某钢厂自备工业水厂设计

陈冠锋

（上海华谊工程有限公司,上海200235）

某钢厂自备工业水厂设计

陈冠锋

（上海华谊工程有限公司,上海200235）

自备工业水厂总设计规模3.8伊104m3/d，分两期建设，一期规模1.9伊104m3/d。净水工艺流程采用折板絮凝池—斜管沉淀池—V型滤池的常规处理工艺。简要介绍了工程主要建、构筑物工艺设计参数、设备配置情况等，并对工艺设计特点及水厂的运行情况进行总结。

工业水厂;取水工程;净水工程;设计

1 工程概况

该钢厂产业转移搬迁技术改造项目是按照城市总体发展规划、政府关于工业布局调整的安排及工业布局调整的意见进行搬迁，搬迁厂址选在江苏省江北某市经济技术开发区。搬迁改造工程建设规模：铁水160万t/a，钢200万t/a，材185万t/a。主要产品：无缝钢管115万t/a，产品规格为渍32~渍365伊3.5~50mm；棒材70万t/a，产品规格为渍45~渍150。工程分两期进行，自备工业水厂是其附属的公辅工程之一。

2 原水水质和供水水质

2.1 原水水质

本工程自备工业水厂建设场地位于江苏省江北某市经济开发区，该区域临近长江。工业用水水源由长江取水，长江该段原水水质参数如下：

pH：6.9耀8.5

悬浮物：臆350 mg/L

全硬度：<150 mg/L（以CaCO3计）

Ca硬度：<100 mg/L（以CaCO3计）

M-碱度：<115 mg/L（以CaCO3计）

氯离子：<40 mg/L（以Cl原计）

硫酸离子：<50 mg/L（以SO42原计）

全铁：2 mg/L（以Fe计）

可溶性SiO2：6 mg/L（SiO2计）

电导率：<300滋S/cm

2.2 供水水质

本工程自备工业水厂供水主要用于厂区内各净循环水处理站的补水、除盐水站的原水、部分工艺设备用水等，供水水质参数如下：

pH：7耀8

悬浮物：<5 mg/L

全硬度：<150 mg/L（以CaCO3计）

Ca硬度：<100 mg/L（以CaCO3计）

M-碱度：<110 mg/L（以CaCO3计）

氯离子：<40 mg/L（以Cl原计）

硫酸离子：<50 mg/L（以SO42原计）

全铁：臆1 mg/L（以Fe计）

可溶性SiO2：<6 mg/L（SiO2计）

电导率：<300滋S/cm

蒸发残渣（溶解）:<300 mg/L

管网供水压力：0.3 MPa

3 工程技术方案

3.1 取水工程[1]

3.1.1 取水头部

取水头部按5伊104m3/d设计，由于本工程取水量较小，同时为降低工程造价及便于施工，采用喇叭管取水头部，并由钢管桩支撑并固定在河床上。在取水头部水面设置浮标防护区域及航标信号灯以确保取水头部维护和航道安全。

3.1.2 自流取水管

自流取水管按5伊104m3/d设计，采用两根DN700的自流引水钢管，进水流速为0.75 m/s，取水头部至取水泵房的长度约500 m，为减少自流管内沉积泥沙，引水管道设置0.001的坡度。在取水管管端设置阀门，利用水位差进行重力冲洗。

3.1.3 取水泵房

本工程采用河床式取水，取水泵房与集水井合建，泵房平面形状为圆形，内径D=16 m，该种形式受力条件较好，当泵房深度较大时，土建造价比矩形泵房经济。

泵房地面层标高根据设计最高水位等参数确定高出室外地坪3.4 m，取水泵房地面层上设有配电室及吊车间。泵房井筒集水井底标高低于室外地坪8.1 m，水泵安装层底标高低于室外地坪7.1 m,取水泵房内共设置有4台水泵机组位，一期设置3台电动卧式离心泵，水泵流量：700 m3/h，扬程：26 m。

3.2 原水输水工程

原水管道的总输水量为5伊104m3/d，原水供往两个方向，一路供向本工程自备工业水厂，供水量为3.8伊104m3/d，采用两根管径为DN500焊接钢管，沿厂区内道路往北敷设至净水构筑物处。另外一路供往钢厂西侧新建的焦化厂，供水量为1.2伊104m3/d，采用两根管径为DN350焊接钢管，沿厂区内道路往西敷设至与焦化厂的原水管道交接点处。

3.3 净水工程[2]

自备工业水厂设计规模按3.8伊104m3/d设计，分两期建设，每期1.9伊104m3/d，预留二期用地。

3.3.1 厂址

本工程位于钢厂厂区的东南侧，距离长江较近，厂址布局合理；有良好的工程地质条件，地势平坦，交通便利，便于施工及今后的运行和维护。

3.3.2 净水工艺流程

根据本工程的原水水质及主要设施的用水水质要求，同时结合技术成熟、工艺先进、运行可靠、管理方便的原则确定本工程净水工艺流程，最终采用折板絮凝池—斜管沉淀池—V型滤池的常规处理工艺。

3.3.3 平面布置

净水构筑物总体布置原则按工艺流程一字型对称布置，水流顺畅，水头损失小。加药间设置在絮凝沉淀池附近以减少加药管道的长度。沉淀及过滤排泥池，污泥浓缩池设置在污泥脱水机房周边。整个厂区内道路设计合理，在主要净水构筑物附近都有道路到达，同时为满足消防要求和避免施工的影响，在建筑物之间留有合理的防火间距。

3.3.4 净水构（建）筑物

3.3.4.1 折板絮凝池

折板絮凝池一期二期各一座，每座设计流量为1.9伊104m3/d，单座平面尺寸为12伊5.95 m，内分为2格，絮凝池深为5.35 m，絮凝时间20 min，絮凝池采用斜角为45毅斗式集中排泥，排泥管采用DN150的穿孔无缝钢管并配合手动排泥阀进行定期排泥。

3.3.4.2 斜管沉淀池

斜管沉淀池平面尺寸为12伊12.9 m，斜管沉淀区液面负荷5.7 m3/m2.h,采用正六边形乙丙共聚蜂窝斜管，斜管斜长1m，倾角60毅，内径30 mm，清水区配水高度为1.25 m。沉淀池进水采用穿孔花墙均匀配水，进水孔口流速为0.1 m/s，出水采用穿孔集水槽。沉淀池排泥采用多斗重力排泥并配合电动排泥阀进行定期排泥。

3.3.4.3 V型滤池

V型滤池每座处理水量1.9伊104m3/d，一期二期各设置一座，单座平面尺寸为20伊15 m（包括出水管廊及鼓风机房），每座V型滤池内分4格，每格净尺寸：6.78伊4.38 m，每格滤池净面积为：23 m2，设计滤速：8.6 m/h。滤池冲洗方式为先气冲，时间4min，单独气冲强度为15 L/s.m2；再气/水同时反冲，时间4min，气水同时冲洗时气冲强度为15 L/s.m2，水冲强度为4 L/s.m2；最后为水冲，时间为2 min，单独水冲强度为4 L/s.m2。在反冲洗全过程伴有表面扫洗，表面扫洗强度为2 L/s.m2。滤池滤料采用石英砂均质滤料，有效粒径0.95 mm，不均匀系数1.2，滤料层厚度为1 m，承托层采用粗石英砂，粒径为2 mm，承托层厚度为0.1 m。

3.3.4.4 清水池

共设置2座清水池，一期二期各设置一座，单座清水池平面尺寸60伊32.5 m，清水池有效水深为3.85 m，内分两格，主要用于储存调节容积、消防用水量等。

3.3.4.5 吸水井

在清水池与给水泵房之间设置吸水井一座，平面尺寸20伊3 m，井深4.5 m。

3.3.4.6 生产-消防给水泵房

生产-消防给水泵房土建按照3.8伊104m3/d规模一次建成，平面尺寸为24伊7.5 m，地面以下深度为2.3 m，地面以上高度为5.8 m。泵房内共设置有5台水泵机组位，其中4台电泵，一台柴油机泵。一期共设置3台电动卧式离心泵及一台柴油机泵。水泵流量：684 m3/h，扬程：43 m。电动卧式离心泵采用变频控制以适应用水量变化，稳定供水压力，节省电耗。

3.3.4.7 加药间

加药间内设有碱式氯化铝（PAC）投加系统，聚丙烯酰胺（PAM）投加系统各一套。

（1）PAC絮凝剂投加系统

PAC的投加量按照15 mg/L设计，采用粉剂包装固体溶解后进行投加。加药装置配有2 m3溶药罐1个，并在罐顶设有搅拌机，溶解后的药剂进入设置在装置底部容积为5 m3的贮药罐内。加药泵采用隔膜计量泵共3台，2用1备，单泵流量：200 L/h，扬程：45 m。

（2）PAM助凝剂投加系统

PAM的投加量按照0.5 mg/L设计，采用粉剂包装固体溶解后进行投加。加药装置配有2 m3溶药罐1个，并在罐顶设有搅拌机，溶解后的药剂进入设置在装置底部容积为5 m3的贮药罐内。加药泵采用隔膜计量泵共3台，2用1备，单泵流量：200 L/h，扬程：45 m。

3.3.4.8 污泥处理及排泥水回收

（1）排泥池及排水池

为对沉淀池的排泥水及V型滤池的反冲洗废水进行收集和调节，本工程设置有排泥池及排水池各一座，排泥池平面尺寸为6伊6 m，池深4.5 m；排水池平面尺寸为6伊10 m，池深4.5 m；在两池中均设有搅拌机以均匀水质。排泥池中设置有两台潜污泵将排泥池中污泥送污泥浓缩池处理，排水池中设置有两台潜污泵将排水池中水送至絮凝沉淀池进水管管道混合器前再进行处理。

（2）污泥浓缩池

为提高污泥浓度，缩小污泥体积，减少后续设备的处理能力，本工程设置2座重力式污泥浓缩池，一、二期各一座。浓缩池内径8 m，有效水深3.6 m。浓缩池内设置一套中心传动污泥浓缩机。浓缩池底部排泥通过设置在排泥管上的电动阀门定期自动排至泥浆池。

（3）泥浆池

泥浆池主要用来收集污泥浓缩池出泥，平面尺寸5伊3.5 m，池深4 m；在泥浆池一侧设置有二台污泥供料泵（一用一备）并预留二期一台供料泵的安装位置，污泥供料泵负责将泥浆池中泥浆送板框压滤机进行脱水。泥浆泵型式采用气动隔膜泵，流量：18 m3/h，扬程：50 m。

（4）污泥脱水间

污泥脱水间土建一次建成，平面尺寸10伊10m，分二层，一层为污泥装车车间，二层为板框压滤机车间，二层楼面标高5.5 m。二层安装有2台板框压滤机，单台过滤面积80 m2。

4 运行中存在的问题

(1)取水泵站水泵设置问题

取水泵站内一期共配置有3台型号规格相同的取水泵（二用一备），同时预留二期取水泵安装位置。出于为节约取水泵房占地及节省投资考虑而未采用大小泵结合或采用变频泵的设计方式，在实际运行过程中（尤其是钢厂投产初期），经常出现取水泵站的大泵难以适应供水泵站初期供水量偏小的工况，只能采用间歇启停取水泵的取水方式来进行调节。

(2)斜管沉淀池集水槽安装问题

本工程斜管沉淀池出水采用固定式穿孔矩形集水槽，在使用的过程中由于各方面原因（施工精度未达到要求或池体沉降倾斜等）集水槽出现了一定程度的倾斜，导致沉淀池在出水过程中出现部分集水槽的集水孔能集水，而部分集水孔无法集水的现象发生，影响了沉淀池的出水均匀性及出水水质。建议针对此现象可以采用可调式集水槽通过调整堰板高度来解决。

5 结论

自备工业水厂投产正常运行两年多来，出水水质稳定，能够满足全厂工业用水水质及水量方面的需求，为钢厂的正常运行提供了有力保障。

[1]严煦世,范瑾初.给水工程[M].北京:中国建筑工业出版社,1999.186-229.

[2]上海市政工程设计研究院.给水排水设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2004.431-435.

Design of a Self-supp ly Industrial W ater Plant at a Steelmaking W orks

CHEN Guanfeng
(Shanghai Huayi Engineering Company Limited,Shanghai 200235,China)

The self-supply industrial water plant had a total designed capacity of 3.8伊104m3/d,which was constructed in two stages with the scale of the first stage being 1.9伊104m3/d.The water purification process adopted the conventional treatment process of folded plate flocculator—inclined-tube settling tank—V filters.The process design parameters of the major constructions and buildings and equipment configuration of the project are briefly intro原duced and the design features and operation status of the water plant are summarized.

industrial water plant;water intake project;water purification project;design

TF081

B

1006-6764（2014）04-0050-03

2013-12-11

陈冠锋（1982-），男，工程师，大学本科学历，注册公用设备工程师（给水排水），现从事工业及民用方面给排水设计工作。