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　　跟着城市化的快速开展，水厂扩建需求与有限的扩建用地势成了对立，对中心城区水厂集约化设计和不停产改造也提出了更高的要求。一方面能够经过选用高效池型、叠建组合式设计以及优化单体设计来最大化土地使用率；另一方面经过分步施工计划完结边出产边改造，并保持必定制水规划的方针。

　　本文以南方城区某大型水厂改扩建工程为例，总结水厂集约化改造的设计理念和相关集约安置技能，为许多相似水厂改扩建供给必定学习。

　　跟着城市经济的高速开展以及人民生活水平的快速进步，城市供水系统面对更多的压力和更高的要求：水质合格和进步、节能降耗和减排、运转安全与牢靠等。依据2019年住宅和城乡制作部水质专项查询计算成果，全国城市和县镇共有公共供水厂4 457个，其间，在2 714个地表水厂中，具有深度处理工艺的仅为2%。一方面水厂工艺流程日益杂乱，已扩展出预处理、强化惯例处理、深度处理、膜处理和收回水及污泥处理，相应构筑物的品种和数量也不断添加，用地需求继续攀升。另一方面，城市化快速推动和生态红线操控，使得大中城市的城区用地日趋严重，且城市开展的前史原因，许多拟改扩建的水厂往往坐落城区乃至中心城区，导致遍及存在制作用地缺乏、周边可征土地少，乃至无地可征的现象。因而，在现有惯例处理工艺的根底上，为全面进步水质及满意减排要求，集约化设计是打破这种局势的必要手法。

　　某水厂始建于1961年，是当地第一座自来水厂。跟着城市快速开展，水厂历经了屡次改扩建，供水才能由开始的0.25万m/d添加到现在的35万m/d。首要选用“网格反响池+斜管沉积池+砂滤池”的工艺流程，其间，砂滤池分为“双阀滤池”（22万m/d）和“V型滤池”（13万m/d）2种池型。水厂首要出产设备坐落厂区中部和中北部。

　　现在，水厂制水才能已根本到达现有出产设备的极限。水厂现状占地约51 000 m，本次改扩建规划为60万m/d，制水选用“预氧化+高效沉积+臭氧触摸+上向流活性炭过滤+砂滤”的工艺流程，出产废水处理选用“分质收回+浓缩/预浓缩”方法，污泥处理选用“离心脱水+低温干化（预留）”方法。水厂地点方位空间受限较大，根本难以经过向外大规划扩张用地方法完结改扩建（仅经过积极争取在水厂北边新征了约5 600 m的土地）。因而，向现有土地挖潜、往内改造扩能是水厂仅有的出路。

　　水厂是地点行政区仅有的主力水厂，最高日供水量在33万m/d左右。即便考虑到经过管网互联互通尽量添加转供水量，水厂在改造期间的供水量也不能低于30万m/d，不然就会影响水厂服务区域内的正常用水。

　　在水厂现状用地中，出产相关用地约44 500 m，南部一块非出产性用地约6 500 m，即改扩建前，35万m/d规划水厂的吨水用地方针为0.127 (m·d)/m。而本市中心城区其他主力水厂的吨水用地方针一般在0.22~0.45 (m·d)/m，标明该水厂现状用地及布局也是较为严重和集约的。考虑到水厂现有设备遍及较老旧，厂区平面布局几经改造较杂乱，地下管线也难以厘清，本着土地使用最大化和制作标杆水厂的准则，经研究决定，选用将水厂现状设备悉数撤除再重建的方法。

　　本次新征的5600 m用地，加上厂内的非出产性用地6 500 m，实践仅有12 000 m用地能用于改扩建。以本次改扩建的规划来说，这些用地是远远不够的，即改扩建完结后，60万m/d规划水厂吨水用地方针仅为0.094 (m·d)/m。不光远远低于现状的用地方针，并且一般传统的工艺方法也无法完结如此低的用地方针，加上还要保证水厂在施工期间有必要有30万m/d的制水才能，因而，有必要另寻他径。

　　经过屡次深化现场剖析、评论，以及不同计划的比较，终究构成了较为共同的全体改造思路，归纳起来为以下几点：

　　（3）以高效集约化安置为根底，结合水厂首要出产设备坐落厂区中部和中北部的现状布局，以及30万m/d保供规划的硬性要求，分阶段经过“拆工艺单体、建工艺流程”的“拆、建、拆、建”方法来完结既定的保供方针。

　　（1）沉积池选用处理效率高、占地面积小的高密度沉积池，与同规划的平流沉积池比较，能够节约60%～70%的用地面积。

　　（2）活性炭滤池选用上向流炭滤池，与下向流炭滤池比较，上向流滤速大，池体占地面积相对较小。一起，上向流炭滤池仅需气冲刷，还可节约反冲刷泵房所需面积，总的来说，上向流炭滤池能够节地30%以上。

　　将部分功用附近或体量较小磷铅量的单体组合在一起，各喷把有单体紧凑安置，单体间使用过水连渠及孔洞或许尽可能短的明敷管道连通，能够大大缩短构筑物之间的间隔，进步土地使用率。例如炭砂双侧滤池作机便是一种组合式安置，中心管廊共用，既节约用地，也便利办理。

　　（1）结合水厂南部区域地势，将V型滤池的反冲刷泵房、鼓风机房和加药间进行组合安置，一起，与新建的高效沉积池贴临。在满意相关标准要求，且不影响进、出通道及管线安置的前提下，尽量组合安置，既规整漂亮，又节约用地。

　　（2）考虑到污泥处理构筑物数量多、关系密切，且单座体量小，设计将浓缩池、平衡池、进料泵房、收回水池组合为污泥处理单元，即污泥处理单元成为一系列相关构筑物组合成的大构筑物，不只节约占地，也降低了全体单元的施工量。

　　（1）清水池占地面积较大，设计将其部分叠建于活性炭滤池和V型滤池下。在保证水力流程联接顺利的条件下，能够节约用地，并经过合理设置人孔以便利人员进出、出水阀门井设置排水泵以便利放空等办法，将叠建构筑物对水厂运营办理的影响降至最低。

　　（3）关于辅佐出产的单元构筑物，设计选用加药间下叠排水池、平衡池上叠配电间、脱水机房上基层分置离心机和低温干化设备等方法，充分使用竖向空间。

　　构筑物叠制作计添加了结构的杂乱性，也对结构的相关设计提出了较高要求，一般叠建在结构上会采纳如下办法来加强工程质量：

　　（1）选用抗裂纤维混凝土，改进混凝土抗渗透性，进步其前期抗裂功能和抗变形才能，削减渗漏危险；

　　（1）将砂滤池中每格进水溢流堰进行归并，一致设于滤池进水渠结尾，并在溢流堰后设1根排水总管直通下部排水途径。该设计既能防止进水渠结尾死水，又便于下部途径的施工及运转检修。

　　（2）简化每格砂滤池进水安置，因溢流堰归并安置，每格滤池进水闸口后的安置由传统的堰前堰后2条分渠优化为1条通渠，进水堰两边翻水后别离进入两边的V型槽。在保证过滤面积的前提下，经过有用缩短进水渠宽度来节约占地。

　　（3）优化管廊安置，管廊与池体在结构上“一体化”处理，每格滤池清水井与滤池共壁。一起，优化管线排布，初滤水管及放空管在清水井内埋设穿越。排水沟遇出水井时，经过在井内埋设排水管方法穿越。

　　供水保证是本改扩建工程在施行过程中有必要要满意的硬约束条件，因而，在设计策划阶段，需根本明晰施工计划并保证可施行性，一起，即可明晰全体的平面布局。

　　根据“拆工艺、建流程”的准则，本例经过“拆建-拆建”方法构成“两阶段”的分步施工计划：第一阶段，撤除南区对供水出产影响不大的设备，制作30万m/d规划的惯例处理，以及在北侧新增用地上制作配水进步井及新设的原水管，建成后给予调试安稳并投产运转，构成一条新的供水保证出产线；第二阶段，撤除北区现状一切出产设备，制作30万m/d规划的惯例处理、60万m/d规划的深度处理以及60万m/d规划的污泥处理，终究完结整个水厂的撤除重建。

　　“两阶段”有较明晰的施工界面。第一阶段，施工聚集在南侧和新增用地区域，待施工结束、相关设备投产运转后，南侧和新增用地区域新建出产设备交由水厂运维，然后新增30万m/d规划的惯例制水才能；第二阶段，施工区域转移至厂区的中北部，在相关区域进行施工直至完结改扩建。

　　这个计划对施工区和运转区进行了较为完全的阻隔，新、旧构筑物之间根本无彼此穿插。工程暂时接收工作量小且无须过多保护办法，施工期间水厂的出产管控也较为便利，大大进步了供水出产的安全性，从全体上降低了30万m/d供水保证要求的施行难度。

　　水厂经过高度集约化设计，完结了预订的改扩建方针，也在必定程度上添加了出资和运营本钱，但剖析标明，出资是可接受的。

　　水厂改扩建第一部分工程费用约为119 500万元，其吨水出资方针为1 991.67元/t。现在，国内选用全流程、同类型工艺大型水厂的吨水出资方针一般在1 500～1 700元/t，工程出资略有偏高，但除掉有关保护性及不可比的办法费用（算计约18 500万元）后的实践吨水出资方针为1 683.33元/t，结合不一起代制作费用稍有升高的规则，根本归于正常水平。

　　以供水职业工程财政点评的通用准则及2.90元/t的剖析水价为根底，可得出：本项意图财政内部收益率为7.55%、财政净现值为21 211.83万元（定税前财政基准收益率=6%）、出资收回期（所得税前）为12.56 年，均到达了职业标准，因而，在财政上是可行的。盈亏平衡剖析显现，在供水规划到达38.58 m3/d时就能够到达盈亏平衡，阐明本项目也具有适当的抗危险才能。

　　（1）针对水厂旧址改扩建的用地难题，经过“拆、建、拆、建”的方法，合理区分、分步施行，最大极限削减对现有出产的影响，并分阶段进行出产和施工的联接，在保持水厂必定制水规划的一起，可完结规划扩能、水质进步、节能减排和安全牢靠等多重制作方针。

　　（2）根据高效、集约的设计理念，“混凝沉积”和“深度处理”单元使用了高效池型，并经过优化V型滤池设计、清水池叠建于活性炭滤池和V型滤池下部、排水池叠建于反冲刷泵房及加药间下部、部分出产辅佐设备和污泥处理设备组合安置等办法，尽量削减占地，加之合理的平面布局，集约化安置将每一寸土地的潜力开发到极致。

　　（3）经济剖析标明，水厂高度集约化设计虽然在必定程度上会添加出资和运营本钱，但在出资及财政上也是可接受的。