第18章 水廠設計-12-13-2

1、第第18章章 水廠設計水廠設計水廠設計要求和原則水廠設計要求和原則 水廠廠址選擇水廠廠址選擇給水處理廠工藝流程與主要構(gòu)筑物的選擇給水處理廠工藝流程與主要構(gòu)筑物的選擇水廠的平面及高程布置水廠的平面及高程布置水廠的生產(chǎn)過程監(jiān)控與自動控制水廠的生產(chǎn)過程監(jiān)控與自動控制給水處理工藝系統(tǒng)設計計算實例給水處理工藝系統(tǒng)設計計算實例18.1 水廠設計要求和原則 水廠設計要求：水廠設計要求： (1) 基本建設程序 (2) 各設計階段要求（可行性研究、初步設計、施工圖設計） 設計原則：設計原則： (1) 水處理構(gòu)筑物的生產(chǎn)能力； (2) 按近期設計，考慮遠期發(fā)展； (3) 檢修或事故時仍能滿足用水要求（主要設備備用

2、、處理構(gòu)筑物可在設計允許范圍內(nèi)提高運行負荷）； (4) 妥善確定水廠自動化程度（保證供水水質(zhì)、降低藥耗和能耗）； (5) 合理設置排泥管、放空管、溢流管、壓力沖洗設備等； (6) 考慮安全、防凍等問題。 廠址選擇應通過方案比較，即 技術(shù)上：供水安全、管理方便技術(shù)上：供水安全、管理方便 經(jīng)濟上：造價與管理費用最低經(jīng)濟上：造價與管理費用最低 一般應考慮以下幾點:(1) 最好有自然坡度，這樣有利于構(gòu)筑物高程布置。18.2 水廠廠址選擇清水池二泵房反應沉淀池過濾(2)有良好的地基，承載能力大，地下水位低。這樣可以降低工程造價和便于施工。(3)安全：不受洪水威脅，以戰(zhàn)備角度看，不要設在目標顯著的地方（如

3、大橋附近）。(4)衛(wèi)生條件好：為防止污染，一般建在城市上游，并位于工業(yè)區(qū)主導風的上方。(5)排污方便。為此水廠應設在地勢較高并靠近河道的地方。(6)交通方便；靠近電源，以利于施工管理和降低輸電費用。(7)不占良田或少占良田。(8)有發(fā)展余地。(9)布置合理1）當水源離用戶較近時，水廠設在水源附近；2）當水源和用戶相距較遠時，有三種布置： 水廠靠近水源優(yōu)點：便于管理；節(jié)約水廠自用水源的輸水費用；排泥方便。缺點：水廠至用戶管徑較大（因按最大日最大時計算），承受的壓力較高，從而使管道造價高。適用于：輸水管不太長的情況。 水廠靠近用戶，其優(yōu)缺點與相反。適用于：輸水管較長的情況。 水廠位于中途。當?shù)匦慰?/p>

4、以利用時，可采用此種情況。 18.3 給水處理廠工藝流程與主要構(gòu)筑物的選擇選擇依據(jù) 用水對水質(zhì)的要求； 設計規(guī)模； 自然條件：地形、地質(zhì)； 供應與施工條件; 運行經(jīng)驗與管理水平。18.3.1生活飲用水處理工藝 由于水源不同，水質(zhì) 各異，飲用水處理系統(tǒng)的組成和工藝流程由多種多樣。以地表水作為水源時，處理工藝流程中通常包括混合、絮凝、沉淀或澄清、過濾及消毒。工藝流程見圖181。原水混凝劑混合絮凝沉淀池濾池消毒劑清水池二級泵房用戶澄清池圖181 地表水常規(guī)處理工藝流程 當原水濁度較低（一般在50度以下）、不受工業(yè)廢水污染且水質(zhì)變化不大者，可省略混凝沉淀（或沉淀）構(gòu)筑物，原水采用雙層濾料或多層濾料濾池

5、直接過濾，也可在過濾前設一微絮凝池，稱為微絮凝過濾。工藝流程見圖182。原水混合直接過濾池清水池二級泵房混合劑高分子助濾劑消毒劑用戶圖1 8 - 2 地表水一次凈化工藝流程 當原水濁度高，含沙量大時，為了達到預期的混凝沉淀（或澄清）效果，減少混凝劑用量，應增設預沉池，工藝流程見圖183。原 水混 合絮 疑 沉 淀 池澄 清 池濾 池消 毒 劑清 水 池二 級 泵 房用 戶混 凝 劑預 沉 池 或 沉 沙 池圖 1 8 - 3 高 濁 度 水 處 理 工 藝 流 程18.3.2受污染水源處理工藝 若水源受到較嚴重的污染，按目前行之有效的方法，可在砂濾池后再加設臭氧/活性炭處理，如圖184。CL2

6、O3混凝劑砂濾池二級泵房活性碳濾池用戶臭氧接觸池砂濾池澄清池混合原水圖18-4 受污染水源處理工藝（） 受污染水源還有其他處理工藝。例如有的在常規(guī)處理工藝前增加生物預處理；有的在常規(guī)處理工藝中投加粉末活性炭等。圖185為增加生物預處理工藝圖。原水生物處理絮疑沉淀過濾消毒劑清水池二級泵房用戶混合混凝劑圖1 8 - 5 受污染水源處理工藝（）18.3.3 生活污水回用工藝 回用水處理工藝流程 1.優(yōu)質(zhì)雜排水水和雜排水為回用水水源的水處理工藝流程（1）物理化學處理原水格柵調(diào)節(jié)池絮凝沉淀或氣浮過濾消毒中水混凝劑消毒劑污泥 （2）生物處理與物理化學處理 2. 生活排水為回用水水源的水處理工藝流程 （1）

7、二段生物處理原水格柵調(diào)節(jié)池生物處理過濾消毒中水消毒劑污泥原水格柵調(diào)節(jié)池一段生物處理過濾消毒中水污泥二段生物處理沉淀池沉淀池 （2）生物處理與物化處理結(jié)合 原 水格 柵調(diào) 節(jié) 池生 物 處 理消 毒中 水混 凝 劑混 凝 沉 淀 或 氣 浮過 濾污 泥消 毒 劑18.3.4 構(gòu)筑物選型1.小型水廠（3萬m3/d以下）斜管沉淀池普通快濾池（或雙閥濾池）水力循環(huán)澄清池無閥濾池 2.中型水廠（310萬m3/d）機械攪拌澄清池或脈沖澄清池斜管沉淀池 普快濾池（雙閥濾池）虹吸濾池3.大型水廠（10萬m3/d以上） 平流沉淀池 脈沖澄清池虹吸濾池普快濾池（雙閥濾池）V型濾池移動罩濾池18.4.1 平面布置（

8、一）內(nèi)容：1.構(gòu)筑物、建筑物定位：(1)生產(chǎn)性構(gòu)筑物和建筑物，包括處理構(gòu)筑物（反應、沉淀或澄清、過濾池），清水池，二泵房、加氯間等。(2)輔助建筑物 生產(chǎn)性：包括化驗室、修理間、倉庫、車庫等。 生活性：包括辦公樓、食堂、浴室、職工宿舍等。18.4 水廠的平面及高程布置2.管線定位： 連接線構(gòu)筑物之間的連接線 給水管水廠本身用水管 排水管水廠本身排水管 雨水管 加礬、加氯管3.道路、圍墻、綠化、供電線路布置（二）布置要求1.布置緊湊、便利管理（1）按流程順序排列，而且流程與供水方向 一致；（2）有關(guān)構(gòu)筑物或建筑物組合或靠近，歸納 為“三個組合”，“兩個靠近”即：絮凝池沉淀池組合加礬間礬 庫組合加

9、氯間氯 庫組合二泵房清水池靠近沉淀池過濾池靠近2.充分利用地形，這樣可以減少挖填方及施工費用。 如：沉淀池應布置在高處，清水池應布置在低處3.各構(gòu)筑物連接管（渠）應簡捷、順直，同時也要考慮到檢修、施工方便。此外，還要設置必要的超越管，以利安全生產(chǎn)。4.廠內(nèi)排污力爭重力排除（如條件不允許，也可采用排污泵排除）。5.生產(chǎn)區(qū)與生活區(qū)應分開，以便安全生產(chǎn)。6.建筑物布置應注意朝向、風向。7.應考慮露天堆放場，堆砂場，堆煤場8.留有擴建余地9.廠內(nèi)交通方便 通往倉庫、修理間、堆砂場、泵房等應設車行道，寬3.54m，轉(zhuǎn)彎半徑6m。通過一般建筑物，應設人行道，寬1.52m。10.廠容美觀，充分綠化。 水廠平

10、面布置一般均需提出幾個方案進行比較，以便確定在技術(shù)經(jīng)濟上較為合理的方案。圖186為水廠平面布置一例。56.3m92.3m69.7m163.7m二 級 泵房機修車庫綜合樓噴水池警衛(wèi)室倉庫配電室吸水井清水池快濾池清水池快濾池翻砂場平流沉淀池平流沉淀池隔板絮凝池藥劑庫吸水井取水干渠二 級 泵房加氯加藥間北排水泵小橋公路159.5m圖18-6 水廠平面布置（一）內(nèi)容水面高程池頂高程池底高程 給水管以管中為準 排水管以管底為準設計地面高程管線高程18.4.2 高程布置 在處理工藝流程中，各構(gòu)筑物之間水流應為重力流。兩構(gòu)筑物之間水面高差即為流程中的水頭損失，包括構(gòu)筑物本身，連接管道、計量設備等水頭損失在內(nèi)

11、。水頭損失應通過計算確定，并留有余地。（二）依據(jù)1.地形標高設計底面高程2.構(gòu)筑物及連接管路水頭損失（1）構(gòu)筑物水頭損失，與其形式構(gòu)造有關(guān)， 查表（2）連接管水頭損失，應通過水力計算求得22ivhhg 估算可查表。 （三）確定高程 有了以上各項水頭損失，就可以確定高程。各構(gòu)筑物水面高程各構(gòu)筑物各部分高程。一般從絮凝池水面開始（也可從清水池水面開始）其他構(gòu)筑物水面高程，然后由超高池頂高程； 由有效水深池底高程。圖237為圖236中構(gòu)筑物高程布置圖。各構(gòu)筑物之間水面高差由計算確定。最 高 水 位 9 . 1 2最 低 水 位 7 . 5 6取 水 干 渠5 . 7 81 0 . 4 09 . 2

12、01 7 . 0 01 3 . 7 01 0 . 0 07 . 8 51 2 . 8 08 . 1 56 . 5 01 0 . 3 01 0 . 6 05 . 1 08 . 2 08 . 6 01 0 . 0 01 7 . 7 0二 級 泵 房吸 水 井清 水 池快 濾 池絮 凝 沉 淀 池一 級 泵 房吸 水 井設 計 地 面 標 高圖 2 3 - 7 水 廠 高 程 布 置18.5 水廠的生產(chǎn)過程監(jiān)控與自動控制水廠的生產(chǎn)過程監(jiān)控與自動控制 水廠內(nèi)檢測儀表的設置 水廠自動化設計要求18.6 給水處理工藝系統(tǒng)設計計算實例 18.6.1 水廠工藝流程選擇 根據(jù)水源水質(zhì)情況和該市自來水公司現(xiàn)有水廠

13、的生產(chǎn)運轉(zhuǎn)經(jīng)驗，決定近期和二期仍采用常規(guī)處理工藝，遠期考慮增加生物預處理和深度處理工藝。同時，為了節(jié)約投藥量，提高水廠自動化水平，決定采用已較成熟的自動加礬、加氯技術(shù)。在常規(guī)處理工藝中，注意選擇適合水源水質(zhì)、水廠規(guī)模和地形特點，并有利于提高出廠水水質(zhì)的處理構(gòu)筑物。這些構(gòu)筑物主要包括：隔板、折板組合式絮凝池、平流式沉淀池和V型濾池。此外，為了保護水源，沉淀池排泥水和濾池反沖洗水均進入回收水池濃縮，上清液回收，下部沉泥用來回填水廠及其周圍洼地。18.6.2 水廠主要構(gòu)筑物設計混合 2. 絮凝與沉淀池 圖18-8 絮凝沉淀池平面圖362528009600排 泥 管280028001800500DN3

14、0028002800280028002800配 水 花 墻270001000020002700010000270001500泥機吸排式虹350036253500DN300穿 孔 排 泥 管上2800280031003356028002800下下下上下上上上上2800排 至 污 水 回 收 泵 房下下下上排 水 管吸3500機泥排式導 流 墻3625200037603500虹26000集 水 槽3625 3. 濾池及反沖洗系統(tǒng) 圖18-9 V型濾池剖面圖0.002.353.8014003.203.35150-0.63-0.800.802.103.4015010003.102-2300100100

15、.72圖4-21 V型濾池剖面圖-2.001.703.40300-0.305.403000.28100100.851.9030014000.051500.802.103.541504. 清水池 清水池有效容積按設計規(guī)模的10%計算，近期設10000 m3清水池1座，采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，有效水深取4.2m。 5. 送水泵房 土建設計規(guī)模為30萬m3/d，近期設備安裝按10萬m3/d考慮。時變化系數(shù)取1.36，出廠壓力取20.028.0m，一期安裝臥式離心泵機組3套，1大2小，其中1臺為調(diào)速水泵。6. 加礬、加氯系統(tǒng) 18.6.3 水廠總體布置1 構(gòu)筑物布置圖18-10 水廠平面布置圖吸水井配水泵房機

16、修車間清水池孔 室 折 板 絮 凝 池平 流 沉 淀 池綜合辦公樓加藥間砂場回 收水 池遠 期 污 泥 處 理 及 深 度 處 理 預 留 用 地露 天 堆 場V型濾池配電間食 堂浴室回收泵房大 門圖18-11 水廠高程布置圖45.5036.00水44.05(P=1%)21.5027.93(P=97%)部水頭取取60.3242.0064.0024.00房泵絮凝折室孔板池沉平流池淀濾型V池59.90泵59.50池水清水送57.40水吸井房69.0968.30氯預加64.0067.95加礬64.5067.8067.5063.6966.7963.3064.0063.7067.48加氯63.7063.

17、002 廠內(nèi)排水 廠內(nèi)生活污水與雨水采用分流制，雨水就近排入水體，污水近期排入化糞池，溢流水進入農(nóng)灌系統(tǒng)。待城市下水道形成以后改道排入城市下水道。 生產(chǎn)廢水(濾池反沖洗水及沉淀池排泥水)排入回收水池，其上清液回收，下部沉泥用來回填洼地。18.6.4自控系統(tǒng)設計自控系統(tǒng)設計1、控制系統(tǒng)的組成 全廠設中控室及取水泵房、加礬加氯、回收泵房與反應沉淀池、V型濾池和送水泵房等5個PLC（可編程邏輯控制器）子站，考慮到系統(tǒng)盡可能分散的原則，在濾池單池設有PLC控制臺。 各PLC站均由一塊電源模塊，一塊CPU（中央處理器）模塊，一塊通訊模塊以及若干塊輸入輸出（I/O）模塊組成。 中控室由2臺分別用于生產(chǎn)管理

18、與監(jiān)控的entiumi II 400計算機及2臺Epson彩色打印機組成。 2 控制原則控制原則 1) 依據(jù)PLC I/O模塊，涉及PLC自控的設備，均可通過在機旁控制箱手/自動轉(zhuǎn)換開關(guān)、在PLC站操作面板XBT上Local/Remote設置來實現(xiàn)機旁控制箱、PLC站XBT、中控室監(jiān) 控計算機三地控制。 2) PLC站XBT上均能夠顯示與設置該站現(xiàn)場操作所涉及到的所有自控設備、儀表等運行參數(shù)上下限報警值，同時這些參數(shù)均可通過網(wǎng)絡線傳輸?shù)街锌厥冶O(jiān)控計算機，由它來進行控制。 3) 每個PLC站均設置2個復們按鈕（警鈴復位、故障復位）、1個警鈴、1個故障指示燈。任何自控設備故障由該PLC站的警鈴、故障指示燈報警。在故障解除后，方可通過PLC站XBT、中控室監(jiān)控計算機復位，若未復位故障報警，該