典型給水處理系統(tǒng)

第18章典型給水處理系統(tǒng)18.1城鎮(zhèn)給水處理廠的設計內(nèi)容

及廠址選擇

18.1.1城鎮(zhèn)給水處理廠設計

1.城鎮(zhèn)給水處理廠的設計內(nèi)容根據(jù)給水規(guī)劃要求確定設計規(guī)模和廠址；根據(jù)原水水質及用水要求確定給水處理工藝流程和水處理構筑物的型式；選定混凝劑、助凝劑、消毒劑種類、投加量和投加設備；設計布置附屬構（建）筑物及編制水廠定員；進行水廠的總體布置（平面與高程）及廠區(qū)道路、綠化和管線綜合布置；按照要求進行給水廠的自動控制設計。2.城鎮(zhèn)給水處理廠設計原則

城鎮(zhèn)給水廠應按近期設計，考慮遠期發(fā)展的可能性。水處理構筑物的生產(chǎn)能力，應以最高日供水量和水廠自備用水量之和進行設計，并以原水水質在最不利情況下所需最大供水量進行校核。城鎮(zhèn)給水處理廠自備用水量一般采用供水量的5%～10%，必要時應通過計算確定。設計中應考慮對各水處理構筑物或設備進行檢修、清洗及部分停止工作時，仍能滿足用水要求。水廠內(nèi)設備機械化和自動化程度，應根據(jù)實際生產(chǎn)要求，技術、經(jīng)濟合理性和設備供應情況，妥善確定，逐步提高。設計中必須遵守設計規(guī)范的規(guī)定。如果采用現(xiàn)行規(guī)范中尚未列入的新技術、新工藝、新設備和新材料，則必須通過科學論證，確證行之有效，方可付諸工程實際。18.1.2城鎮(zhèn)給水處理廠廠址選擇廠址選擇應在整個給水系統(tǒng)設計方案中全面規(guī)劃，綜合考慮，通過技術經(jīng)濟比較確定。廠址選擇時，一般應考慮以下幾個問題：（1）廠址應選擇在工程地質和地形條件較好的地方。（2）水廠應盡可能應盡量設置在城市上游,選擇在不受洪水威脅的地方。（3）水廠應盡量減少拆遷，少占或不占良田，并留有適當?shù)陌l(fā)展余地。（4）水廠應盡量設置在交通方便、靠近電源的地方,并使管網(wǎng)的基建費用最省。（5）當取水地點距離用水區(qū)較近時，水廠一般設置在取水構筑物附近，通常與取水構筑物建在一起；當取水地點距離用水較遠時，廠址選擇有兩種方案：一是將水廠設置在取水構筑物附近；二是將水廠設置在離用水區(qū)較近的地方。方案應綜合考慮各種因素并結合其它具體情況，通過技術、經(jīng)濟比較來進行確定。18.2生活飲用水工藝與主要

構筑物的選擇

18.2.1選擇工藝流程時應具備的基礎資料原水水質資料出水水質資料當?shù)仡愃扑此幚砉に嚨膽们闆r操作人員的經(jīng)驗和管理水平水廠場地的建設條件當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展情況污染物的形成及其發(fā)展變化今后可能的發(fā)展。隨著水質要求的提高，或者原水水質的變化，可能會對今后凈水工藝提出新的要求，因此選擇的水處理工藝要求對今后的發(fā)展具有較大的適應性。18.2.2給水處理工藝流程的選擇原則總的原則：給水處理工藝應該在技術上是可行的、經(jīng)濟上是合理的、運行上是安全可靠和便于操作的，這樣才能使所選工藝達到最優(yōu)。給水處理工藝流程應通過試驗來檢驗。通過試驗，可以了解哪種工藝系統(tǒng)可以達到處理要求，優(yōu)化單元處理方法的組合，優(yōu)化工藝參數(shù)，了解各影響因素與水處理效果的關系等等，從而為水處理工藝系統(tǒng)的確定提供依據(jù)。參考相近的水處理工藝系統(tǒng)的運行經(jīng)驗。水處理工藝系統(tǒng)應適應水質、水量的變化，即具有抗沖擊性能。在保證處理水質滿足用戶要求的前提下，建設費用和運行費用之和為最低。

18.2.3生活飲用水處理工藝流程的選擇

1.地表水常規(guī)處理工藝系統(tǒng)以去除水中的懸浮物(濁度)和殺滅致病細菌為目標的常規(guī)水處理工藝系統(tǒng)，主要由混凝、沉淀、過濾、消毒組成。如下圖所示。

常規(guī)處理工藝適用于濁度幾十至幾百NTU的地面水。常規(guī)處理工藝面臨著提高處理水水質，深度除濁，有效去除和殺滅水中的致病微生物，特別是病毒和致病原生動物，提高水中有機物的去除效果等亟待解決的問題。

在常規(guī)水處理工藝的基礎上，發(fā)展了多種多樣的給水處理工藝，給水工藝流程的選擇可參考下表。給水工藝流程適用條件1原水→混凝沉淀或澄清→過濾→消毒一般進水濁度不大于2000～3000NTU，短時間內(nèi)可達5000～10000NTU2原水→接觸過濾→消毒進水濁度一般不大于25NTU，水質較穩(wěn)定且無藻類繁殖3原水→混凝沉淀→過濾→消毒（洪水期）原水→自然沉淀→接觸過濾→消毒（平時）山溪河流，水質經(jīng)常清晰，洪水時含沙量較高4原水→混凝→氣浮→過濾→消毒經(jīng)常濁度較低，短時間不超過100NTU5原水→（調蓄預沉或自然沉淀或混凝沉淀）→混凝沉淀或澄清→過濾→消毒高濁度水二次沉淀（澄清）工藝，適用于含沙量大、沙峰持續(xù)時間較長的原水處理6原水→混凝→氣?。ɑ虺恋恚^濾→消毒經(jīng)常濁度較低，采用氣浮澄清，洪水期濁度較高時，則采用沉淀工藝

2.低濁度原水凈化工藝流程

當原水濁度較低(一般在50NTU以下)，未受污廢水污染，水質變化不大且無藻類繁殖時，可采用直接過濾。

3.高濁度原水凈化工藝流程

當原水濁度高、含沙量大時，為了減少混凝劑用量，應增設預沉池或沉砂池。

4.受污染水源水處理工藝流程

在常規(guī)處理工藝之前，采用預處理，如生物氧化去除水中有機物和氨氮。

也可在常規(guī)處理工藝之后，采用深度處理，如臭氧-活性炭處理工藝。

5.低濁度高藻類原水凈化工藝流程

18.2.4生活飲用水處理構筑物類型選擇選擇原則：處理構筑物類型的選擇，應根據(jù)原水水質、處理后水質要求、水廠規(guī)模、水廠用地面積和地形條件等，通過技術、經(jīng)濟等各方面因素的比較，選擇最合適的構筑物。選擇方法：根據(jù)設計運轉經(jīng)驗確定幾種構筑物組合方案進行比較。但有的組合方式根本無需考慮。例如：平流沉淀池和無閥濾池的配合就無需考慮。另外，從水廠規(guī)模而言，小于1萬m3/d的小型水廠，平流沉淀池和移動罩濾池就無需考慮；大于10萬m3/d的大型水廠，水力循環(huán)澄清池和無閥濾池通常也無需考慮。比選方案：若水廠規(guī)模為10萬m3/d，根據(jù)具體情況和經(jīng)驗選定以下9個比選方案(見圖)：

1-4-5；2-4-5；

3-4-5；1-4-6；

2-4-6；3-4-6；

1-4-7；2-4-7；

3-4-7。以年成本最低者為優(yōu)化方案。在方案比較時，濾池后的清水池均相同，故不參與比較。此外，平流沉淀池和斜管沉淀池前的絮凝池還可進行幾種方案比較。V型濾池適應于大、中水廠，凡是和普通快濾池相匹配的澄清池、沉淀池都可以和V型濾池相匹配。以上比較，僅考慮年成本方面，設計時還應考慮原水水質變化、處理效果、操作管理水平和材料設備供應等。

構筑物的優(yōu)化設計：在選定處理構筑物型式組合以后，各單項構筑物（常規(guī)處理主要指：絮凝池、沉淀池、澄清池、濾池）處理效率或設計標準也有一個優(yōu)化設計問題。在設計規(guī)范中每種構筑物的設計參數(shù)均有一定的可變幅度，某一構筑物處理效率或設計標準往往與后續(xù)處理構筑物的處理效率密切相關。例如，設已選定平流沉淀池和普通快濾池相配合，若平流沉淀池設計停留時間長些，造價高些，但出水濁度低些，于是快濾池濾速可選用高些，濾池面積小些，沖洗周期長些，從而濾池造價和沖洗耗水量少些。如何通過數(shù)學方法進行水處理系統(tǒng)優(yōu)化設計，將是今后研究的課題之一。要做到這一點，必須積累大量而可靠的基礎資料。18.3

城鎮(zhèn)給水處理廠的平面

及高程布置

18.3.1

城鎮(zhèn)給水處理廠的平面布置水廠的基本組成包括兩部分①生產(chǎn)構筑物和建筑物，包括處理構筑物、泵房、風機房、清水池、二級泵房、藥劑間、變電所等；②輔助建筑物。輔助建筑物又分生產(chǎn)輔助建筑物和生活輔助建筑物兩種。前者包括化驗室、修理部門、倉庫、車庫及值班宿舍等；后者包括辦公樓、食堂、浴室、職工宿舍等。生產(chǎn)構筑物和建筑物的個數(shù)和面積由設計計算確定。輔助建筑面積應按水廠規(guī)模、工藝流程、水廠管理體制、人員編制和當?shù)亟ㄖ藴蚀_定。

1.水廠平面布置主要內(nèi)容各種構筑物和建筑物的平面定位；各種管道、閥門及管道配件的布置。管道包括生產(chǎn)管線、加藥加氯管線、反沖洗水管、氣管、放空排泥管線、水廠自用水及消防管線、廠區(qū)雨污水管線、電纜線、通信線路等，此外還有閥門井、流量儀等。排水管(渠)及窨井布置；道路、圍墻、綠化及供電線路的布置等。

2.水廠平面布置的幾點要求構筑物間距宜緊湊，以減少水廠占地面積和連接管(渠)的長度，并便于操作管理。生產(chǎn)關系密切的應互相靠近，如沉淀池或澄清池應緊靠濾池；二級泵房盡量靠近清水池，但各構筑之間應留出必要的施工和檢修間距和管(渠)道位置。各構筑物的間距一般可取5～10m。充分利用地形，以減少填、挖土方量和施工費用。例如沉淀池或澄清池應盡量布置在地勢較高處，清水池盡量布置在地勢較低處。各構筑物之間連接管(渠)應簡捷，盡量避免立體交叉，并考慮施工、檢修方便。此外，應設置必要的超越管道?？紤]構筑物的放空及跨越，以便檢修，最好做到自流放空。要求沉淀池或澄清池排泥及濾池反沖洗廢水排除方便。力求重力排污，避免設置排污泵。廠區(qū)內(nèi)應有管、配件等露天堆場；濾池附近應留有堆砂和翻砂場；鍋爐房附近應有堆煤場。并考慮上述堆場運輸方便。建筑物布置應注意朝向和風向。如加氯間和氯庫應盡量設置在水廠主導風向的下風向，泵房及其他建筑物盡量布置成南北向。有條件時最好把生產(chǎn)區(qū)和生活區(qū)分開，盡量避免非生產(chǎn)人員在生產(chǎn)區(qū)通行和逗留，以確保生產(chǎn)安全?；炇?、辦公室遠離風機房、泵房，以保證良好的工作條件。設備布置，一般按水處理流程的先后次序，按設備的不同性質分門別類進行布置，使整個站房分區(qū)明確，設備布置整齊合理，操作維修方便；應考慮水廠擴建的可能，留有適當?shù)臄U建余地。對分期建造的工程，應考慮分期施工方便。水廠內(nèi)應設置通向各構筑物和附屬構筑物的道路，一般可按下列要求設計：①水廠宜設置環(huán)形道路；②主要車行道的寬度，單車道為3.5m，雙車道為6m，支道和車間引道不小于3m；車行道盡頭處和材料裝卸處應根據(jù)需要設置回車道；車行道轉彎半徑6～10m；③人行道的寬度為1.5～2m。水廠應考慮綠化，新建水廠綠化占地面積不宜少于水廠總面積的30％。水廠平面布置一般均需提出幾個方案進行比較，以便確定在技術經(jīng)濟上較為合理的方案。水廠平面布置舉例一水廠平面布置舉例二

18.3.2

城鎮(zhèn)給水處理廠的高程布置總體要求：原水經(jīng)取水泵站提升送到水廠后，在處理工藝流程中，各構筑物之間水流應為重力流。兩構筑物之間水面高差即為流程中的水頭損失，包括構筑物本身，連接管道、計量設備等水頭損失在內(nèi)。水頭損失應通過計算確定，并留有余地。

⑴處理構筑物中的水頭損失處理構筑物中的水頭損失與構筑物型式和構造有關，一般需通過計算確定，也可采用表18-1中數(shù)據(jù)進行估算。該水頭損失應包括構筑物內(nèi)集水槽(渠)等水頭跌落損失在內(nèi)。

表18-1

處理構筑物中的水頭損失

構筑物名稱水頭損失（m）構筑物名稱水頭損失（m）進水井格網(wǎng)靜態(tài)混合器絮凝池(依池型計算而得)沉淀池(含出水跌落)機械攪拌澄清池(含水跌落)水力循環(huán)澄清池0.2～0.30.3～0.40.4～0.50.2～0.40.4～0.65.0～7.0普通快濾池無閥、虹吸濾池移動罩濾池V型濾池直接過濾濾池壓力濾池2.0～2.51.5～2.01.2～1.82.02.0～2.55.0～6.0⑵構筑物連接管（渠）的水頭損失各構筑物之間的連接管（渠）的斷面尺寸由流量和流速確定。當?shù)匦斡羞m當坡度可利用時，可選用較大的流速；當?shù)匦纹教故?，宜選用較小的流速。在選定管（渠）道流速時，應適當留有水量發(fā)展的余地。因各構筑物間距離不同，連接管渠的水頭損失（包括沿程和局部）應通過水力計算確定。估算時可采用表18-2數(shù)據(jù)。