广东省建筑设计研究院有限公司 广东广州 510010
摘要：在给排水设计中，水厂是给水工程的核心部分，是控制水质的关键内容，本文结合潮州市某水厂扩建工程，总结了基于工艺达标、共建设计、智慧水务、环境友好等现代化水厂设计理念在水厂扩建工程全流程实际应用可能性。
关键词：现代化水厂；共建设计；环境友好
引言
本工程为潮州市某水厂扩建工程，随着潮州市东扩步伐的加快，潮州新区起步区——韩东新城及径南工业园的大力发展和建设的深入推进，以及市中心医院、恒大城、韩山师院等一大批项目的落地，韩江东岸用水量急剧增大，水厂现状规模显得严重不足，不能满足服务范围内的用水需求，成为瓶颈，制约新城发展，因此应新区发展要求，迫切的需要加强供水设施建设。
1设计规模
水厂原有规模8万m3/d，扩建规模8万m3/d，工程内容包括新建取水头部、虹吸取水管、取水泵房及变配电间、絮凝沉淀清水叠合池、V 型滤池、送水泵房、排水排泥池、浓缩池、平衡池、污泥脱水机房、厂区管线及配套工程。改造加药间、送水泵房、反冲洗泵房及 V 型滤池。
2设计目标
水厂的建设本身定位为现代化水厂，顶层设计上充分利用地形、水体、植被、建筑等资源，着重体现“自然、生态、安全”的设计理念，兼顾水厂本身工艺生产要求，充分注重厂区内外环境的构建和谐，做到艺术与技术相结合，充分体现现代化水厂设计理念。
3设计理念
3.1工艺达标、基础生产合格
水厂处理工艺必须在任何情况下，能满足国家卫生标准，这是现代化水厂的基本职责，处理工艺应当全天候适应水厂任何进水量和水质的变化，有一定的安全度。设计时应比选出设计最佳工艺方案和运行参数。改建扩建工程中应满足不停产要求，以实现水厂基本功能。
3.2共建设计、空间竖向利用理念
随着社会建设的不断发展，建设用地日趋紧张，对空间竖向充分利用以及功能复合型、环境友好型的市政基础设施是未来的发展方向，水厂与景观公园、体育公园、交通枢纽、地下车库共建的情况逐渐增多，未来现代化水厂不再是单一属性的设施，其建设应满足其周边地块的更多需求。
3.3智慧水务、运营管控体系
随着我国自动化控制系统不断完善，人工智能、5G技术的不断提高，对未来现代化水厂的运行管理提出了更高的要求，水厂应该在确保稳定运行的基础上，做到智能高效，应根据进水水质、各运行设施工况、设备运行状态做出有针对性的运行策略。
3.4环境友好、开放融合交互设计理念
伴随城镇化的进程，很多水厂已被围入城市社区，现代化水厂设计应满足感官舒适、建筑和谐、环境互通、社区友好的水厂建设需求，建筑与社区全方位融合、互利共生的城市水厂，提高公众对环境公共设施的了解、关注、参与和监督。
4本工程设计理念体现
4.1水厂扩建期间工艺达标
本工程在城市总体规划的指导下，结合城市供水现状，从韩东新城实际情况出发，确定合理的供水规模和供水服务范围，水厂扩建后服务范围为潮州市桥东区、意溪镇、部分磷溪镇。工艺设计过程中，以近期建设为主，同步对一期工程实施改造，实现协同生产作用，全过程无停产。
4.2水厂工艺流程选择
（1）流程选择原则
现代化水厂的建设和运行投资较大，并且受到多种因素的制约和影响。其中，净水工艺方案的优化选择对其现代化水厂建设和运行管理的影响尤为关键。因此，须在顶层设计层面，从整体优化的观点出发，综合考虑当地的客观条件、原水水质以及出水水质要求，提出合适的净水处理工艺方案。
（2）流程选择
处理工艺的选择，取决于源水水质和对处理后水（生活用水或工业用水）的水质要求。以地表水为水源时，生活饮用水通常采用混合、絮凝、沉淀或澄清、过滤和消毒的工艺流程或其中的组合。选择沉淀池或澄清池类型时，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，并考虑原水水温变化、制水均匀程度以及是否连续运转等因素，结合当地条件通过技术经济比较确定。沉淀池和澄清池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于2个。本工程采用韩江水为原水，水质良好，结合对韩江水原水水质分析，并对周边现状取水自韩江水的水厂出厂水水质进行分析，目前水厂采用常规处理工艺出厂水质总体优良。在韩江水质维持现状的情况下，参考以韩江水为水源的多座水厂设计运行经验，采用“絮凝+沉淀+过滤+消毒”的常规处理工艺能够满足水厂的出水水质要求。
工艺流程如下图所示。
.png)
工艺流程图
4.3空间竖向设计
本工程用地紧凑，通过设计总平面布置，使其与一期厂区现有构筑物和管线布置形成良好衔接，不冲突不矛盾，做到功能分区明确，工艺流程顺畅。厂区分成综合管理区、净水工艺区、排泥水处理区，分区示意图如下图所示：
.png)
厂区分区示意图
.png)
工艺流程竖向设计
同步通过空间竖向设计叠池，叠合清水池和絮凝沉淀池，进一步集约用地，使工程建设在满足设计需求的同时与城市发展相协调。
.png)
絮凝沉淀清水叠合池平面图
.png)
絮凝沉淀清水叠合池剖面图
4.4共建设计、环境友好
依据共建设计、空间利用竖向设计理念，在水厂沿江片区设计休憩性绿地，实现水厂与景观休憩公园共建设计。在建筑、景观设计过程中，结合潮州当地韩式宗祠外立面风格及一期建筑景观风格进行设计，实现与当地建筑景观风格相匹配，并充分考虑水厂与沿江风景带相融合，力求建筑和谐、环境互通。并在工艺流程各环节降低能耗及用水，将水厂建设成为功能复合型、环境友好型市政基础设施，做到水厂与城市社区开放融合交互，提高公众对环境公共设施的了解、关注、参与和监督。
水厂整体景观绿化系统由三部分组成：
（1）厂区的观赏性绿地
以厂前区综合楼为中心，周边配以花草、灌木的组合构成完整、美观、简洁大方的图案。作为职工上下班集散的场所，采用观赏性较强的彩叶植物、花卉、一些常绿灌木，重点布置，并考虑四季景观。同时厂前区绿化不仅作为职工上下班的集散场所，也是参观人员的首到之处，因而其绿化也要满足组织交通、安全规整等的要求。
（2）道路绿化
道路绿化在满足厂区生产要求的同时，首先要保证厂内交通运输的通畅，因此采用常绿的灌木修剪成整齐的绿篱来美化建筑的周围，既考虑了四季的景观，同时又不妨碍交通运输。植物选择应同时考虑能阻挡灰尘、废气和噪音的种类。
（3）休憩性绿地
为了满足职工工余休息、放松、锻炼、交往的需要，通过创造一定的人为环境，以供职工消除疲劳和调剂工人心理和精神上的疲倦。休憩性绿地选择处于较为安静的环境下，同时面积相对较大而且集中，能够聚集较多的人群。作为职工工作之余的主要休息娱乐场所，植物应当选择色彩浓厚、鲜艳、亮丽的花灌木及花卉，不同的质地，植物种类丰富，以营造一个热闹、活泼的气氛。
.png)
水厂共建设计概念图
4.5智慧水厂设计
本工程设计过程中充分考虑水厂发展成现代化给水厂，采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理。设计按照处理规模为8万m3/d设计，并留有与一期工程通讯的接口。根据工艺与运行需求，配置必要的检测仪表、自动控制系统、安防系统、防雷接地系统，检测仪表、自动控制系统、安防系统按照集中显示、分散控制的原则进行设计。
根据自来水处理工艺过程的特点及对自控系统的要求，采用分布式自动控制系统，实现对水厂的流量、水质和压力等数据进行统一监控，对水厂工艺流程、水厂运行工况、异常告警信息、能耗状态等进行在线监测，将充分体现计算机网络自动控系统的技术和自动化管理水平。
本工程自动控制系统骨干网采用千兆多模光纤单环冗余，下一级网络拓扑结构采用采用星型结构，其中主干传输网采用1000M工业以太网交换机，支持IEEE802.3规约和标准的TCP/IP协议。现场的PLC控制站通过PLC采集控制信号，PLC与现场的工业以太网交换机相接；以太网采用单环冗余结构，每台交换机与PLC机架相连，实现全冗余功能；控制方式采用“全开放全分布”方式。现场PLC控制站通过电缆直接连接现场设备、检测仪表，对现场设备状态信号、电量信号、仪表信号进行采样及控制。当中央监控管理系统或现场总线发生故障，而导致通信中断时，各PLC现场控制单元仍然能够独立有效地工作，以确保系统的可靠运行。
加药间和送水泵房新增设备的监控，纳入现有就地控制站监控，在现有控制站基础上进行扩容改造。加药等成套装置，厂商一般配供控制系统。这些配套装置中的各主要设备状态，通过相关PLC子站由工业以太网与中控室连接，实现中央控制室与这些控制系统之间的信息通信。
对水厂实施电力监控与管理，将各配电室的电力系统的主接线、各段母线的电压、各母线开关的状态和电流、变压器的状态通过现场总线与系统连接；各主要用电设备的状态等电量信号，通过电量变送器采用串行通讯方式与系统连接，监控、管理水厂的电力消耗和主要设备的运行。
5结语
（1）本工程水厂的设计定位为现代化水厂，在顶层设计上充分体现现代化水厂的设计理念，兼顾水厂本身工艺生产要求，充分注重厂区内外环境的构建和谐，做到艺术与技术相结合。
（2）本工程水厂依据共建设计、空间利用竖向设计理念，在水厂沿江片区设计休憩性绿地，实现水厂与景观休憩公园共建设计。同步结合潮州当地韩式宗祠外立面风格及一期建筑景观风格进行设计，实现水厂建筑和谐、环境互通。并在工艺流程各环节降低能耗及用水，将水厂建设成为功能复合型、环境友好型市政基础设施，做到水厂与城市社区开放融合交互，提高公众对环境公共设施的了解、关注、参与和监督。
参考文献：
[1]中华人民共和国住房和城乡建设部.室外给水设计标准：GB50013一2018[S].北京：中国计划出版社，2018.
[2]严煦世，范瑾初.给水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[3]上海市政工程设计研究院，给水排水设计手册.城镇给水.第3册.第三版[M]，北京：中国建筑工业出版社，2017.