供排水業(yè)內(nèi)人物想必常聽到自來水廠（下文不明確指出，一般均表示自來水廠）運營人員說：“哎呀，我們廠昨天又突破供水量新高，突破設(shè)計供水量的百分之多少多少了!”，放眼全國，水廠超負荷是較為普遍的現(xiàn)象。為什么水廠會超負荷運行？為什么能超負荷運行？這兩個問題雖然只相差一個字，但實際上是兩個不同的問題，下面具體分析一下兩個問題。
1、為什么水廠會出現(xiàn)超負荷運行的情況
要回答這個問題，先要搞懂幾個基礎(chǔ)性的問題。其一是水廠的建設(shè)依據(jù)，在縣級及以上城市，水廠的建設(shè)并不是想建設(shè)就建設(shè)的，而是需要當?shù)刂鞴懿块T或由水務(wù)企業(yè)配合主管部門委托一家有資質(zhì)的咨詢企業(yè)編制10年、20年或更久時間的供水專項規(guī)劃，該規(guī)劃編制完畢后，相關(guān)部門經(jīng)過評審最后作為當?shù)氐囊豁棸l(fā)展規(guī)劃執(zhí)行。為適應(yīng)城市發(fā)展需要，該規(guī)劃一般每五年（可能更短也可能更長）會進行一次修編，使之更符合城市發(fā)展的需要，所以水廠的建設(shè)依據(jù)就是規(guī)劃。
其二是水廠的規(guī)模和建設(shè)時間如何確定，這個問題實際上也是由供水專項規(guī)劃來確定的，說具體點是由某城市的發(fā)展速度或者說需水量的增長速度決定的，需水量增長速度需要預(yù)測，所以規(guī)劃必然有著超前性或者說預(yù)見性，但超前和預(yù)見不是瞎猜，它是以城市多年的人口增長率及發(fā)展水平作為基礎(chǔ)的?？梢哉J為，水廠的規(guī)模和建設(shè)時間是由地區(qū)的需水量增長速度決定的。
其三是水廠的規(guī)模的計算。水廠規(guī)模的由其負責的供水區(qū)域的需水量決定。該需水量根據(jù)城市綜合用水量指標法、分項用水量指標法、城市單位建設(shè)用地綜合用水量指標法計算求得，一般去與過去幾年發(fā)展速度較為合適者。
了解了上述三個問題后，就可以回答為什么會產(chǎn)生水廠超負荷的現(xiàn)象，水廠超負荷的主要原因是水廠新建、改建、擴建的速度與地區(qū)發(fā)展速度或者說地區(qū)需水量增加的速度不匹配造成的。
2、為什么水廠能超負荷運行
水廠能超負荷運行與設(shè)計及運營管理密不可分，下面主要從設(shè)計及運營管理兩方面論述水廠能夠超負荷運行的原因，當然論述是建立在水廠出水達到國家標準及地方標準的基礎(chǔ)上的。
1、設(shè)計方面的原因
假設(shè)原水輸送量以超前考慮，一個廠是否能超負荷運行，能超負荷多少運行，主要是在設(shè)計過程中對廠內(nèi)各凈水構(gòu)筑物的制水能力的考慮。舉個平流沉淀池的例子，平流沉淀池的計算方法共有三種，實際設(shè)計中不會只采用一種進行計算，而是采用兩種或三種同時計算互相校核。通過設(shè)計手冊我們可以看到平流沉淀池的沉淀時間是一個區(qū)間，水平流速也是一個區(qū)間，這兩個參數(shù)是沉淀池的計算的一個關(guān)鍵，這兩個參數(shù)是和局域區(qū)間的濁度關(guān)系很大，一般大的設(shè)計院在設(shè)計新水廠的時候會調(diào)取取水河段10年的河道信息，比如含沙量、濁度變化、溫度變化等，我國給水排水事業(yè)發(fā)展已百年，各大設(shè)計院對不同省市的江河的濁度等變化情況早已了然于心，所以應(yīng)對不同河段的不同濁度下的絮凝劑沉淀參數(shù)取值均非常清晰，其取值不但兼顧各江河的水質(zhì)特點，又會考慮到遇到突發(fā)性沖擊負荷，對于實在不明情況的河段也參考同地區(qū)其它河段參數(shù)，并保守取值，一般取接近上限值。有經(jīng)驗的設(shè)計院，還會巧妙的采用高一級的水量進行復(fù)核，打個比方，當進水水質(zhì)為X的時候，能處理20萬噸，那么當進水水質(zhì)為X-1的時候是否能處理20+5的水量。綜上所訴，設(shè)計的時候構(gòu)筑物的的裕量是一個客觀條件，還有一個客觀條件就是實際進水水質(zhì)，如果實際進水水質(zhì)超過設(shè)計進水水質(zhì)，那么也是幾乎不可能超負荷，只有低于設(shè)計進水水質(zhì)的水廠才能較高的超負荷運行，這是超負荷運行的第二個條件。
下面對三種常用的沉淀池進行定性比較：
1）平流沉淀池
平流沉淀池是全國大中型水廠最推薦的池型，構(gòu)造簡單，處理效果好，礬耗低，對水量和水質(zhì)變化的適應(yīng)性好，運行管理方便，是所有沉淀池中抗沖擊負荷及超負荷能力最強大的池型，此外對大型工程而言，平流沉淀池的綜合造價較低，日常維護工作量少，其唯一缺點是占地面積較大，但上世紀80年代發(fā)明了平流沉淀池疊合清水池的方法及平流沉淀池加裝斜管或斜板的增加水處理量的辦法，使平流沉淀池的優(yōu)勢得到進一步發(fā)揮。
2）斜板（管）沉淀池
基于淺層沉淀理論，在平流沉淀基礎(chǔ)上發(fā)展起來的沉淀池型，具有占地小、沉淀效率高的特點。斜板（管）沉淀池的斜板（管）部分容易形成藻類繁殖，帶來管理困難和影響水質(zhì)，且由于使用塑料材質(zhì)，存在老化問題，使用5年左右須更換。此外，因斜板（管）沉淀池停留時間短，要求配套的絮凝池應(yīng)具有良好的效果，其超負荷能力及抵抗沖擊負荷能力均弱于平流沉淀池。
3）高效沉淀池
工藝是帶化學藥劑投加系統(tǒng)的緊湊的斜管沉淀系統(tǒng)，工藝包括混凝、絮凝、斜管沉淀和污泥濃縮，用于去除原水中的懸浮物，一般來說高效沉淀池占地面積相較前面兩種要小，由于停留時間的問題，其基本不具備超負荷能力，而且抵抗沖擊負荷能力也是最差的，藥耗也是最高的。
說完沉淀池，來簡單說一下濾池及清水池。
1）濾池
超負荷運行中的“兜底”的角色，若沉淀池沉淀不良，為使出水水質(zhì)達標，全賴濾池的過濾，因此濾池是超負荷的關(guān)鍵之一，濾池的構(gòu)筑物多種多樣，有普通快濾池、虹吸濾池、V型濾池、D型濾池、高速濾池等等，各種濾池的目的基本一樣都是進一步降低NTU，影響過濾的因素很多，主要有沉后濁度、濾速、濾料與級配、反沖洗、水溫等。由于濾池的多樣性及復(fù)雜性，但原理基本一致，本文不對濾池做過多論述，需要明白的是濾池在超負荷運行中起到的是兜底的作用，一般濾池的維護十分重要。
2）清水池
有效容積也是超負荷量的重要影響因素，打個比方設(shè)計規(guī)模10%和15%的清水池，在前端水處理工藝相同的情況下，超負荷能力15%的會更強一些，這是因為其緩沖能力強。對此舉個例子，清水池大則可以在供水波谷時間按照正常情況制水，然后存放于清水池中，如果清水池較小則容易溢流，只能強行降低進水量，減少制水量，相對的超負荷能力或者說調(diào)蓄能力也就下降了。
2、運行維護的原因
日常運行維護分為構(gòu)筑物的維護和設(shè)備的維護兩種，二者相輔相成不可或缺。
1）沉淀池日常維護
構(gòu)筑物日常維護的好壞對構(gòu)筑物是否能夠長時間超負荷運行息息相關(guān)，對于絮凝、沉淀池來說最重要的莫過于排泥，是否及時排泥并清理沉淀池壁對沉淀池出水濁度尤為重要，因為排泥不及時、池內(nèi)積泥厚度不斷升高，會縮小沉淀池的過水斷面、強制縮短沉淀時間，降低沉淀效果，且長時間積泥會使污泥發(fā)酵，大量上浮，導(dǎo)致出水水質(zhì)變壞，但排泥過于頻繁會導(dǎo)致水量大量增加，一般來說，排泥時間與進水水質(zhì)、投藥量、進水量息息相關(guān)，排泥時間不同地域相差很大，需要按照實際情況制定排泥時間，同時也要根據(jù)實際情況制定人工清池子時間。此外，投藥量的多寡也對沉淀池的維護及日常出水有一定關(guān)系，一些水廠每天都做投藥量的燒杯實驗，并選取投藥效率折點最大點作為投加量點，實際上在進水水質(zhì)恒定的情況下是沒有必要的，而且選取最大效率點容易造成投藥量過量，影響沉淀池出水濁度，所以在選取投藥量的時候，可以選取最高效率點前效率點進行投加，并以此為基礎(chǔ)進行調(diào)整。除燒杯試驗外，大多數(shù)水廠是以沉淀池出水濁度來控制投藥量的，也是比較科學的，一般來講，沉淀池出水濁度越低，則濾池負荷越小，出廠水濁度越好。根據(jù)經(jīng)驗，在出廠水要求控制在1NTU以下的廠，沉淀池出水濁度在3-5NTU即可，出廠水在0.1以下的廠，沉淀池出水濁度需要控制在1以下。此外值得一提的是，不少廠遇到沉淀池出水以后，第一反應(yīng)不是先從自身工藝找原因，而是馬上想到我要加點什么什么藥，比如加點PAM助凝，加點氯除藻，這是極為不負責的。這是因為，我們要清楚的意識到，供水行業(yè)是民生行業(yè)，隨便投加藥物必然會帶來其它副產(chǎn)物，而且也未必能解決問題，所以在考慮投藥前，先考慮工藝的的問題。
2）濾池的日常維護
水廠超負荷運行，濾池是十分重要的，前文提到濾池是超負荷運行的“兜底”構(gòu)筑物，因此維護也十分重要，以V型濾池為例，濾池的日常維護問題。濾池維護逃不掉與濾沙、濾頭打交道，而濾沙又是濾池過濾效果的關(guān)鍵，一般超負荷運行中，需要定期對濾沙含泥量進行檢測，如果發(fā)現(xiàn)濾沙含泥量較高（3%或以上）且反沖洗也無法降低或者發(fā)現(xiàn)板結(jié)、結(jié)球的情況，就需要進行濾砂的更換，如果情況不嚴重，僅更換表層30CM左右即可，如果情況嚴重，需要清池更換。V型濾池理論上講是膨脹反沖洗，對于膨脹率以多少為佳，從運行效果來看，控制在15%-20%為好，濾砂砂面至配水煙的距離視氣、水沖洗強度大小決定，在0.4-0.6m為好，過小宜跑砂，過大容易沖洗不凈。跑砂是V型濾池較為普遍的問題，從經(jīng)驗看，造成V型濾池跑砂原因可以總結(jié)為幾點，其一是施工過程中配氣、配水類筑件、預(yù)制件出現(xiàn)問題，導(dǎo)致的；其二是設(shè)計參數(shù)選取不當導(dǎo)致的（極少數(shù)）；其三是調(diào)試中沒有很好的對濾頭進行調(diào)整導(dǎo)致的，上述原因中，施工導(dǎo)致的跑砂原因最為普遍也最為致命，因為濾池一旦施工完成，重新做配水和配氣的調(diào)整十分麻煩，判斷設(shè)計問題和施工問題比較簡單粗暴的辦法就是看濾格跑砂規(guī)律，大凡設(shè)計出了問題的濾池，其跑砂從進氣口到末端，跑砂量一般越來越少，成一個規(guī)律性跑砂曲線，但是施工上跑砂則幾乎沒有規(guī)模，可以連續(xù)幾個格子跑砂嚴重，但是后面的又跑砂不嚴重，又或者是每隔一個或二個濾格跑砂嚴重，毫無規(guī)律可言，還有一種施工過程出問題的表現(xiàn)就是濾池同一格兩邊跑砂量完全不同（排除濾頭的調(diào)校問題后）。至于由于濾帽或者濾頭沒調(diào)校好造成的跑砂，有一個較為明顯的特點，就是濾層表面凹凸不平，類似于月球表面，出現(xiàn)這種情況大概率是濾頭出了問題，應(yīng)首先檢測。
3）設(shè)備的維護
一般南方大型水廠廠內(nèi)設(shè)備遵循“冬養(yǎng)，夏修；晨用，夜修”的原則，而河邊泵房的設(shè)備維修遵循：“水位高則用，水位低則養(yǎng)”的原則。這是因為，夏天屬于供水高峰期盡量供水，少修或者不修設(shè)備，冬天供水量減少，盡量多做設(shè)備維護保養(yǎng)，而河邊取水設(shè)備就不同，河水高的時候盡量不維護設(shè)備，預(yù)防泵房被水倒灌，河邊水位低的時候，盡量維護保養(yǎng)設(shè)備。
水廠設(shè)備多種多樣，僅抽取排泥機、斜管兩種對于水廠超負荷運行的設(shè)備進行論述，至于鼓風機及空壓機主要是機械方面的故障，這里不過多論述。
①排泥機
嚴格的說排泥設(shè)備發(fā)展至今已經(jīng)發(fā)展出虹吸式、泵虹式、泵吸式、底刮式等幾種其中泵虹式和泵吸式技術(shù)最為成熟，效果也較好運用最為廣泛，而底刮式作為后期之秀，也有較大范圍的應(yīng)用。虹吸式及泵虹式吸泥機的區(qū)別主要是，虹吸式吸泥機在形成虹吸后停止泵的運行，依靠虹吸清楚沉淀池底泥，由于虹吸力量有限一般較泵吸的效果要差，但省電也較為節(jié)水，而泵吸式采用水泵直接抽吸，一般吸泥效果較好，但較費電也費水。如果僅比較排泥含水率，底刮式是最優(yōu)越的，一般含水率在97-98%，一些設(shè)計院認為采用底刮式排泥甚至可以不需要額外建設(shè)濃縮構(gòu)筑物，而且適應(yīng)性較廣，斜管沉淀池也可采用。上述幾種刮泥機在安裝過程中都對刮板與池底距離均有嚴格要求，太高刮不干凈，太低容易托底，所以安裝過程中就應(yīng)嚴格檢查，預(yù)防后期維護的麻煩。刮泥機在建議每年進行一次軌道及驅(qū)動電機校正，軌道采用紅外線對中器校正，電機如果是同步電機需要檢查電機同步率，如果是異步電機需要檢查兩臺電機的轉(zhuǎn)動偏差，這些檢查都是預(yù)防吸泥機的脫軌，此外，吸泥機的抽吸管道比較重要，對于較大的規(guī)模的水廠，建議采用較大口徑不銹鋼管作為吸泥支管及出泥主管，預(yù)防吸泥機堵塞，并設(shè)置反沖洗設(shè)備，在日常運行中吸泥機PLC控制可以采用在前1/3距離走2段，后2/3距離走一段，這樣可以較好的抽取主要沉淀在前1/3段的泥，且吸泥機可以定期進行人工或者編程進行反沖洗，預(yù)防出泥管堵塞。至于底刮式排泥機，應(yīng)定期進行電機負荷校驗，及鏈條拉力測試，并嚴格按照泥位進行排泥，這是因為底掛式排泥機在污泥過多的時候，容易造成電機過負荷燒壞電機或拉斷鏈條。
②斜管
斜管沉淀池也是應(yīng)用十分廣泛的，斜管的壽命實際上不好確定，有的地方使用7年滑泥效果依然很好，有的地方3年滑泥效果已經(jīng)很差，這主要是與投藥及進水水質(zhì)有關(guān)的。判斷斜管的能否繼續(xù)使用下去很簡單，一看斜管滑泥效果是否良好，二看斜管是否老化變形，老化變形的斜管多已經(jīng)十分柔軟，一碰就“癱”，這時就需要更換斜管了。斜管在日常維護主要還是定期清除斜管的積泥，預(yù)防絮體上浮和底泥發(fā)酵。
總的來說，水廠超負荷運行，并不是好事，這從側(cè)面反映了地區(qū)的發(fā)展速度和水廠建設(shè)速度的矛盾，水廠超負荷運行一般都會遇到“有量無質(zhì)，或有量少質(zhì)”的問題，即供水量和供水水質(zhì)的矛盾，所以水廠超負荷運行不應(yīng)作為運行的常態(tài)，也沒什么值得夸耀的。
