小型水廠工藝設(shè)計(jì)

 小型水廠工藝設(shè)計(jì)

　　摘要：本文介紹了海南昌江水廠的工藝設(shè)計(jì)參數(shù)。水廠設(shè)計(jì)處理能力2.50×104m3/d，工藝設(shè)計(jì)充分考慮了石碌水庫(kù)原水的水質(zhì)特點(diǎn)，并采用了孔室絮凝斜管沉淀+雙閥濾池過(guò)濾工藝。工程具有占地少，造價(jià)低、節(jié)水節(jié)能的特點(diǎn)，為國(guó)內(nèi)以水庫(kù)水為水源的水廠設(shè)計(jì)提供了參考。

　　關(guān)鍵詞：水廠；工藝設(shè)計(jì)；構(gòu)筑物

　　一、工程概況

　　昌江水廠位于海南省昌江黎族自治縣縣城石碌鎮(zhèn)，以石碌水庫(kù)為水源，水廠近期設(shè)計(jì)規(guī)模為2.50×104m3/d，遠(yuǎn)期5.00×104m3/d。

　　二、基礎(chǔ)資料

　　本給水廠水源石碌水庫(kù)，是一座以防洪、供水、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電等綜合利用的大（二）型水庫(kù)。其最大庫(kù)容1.41億m3，其水質(zhì)可以達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838-2002III類(lèi)水域水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　本工程供水水質(zhì)目標(biāo)為：符合《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）和《城市供水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ/T206-2005）的要求，其中管網(wǎng)水濁度低于1NTU。

　　三、工藝流程

　　3.1凈水工藝選擇原則

　　凈水工藝方案的擬定應(yīng)針對(duì)原水水質(zhì)特點(diǎn)，以最低的基建投資和經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用達(dá)到要求的出水水質(zhì)。應(yīng)充分考慮下列主要因素：（1）原水水質(zhì)的歷史資料，（2）出水水質(zhì)的要求，（3）相同或類(lèi)似水源凈水處理的實(shí)踐（4）經(jīng)濟(jì)條件以及操作人員的經(jīng)驗(yàn)和管理水平。

　　3.2凈水工藝選擇

　　根據(jù)原水水質(zhì)分析報(bào)告，石碌水庫(kù)原水水質(zhì)達(dá)到國(guó)家《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838—2002）中Ⅲ類(lèi)水體的標(biāo)準(zhǔn)。

　　根據(jù)原水水質(zhì)特點(diǎn)，結(jié)合類(lèi)似水廠運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，采用絮凝-沉淀-過(guò)濾-消毒常規(guī)工藝處理后，所有指標(biāo)均能達(dá)到《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》（GB5749-2006）的出廠水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

　　本工程凈水工藝采用以下工藝：水庫(kù)源水-管式混合器-絮凝沉淀-過(guò)濾-清水池-配水管網(wǎng)-用戶。

　　四、主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)

　　4.1凈水構(gòu)筑物的比較與選擇

　　⑴混合

　　混合的目的在于使投入水中的混凝劑能迅速而均勻的擴(kuò)散于水體，使水中的膠體脫穩(wěn)，提高凝聚效果。目前以管式混合、機(jī)械混合為主。

　　管式混合器可以適用于水量變化不大的各種規(guī)模水廠，其主要優(yōu)點(diǎn)有設(shè)備簡(jiǎn)單、維護(hù)管理方便、不需土建構(gòu)筑物，在設(shè)計(jì)流量范圍混合效果好、不需要外動(dòng)力設(shè)備。

　　機(jī)械混合是利用機(jī)械攪拌器的快速旋轉(zhuǎn)，使混凝劑迅速、有效均勻地?cái)U(kuò)散于整個(gè)水池之中，混合效果良好，水頭損失小。適用于大規(guī)模的凈水廠。其優(yōu)點(diǎn)是混合效果不受水量變化的影響。缺點(diǎn)是需要耗能，且管理維護(hù)復(fù)雜、需建混合池。

　　考慮到水量變化不大，為節(jié)省投資及運(yùn)行管理費(fèi)，本設(shè)計(jì)采用混合效果好的管式靜態(tài)混合器混合。

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　　絮凝效果的好壞對(duì)最終出水水質(zhì)影響很大。水中的膠體顆粒脫穩(wěn)后，在絮凝設(shè)施中形成粗大密實(shí)且沉降性能良好的絮體顆粒。為使微絮體良好成長(zhǎng)，絮凝設(shè)施要有良好的水力條件，操作運(yùn)行合理直接影響到最終的出水水質(zhì)。

　　小型水廠常用絮凝池主要有孔室絮凝池和網(wǎng)格絮凝池。

　　a.孔室絮凝池利用孔室間進(jìn)水從切線方向進(jìn)入產(chǎn)生池內(nèi)旋流，加強(qiáng)礬花之間的碰撞和絮凝，以達(dá)到其目的。其水頭損失較大，停留時(shí)間長(zhǎng)，但效果較穩(wěn)定、特別對(duì)低濁度水，施工簡(jiǎn)單。

　　b.網(wǎng)格絮凝池的平面布置由多格豎井串聯(lián)而成，每格安裝若干層網(wǎng)格。通過(guò)網(wǎng)格或柵條的孔隙時(shí)，水流收縮，過(guò)網(wǎng)孔后水流擴(kuò)大，產(chǎn)生微渦流，形成良好絮凝條件。具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、節(jié)省材料、施工方便，水頭損失小，絮凝效果好等優(yōu)點(diǎn)。但對(duì)湖泊、水庫(kù)水等低濁度原水適應(yīng)能力較差。

　　考慮到本工程原水為水庫(kù)水，其常年原水濁度低的特點(diǎn)，本工程采用孔室絮凝。

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　　沉淀的重要目的是去除水中懸浮物，使出水達(dá)到待濾水的水質(zhì)要求。目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的主要有斜管沉淀池和平流沉淀池。

　　a.平流沉淀池

　　平流沉淀池是廣泛應(yīng)有于國(guó)內(nèi)大中型水廠的池型，構(gòu)造簡(jiǎn)單，處理效果好，礬耗低，對(duì)水量和水質(zhì)變化的適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行管理方便。其缺點(diǎn)是占地面積較大，土建投資較高。

　　b.斜管沉淀池

　　斜管沉淀池利用淺池沉淀原理，具有沉淀效率高、占地小等優(yōu)點(diǎn)，可節(jié)約用地，減少工程投資等優(yōu)點(diǎn)，在小型水廠應(yīng)用廣泛。斜管沉淀池的缺點(diǎn)是：斜管存在老化問(wèn)題，在使用一定年限后需要更換；對(duì)原水濁度變化適應(yīng)性相對(duì)較差。

　　綜上所述，斜管沉淀池沉淀效率高，占地小，管理方便且在小型水廠有成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，因此推薦采用斜管沉淀池。

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　　過(guò)濾是消毒工藝前的關(guān)鍵性處理手段，對(duì)保證出水水質(zhì)具有重要的作用。目前，國(guó)內(nèi)水廠采用較多的是V型濾池和雙閥濾池。

　　a.V型濾池

　　V型濾池因兩側(cè)（或一側(cè)）進(jìn)水槽設(shè)計(jì)成V型而得名[1]。主要特點(diǎn)有：采用粒徑較大，厚度較大的濾層以增加過(guò)濾周期，反沖時(shí)濾層基本不膨脹，整個(gè)濾層在深度方向的粒徑分布基本均勻，不發(fā)生水力分級(jí)現(xiàn)象，即所謂“均質(zhì)濾料”，使濾層含污能力提高，出水水質(zhì)好，延長(zhǎng)沖洗周期。氣、水反沖再加始終存在的橫向表面掃洗，沖洗效果好，沖洗水量少。

　　b.雙閥濾池

　　雙閥濾池是從原普通普通快濾池改進(jìn)而成的，目的是為了減少閥門(mén)的數(shù)量和解決管理的不便。雙閥濾池具有下列優(yōu)點(diǎn)：①有成熟的運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)，運(yùn)行穩(wěn)定可靠；②采用砂濾料，材料易得，價(jià)格便宜；③采用大阻力配水系統(tǒng)，單池面積可以做的很大，池深較淺；④可以采用降速過(guò)濾，水質(zhì)較好;⑤減少了兩只閥門(mén)，相應(yīng)降低了造價(jià)和檢修工作量。

　　考慮到本工程設(shè)計(jì)規(guī)模小，生產(chǎn)管理水平相對(duì)還是不高，而雙閥濾池出水水質(zhì)好,運(yùn)行穩(wěn)定,能廣泛適用于大中小型水廠，管理簡(jiǎn)單。綜合考慮，本工程采用雙閥濾池。

　　4.2凈水藥劑選擇

　　(1)混凝劑的選擇

　　混凝劑應(yīng)遵循的基本原則是：原水經(jīng)投加混凝劑進(jìn)行凈化處理后，出水水質(zhì)應(yīng)良好。首先，所選混凝劑必須符合衛(wèi)生質(zhì)量要求，對(duì)水質(zhì)不會(huì)造成污染。其次，混凝劑的混凝處理性能要好。本工程混凝劑采用液體堿式氯化鋁。

　　⑵消毒劑的選擇

　　《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，生活飲用水必須消毒。消毒工藝可根據(jù)原水水質(zhì)和處理要求，采用濾前及濾后二次消毒，也可僅采用濾前或?yàn)V后消毒。常用的消毒方法有液氯、二氧化氯、臭氧、紫外線等[2]。

　　結(jié)合海南省現(xiàn)狀水廠消毒劑的使用情況，確定采用二氧化氯作為消毒劑。

　　4.3工藝構(gòu)筑物單體設(shè)計(jì)

　�、趴资倚跄�、斜管沉淀池

　　本工程孔室絮凝、斜管沉淀池設(shè)計(jì)規(guī)模為2.5萬(wàn)m3/d，總平面尺寸為18.85mx20.20m，鋼筋砼結(jié)構(gòu)。分二組，每組設(shè)計(jì)規(guī)模為1.25萬(wàn)m3/d，可以單獨(dú)運(yùn)行。其每組平面尺寸7.20m×4.90m。分6格，每格平面尺寸為2.10m×2.10m。

　　⑵雙閥濾池

　　雙閥濾池1座，設(shè)計(jì)規(guī)模為2.5萬(wàn)m3/d，鋼筋砼結(jié)構(gòu)。與斜管沉淀池采用渠道連接。濾池分為6格，單格面積25.2m2，總過(guò)濾面積151.2m2。濾池采用雙排布置，總平面尺寸22.78×20.20m。

　　設(shè)計(jì)參數(shù)為：設(shè)計(jì)濾速：V=7.60m/h；強(qiáng)制濾速：V=9.12m/h；水沖強(qiáng)度：15L/s.m2；反沖洗周期24h。

　　⑶清水池

　　清水池有效容積3000m3，為了在清水池檢修和池子清洗時(shí)保證正常供水，清水池設(shè)兩座。每座池子平面尺寸為AxB=20.4mx20.4m。

　�、杉铀庨g

　　加藥間由加二氧化氯、加礬兩部分組成，土建按5萬(wàn)m3/d規(guī)模一次建成，設(shè)備按2.5萬(wàn)m3/d規(guī)模安裝。

　　五、結(jié)語(yǔ)

　　該凈水處理廠工藝設(shè)計(jì)充分考慮了原水的水質(zhì)特點(diǎn)，并采用了絮凝沉淀+雙閥濾池過(guò)濾工藝。工程具有占地小，集約化程度高、造價(jià)低、節(jié)水節(jié)能的特點(diǎn)，為國(guó)內(nèi)水庫(kù)水水源水廠的設(shè)計(jì)提供了參考。

　　參考文獻(xiàn)

　　[1]嚴(yán)煦世,范謹(jǐn)初.給水工程(第四版)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1999.

　　[2]上海市政工程設(shè)計(jì)研究院.給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)第三冊(cè)（城鎮(zhèn)給水第二版）[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004