小型水廠工藝設計

　　摘要：本文介紹了海南昌江水廠的工藝設計參數(shù)。水廠設計處理能力2.50×104m3/d，工藝設計充分考慮了石碌水庫原水的水質特點，并采用了孔室絮凝斜管沉淀+雙閥濾池過濾工藝。工程具有占地少，造價低、節(jié)水節(jié)能的特點，為國內以水庫水為水源的水廠設計提供了參考。

　　關鍵詞：水廠；工藝設計；構筑物

　　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)，以石碌水庫為水源，水廠近期設計規(guī)模為2.50×104m3/d，遠期5.00×104m3/d。

　　二、基礎資料

　　本給水廠水源石碌水庫，是一座以防洪、供水、灌溉為主，結合發(fā)電等綜合利用的大（二）型水庫。其最大庫容1.41億m3，其水質可以達到《地表水環(huán)境質量標準》GB3838-2002III類水域水質標準。

　　本工程供水水質目標為：符合《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）和《城市供水水質標準》（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針對原水水質特點，以最低的基建投資和經(jīng)常運行費用達到要求的出水水質。應充分考慮下列主要因素：（1）原水水質的歷史資料，（2）出水水質的要求，（3）相同或類似水源凈水處理的實踐（4）經(jīng)濟條件以及操作人員的經(jīng)驗和管理水平。

　　3.2凈水工藝選擇

　　根據(jù)原水水質分析報告，石碌水庫原水水質達到國家《地表水環(huán)境質量標準》（GB3838—2002）中Ⅲ類水體的標準。

　　根據(jù)原水水質特點，結合類似水廠運行經(jīng)驗，采用絮凝-沉淀-過濾-消毒常規(guī)工藝處理后，所有指標均能達到《生活飲用水衛(wèi)生標準》（GB5749-2006）的出廠水水質標準。

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

　　四、主要構筑物設計

　　4.1凈水構筑物的比較與選擇

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　　混合的目的在于使投入水中的混凝劑能迅速而均勻的擴散于水體，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)點有設備簡單、維護管理方便、不需土建構筑物，在設計流量范圍混合效果好、不需要外動力設備。

　　機械混合是利用機械攪拌器的快速旋轉，使混凝劑迅速、有效均勻地擴散于整個水池之中，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)點是混合效果不受水量變化的影響。缺點是需要耗能，且管理維護復雜、需建混合池。

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

　　⑵絮凝

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

　　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水從切線方向進入產(chǎn)生池內旋流，加強礬花之間的碰撞和絮凝，以達到其目的。其水頭損失較大，停留時間長，但效果較穩(wěn)定、特別對低濁度水，施工簡單。

　　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。通過網(wǎng)格或柵條的孔隙時，水流收縮，過網(wǎng)孔后水流擴大，產(chǎn)生微渦流，形成良好絮凝條件。具有構造簡單、節(jié)省材料、施工方便，水頭損失小，絮凝效果好等優(yōu)點。但對湖泊、水庫水等低濁度原水適應能力較差。

　　考慮到本工程原水為水庫水，其常年原水濁度低的特點，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，使出水達到待濾水的水質要求。目前國內應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有于國內大中型水廠的池型，構造簡單，處理效果好，礬耗低，對水量和水質變化的適應性強，運行管理方便。其缺點是占地面積較大，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，可節(jié)約用地，減少工程投資等優(yōu)點，在小型水廠應用廣泛。斜管沉淀池的缺點是：斜管存在老化問題，在使用一定年限后需要更換；對原水濁度變化適應性相對較差。

　　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行經(jīng)驗，因此推薦采用斜管沉淀池。

　�、冗^濾

　　過濾是消毒工藝前的關鍵性處理手段，對保證出水水質具有重要的作用。目前，國內水廠采用較多的是V型濾池和雙閥濾池。

　　a.V型濾池

　　V型濾池因兩側（或一側）進水槽設計成V型而得名[1]。主要特點有：采用粒徑較大，厚度較大的濾層以增加過濾周期，反沖時濾層基本不膨脹，整個濾層在深度方向的粒徑分布基本均勻，不發(fā)生水力分級現(xiàn)象，即所謂“均質濾料”，使濾層含污能力提高，出水水質好，延長沖洗周期。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而成的，目的是為了減少閥門的數(shù)量和解決管理的不便。雙閥濾池具有下列優(yōu)點：①有成熟的運轉經(jīng)驗，運行穩(wěn)定可靠；②采用砂濾料，材料易得，價格便宜；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可以采用降速過濾，水質較好;⑤減少了兩只閥門，相應降低了造價和檢修工作量。

　　考慮到本工程設計規(guī)模小，生產(chǎn)管理水平相對還是不高，而雙閥濾池出水水質好,運行穩(wěn)定,能廣泛適用于大中小型水廠，管理簡單。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

　　混凝劑應遵循的基本原則是：原水經(jīng)投加混凝劑進行凈化處理后，出水水質應良好。首先，所選混凝劑必須符合衛(wèi)生質量要求，對水質不會造成污染。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。

　�、葡�毒劑的選擇

　　《室外給水設計規(guī)范》規(guī)定，生活飲用水必須消毒。消毒工藝可根據(jù)原水水質和處理要求，采用濾前及濾后二次消毒，也可僅采用濾前或濾后消毒。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工藝構筑物單體設計

　�、趴资倚跄�、斜管沉淀池

　　本工程孔室絮凝、斜管沉淀池設計規(guī)模為2.5萬m3/d，總平面尺寸為18.85mx20.20m，鋼筋砼結構。分二組，每組設計規(guī)模為1.25萬m3/d，可以單獨運行。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。

　�、齐p閥濾池

　　雙閥濾池1座，設計規(guī)模為2.5萬m3/d，鋼筋砼結構。與斜管沉淀池采用渠道連接。濾池分為6格，單格面積25.2m2，總過濾面積151.2m2。濾池采用雙排布置，總平面尺寸22.78×20.20m。

　　設計參數(shù)為：設計濾速：V=7.60m/h；強制濾速：V=9.12m/h；水沖強度：15L/s.m2；反沖洗周期24h。

　�、乔逅�池

　　清水池有效容積3000m3，為了在清水池檢修和池子清洗時保證正常供水，清水池設兩座。每座池子平面尺寸為AxB=20.4mx20.4m。

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

　　五、結語

　　該凈水處理廠工藝設計充分考慮了原水的水質特點，并采用了絮凝沉淀+雙閥濾池過濾工藝。工程具有占地小，集約化程度高、造價低、節(jié)水節(jié)能的特點，為國內水庫水水源水廠的設計提供了參考。

　　參考文獻

　　[1]嚴煦世,范謹初.給水工程(第四版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,1999.

　　[2]上海市政工程設計研究院.給水排水設計手冊第三冊（城鎮(zhèn)給水第二版）[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社,2004