L,SS=265mg/L,TN=50mg/L,TP=11.3mg/L,NH3-N=33mg/L鯊腎鑰诎褳鉀沩懼統庫。

2）出水水质标准如表1所示。

　　表1　污水处理厂各处理工艺出水水质项　　目

　　A2/O系统

　　中负荷系统

　　终沉池后

　　砂滤池后

　　终沉池后

　　BOD（mg/L）

≤20

≤10

≤20

　　COD（mg/L）

≤100

≤50

≤100

　　SS（mg/L）

≤20

≤5

≤20

　　NH3-N（mg/L）

≤10

≤5

≤2.5

　　TN（mg/L）

≤15

≤15

　　TP（mg/L）

≤3

≤1

　　（3）污水处理工艺流程：

西安市邓家村污水处理厂改造工程利用丹麦政府低息贷款，并从丹麦某公司引进主要设备和仪表。

经改造后的污水及污泥处理工艺流程如图1所示。

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图1　污水、污泥处理工艺流程2　主要构筑物及设备设计

　　污水处理厂主要新（设）建工艺系统及设备有格栅间、曝气沉砂池、A2/O工艺系统、回用水系统、中等负荷系统及污泥处理系统，现对具体各项设计选型详述如下：

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　　2.1　一级处理系统

（1）粗格栅间。

污水进入提升泵站之前，要通过现有两套背耙式粗格栅，格栅间隙为25mm，宽度1.5m，栅渣由螺旋输送器和压渣泵送至地面。

设计引进螺旋输送机长4.5m,流量4m3/d1台，栅渣压送泵长1.6m，流量3m3/h，配电机功率1.55kW1台。

粗格栅的运行是根据格栅前后水位差或时间来控制。

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（2）污水提升泵房。

污水提升泵房利用现有建筑物和部分设备。

共计6台水泵，其中4台利用原有设备，单台流量为2016m3/h，2台为新更换设备，单台流量为2020m3/h，扬程13m，4用2备。

水泵的运转由集水井中的液位计来控制。

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　　（3）细络栅间。

为去除污水中漂浮物质，以保证后续处理构筑物正常运行，设计新增细格栅。

细格栅间建在单管出水井与曝气沉砂池之间，长10.6m，宽8.0m共两层，一层为彭风机间（供沉砂池曝气用）和电气控制间，二层安装DN53型弧型格栅共5台，每台宽度1.05m，栅条间隙10mm，自动清渣，配电机功率0.55kW。

另外，二层还设有事故平板格栅1台，宽度1.5m，手动清渣，间隙50mm，无轴螺旋输送机1台，全长11.8m，直径285mm，电机功率2.2kW，除渣能力5m3/d，用于将栅渣送出池外。

格栅的运行由格栅前后水位差或时间来控制。

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　　（4）曝气沉砂池。

利用现有曝气沉砂池，拆除更换现有除砂、曝气设备。

沉砂池1座2格，每格长24.0m，宽3.3m，有效水深3.3m；水力停留时间：

平均流量时6min，高峰流量时4min。

沉砂池上设有长度6.4m桥式除砂机1台，桥上配有淹没式吸砂泵2台，流量11.0L/s，功率1.3kW，将池底沉砂抽送入贮砂槽，经砂水分离器（0.75kW）脱水后装槽车运出。

沉砂池曝气采用气水比为0.1～0.2，引进BLS80型鼓风机2台，1用1备，额定风量668m3/h，功率15kW。

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　　（5）初沉池配水井及计量设备。

利用现有的初沉池配水井，污水经配水井后通过管道上安装的电磁流量计，进入初沉池。

电磁流量计读数显示在污水厂SCADA系统中，记录每日最大、最小的流量及日流量、月流量和年流量。

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　　（6）初次沉淀池。

利用现有初次沉淀池，主要更换初沉池出水堰及集水槽，并对刮泥机进行大修检查，更换部分零件。

初沉池共计2座，每座直径45m，旱季流量时水力停留时为2.5h，高峰流量时停留时间为1.7h。

结合现有初沉池运行情况及污染物实际去除率，设计SS去除率为47.5%，BOD和COD去除为30%，NH3-N去除率为7%～10%，总磷去除率为15%。

另外，改造后初沉池设置刮浮渣装置熒绐譏钲鏌觶鷹緇機库。

（7）曝气池配水井。

设计新建1座曝气池配水井，来自初沉池的污水经此配水井后分为三条水线：

一是进入A2/O生物处理系统（高峰时流量2500m3/h，占总流量的31%）；二是进入新建中负荷生物处理系统（高峰时流量3500m3/h，占总流量的44%）；三是经配水井后直接排放进入接纳水体（高峰时流量2000m3/h，占总流量的25%）。

配水井为地上式钢筋砼结构，平面尺寸为6.9m×5.9m，出水采用固定式溢流堰，其中进入A2/O系统堰长L1=3.0m,进入中负荷系统堰长L2=2.4m，直接排放堰长L3=1.5m，堰上水头为0.16m。

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　　2.2　二级处理及回用水处理系统

　　2.2.1　A2/O及回用水处理系统

　　设计将现有曝气池改为A2/O处理工艺，该工艺包括预反硝化池（预反硝化回流污泥中的氮）、用于控制丝状菌生长的选择池以及增强生物除磷脱氮的内循环过程。

为达到上述条件，现有曝气池需加高0.5m，以满足工艺要求的停留时间和池体容积。

A2/O处理工艺如图2所示。

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　　　图2　A2/O处理工艺流程

　　设计曝气池分为平行两组，每组尺寸为：

长×宽×水深＝50.0m×6.0m×（5.10～4.9m），其中；预反硝化池，每组容积为1350m3，水深5.1m；选择池每组容积为260m3，水深5.05m，厌氧池每组溶积为1330m3，水深5.0m；缺氧池每组容积为665m3。

水深4.95m，好氧池每组容积为9990m3，水深4.90m，单组系列容积13375m3。

设计水力停留时间为12.83h，污泥负荷0.09kgBOD/（kgMLSS·d），MLSS浓度4000mg/L，污泥产率为0.78kgSS/kgBOD,污泥龄为15.3d，其中好氧泥龄为10.5d。

每组的预反硝化池、厌氧池、反硝化池分别设置水下搅拌器2台（每组共计6台），配电机功率3.0kW，选择池设置水下搅拌器2台，配电机功率1.5kW。

曝气池好氧廊道布置NOPON膜扩散微孔曝气头，并以递减方式安装，以适应不同的空气量需要，两组曝气池共安装KKR300型曝气头3000个。

其中曝气池前半部分布设1760个，后半池为1240个。

为了有效地控制A2/O系统的运行，每组设置RCP5036型淹没式混合液回流泵1台，流量1325m3/h，配电机功率10kW，内回流比为100%～125%。

活性污泥回流系统设DN800电磁流量计1台，同时，两组反应池内还设置溶解氧测定仪4台，温度计2台，与中心控制室相连。

控制系统可按池中溶解氧大小，自动调节风机风量，在配气管上设置Y型过滤器以降低曝气头维修工作量。

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（2）A2/O系统终沉池。

采用圆形辐流式沉淀池，共3座，每座直径36m，池边水深4.8m，表面负荷0.82m3/（m2·h），水力停留时间为5.8h，每座配1台长19.6m半桥式刮泥机，功率为0.37kW，桥式刮泥机连续运转，浮渣自动排除，回流污泥量最大为2500m3/h，回流比为80%～100%。

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　　（3）A2/O系统污泥泵房。

活性污泥回流与剩余污泥排放分别采用AFB2021.1和AFP0841.1型淹没式潜水泵各3台，每座终沉池两种型号的泵各1台，设计污泥泵房2座，分别建于终沉池之间，其中一座泵房宽4.0m，长13.9m，另外一座泵房宽4.0m，长6.55m，地下式钢筋砼结构。

回流污泥泵流量450m3/h，扬程6.0m，剩余污泥泵流量40m3/h，杨程6.5m，电机功率分别为11kW和1.95kW，当发生故障时淹没式潜水泵更换检修方便，污泥泵房设于地下，一般无需专人操作管理。

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（4）A2/O系统终沉池药剂投加站。

A2/O系统包括使用强化生物除磷，设计投加氯化铁以降低沉淀池出水中磷的浓度，由于氯化铁具有较好的絮凝作用，活性污泥在终沉池中将会更好的沉淀。

药剂投加点设在终沉池配水井，选用R412型隔膜式药剂泵2台，1用1备，投加流量为0～550L/h，扬程30m，配电机功率为0.55kW，药剂的投加量是按A2/O系统的进水量通过变频调速来控制。

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　　（5）砂滤池提升泵站。

A2/O系统终沉池出水经提升后进入砂滤池，泵站中设有溢流堰及事故出水管路，以防止停电或水泵机械故障，设计AFP3003.1型潜水泵3台（2用1备），单台流量1325m3/h，扬程8m，电机功率为30kW，泵房为地下式钢筋砼结构，长10.0m，宽7.0m。

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　　（6）砂滤池及反冲洗泵房。

A2/O系统出水经砂滤池进行最终净化，设计砂滤池分为两组，共分12格，每格尺寸为5.5m×4.35m。

滤料为单层，顶层为砂层，其它支持层为一定级配的砾石和碎石，滤料的组成如下：

顶层厚1.20m,砂层，粒径1.7～2.2mm；第二层厚0.10m，砾石，粒径3～5mm；第三层厚0.10m,碎石，粒径5～8mm；第四层厚0.10m，碎石，粒径18～25mm；第五层厚0.15m，碎石，粒径25～35mm；合计总厚度1.65m。

设计滤池采用气水反冲洗，主要设计参数：

平均表面负荷9.5m3/（m2·/h），最高为10m3/（m2·h），气冲强度60m3/（m2·h）水冲强度40m3/（m2·h）。

当砂滤池水位达到一定液位，反冲洗过程