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(shè)計(jì)內(nèi)容

及廠址選擇

18.1.1城鎮(zhèn)給水處理廠設(shè)計(jì)

1.城鎮(zhèn)給水處理廠的設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)給水規(guī)劃要求確定設(shè)計(jì)規(guī)模和廠址；根據(jù)原水水質(zhì)及用水要求確定給水處理工藝流程和水處理構(gòu)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(shè)備；設(shè)計(jì)布置附屬構(gòu)（建）筑物及編制水廠定員；進(jìn)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(jìn)行給水廠的自動(dòng)控制設(shè)計(jì)。2.城鎮(zhèn)給水處理廠設(shè)計(jì)原則

城鎮(zhèn)給水廠應(yīng)按近期設(shè)計(jì)，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的可能性。水處理構(gòu)筑物的生產(chǎn)能力，應(yīng)以最高日供水量和水廠自備用水量之和進(jìn)行設(shè)計(jì)，并以原水水質(zhì)在最不利情況下所需最大供水量進(jìn)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(shí)應(yīng)通過計(jì)算確定。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮對(duì)各水處理構(gòu)筑物或設(shè)備進(jìn)行檢修、清洗及部分停止工作時(shí)，仍能滿足用水要求。水廠內(nèi)設(shè)備機(jī)械化和自動(dòng)化程度，應(yīng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)要求，技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理性和設(shè)備供應(yīng)情況，妥善確定，逐步提高。設(shè)計(jì)中必須遵守設(shè)計(jì)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(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料，則必須通過科學(xué)論證，確證行之有效，方可付諸工程實(shí)際。18.1.2城鎮(zhèn)給水處理廠廠址選擇廠址選擇應(yīng)在整個(gè)給水系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中全面規(guī)劃，綜合考慮，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。廠址選擇時(shí)，一般應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題：（1）廠址應(yīng)選擇在工程地質(zhì)和地形條件較好的地方。（2）水廠應(yīng)盡可能應(yīng)盡量設(shè)置在城市上游,選擇在不受洪水威脅的地方。（3）水廠應(yīng)盡量減少拆遷，少占或不占良田，并留有適當(dāng)?shù)陌l(fā)展余地。（4）水廠應(yīng)盡量設(shè)置在交通方便、靠近電源的地方,并使管網(wǎng)的基建費(fèi)用最省。（5）當(dāng)取水地點(diǎn)距離用水區(qū)較近時(shí)，水廠一般設(shè)置在取水構(gòu)筑物附近，通常與取水構(gòu)筑物建在一起；當(dāng)取水地點(diǎn)距離用水較遠(yuǎn)時(shí)，廠址選擇有兩種方案：一是將水廠設(shè)置在取水構(gòu)筑物附近；二是將水廠設(shè)置在離用水區(qū)較近的地方。方案應(yīng)綜合考慮各種因素并結(jié)合其它具體情況，通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較來進(jìn)行確定。18.2生活飲用水工藝與主要

構(gòu)筑物的選擇

18.2.1選擇工藝流程時(shí)應(yīng)具備的基礎(chǔ)資料原水水質(zhì)資料出水水質(zhì)資料當(dāng)?shù)仡愃扑此幚砉に嚨膽?yīng)用情況操作人員的經(jīng)驗(yàn)和管理水平水廠場(chǎng)地的建設(shè)條件當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)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(zhì)要求的提高，或者原水水質(zhì)的變化，可能會(huì)對(duì)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(duì)今后的發(fā)展具有較大的適應(yīng)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(yīng)該在技術(shù)上是可行的、經(jīng)濟(jì)上是合理的、運(yùn)行上是安全可靠和便于操作的，這樣才能使所選工藝達(dá)到最優(yōu)。給水處理工藝流程應(yīng)通過試驗(yàn)來檢驗(yàn)。通過試驗(yàn)，可以了解哪種工藝系統(tǒng)可以達(dá)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(guān)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(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。水處理工藝系統(tǒng)應(yīng)適應(yīng)水質(zhì)、水量的變化，即具有抗沖擊性能。在保證處理水質(zhì)滿足用戶要求的前提下，建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)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(xì)菌為目標(biāo)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(zhì)，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(dòng)物，提高水中有機(jī)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(chǔ)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(jìn)水濁度不大于2000～3000NTU，短時(shí)間內(nèi)可達(dá)5000～10000NTU2原水→接觸過濾→消毒進(jìn)水濁度一般不大于25NTU，水質(zhì)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(shí)）山溪河流，水質(zhì)經(jīng)常清晰，洪水時(shí)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(shí)間不超過100NTU5原水→（調(diào)蓄預(yù)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(shí)間較長(zhǎng)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(shí)，則采用沉淀工藝

2.低濁度原水凈化工藝流程

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

3.高濁度原水凈化工藝流程

當(dāng)原水濁度高、含沙量大時(shí)，為了減少混凝劑用量，應(yīng)增設(shè)預(yù)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(yù)處理，如生物氧化去除水中有機(jī)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(gòu)筑物類型選擇選擇原則：處理構(gòu)筑物類型的選擇，應(yīng)根據(jù)原水水質(zhì)、處理后水質(zhì)要求、水廠規(guī)模、水廠用地面積和地形條件等，通過技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等各方面因素的比較，選擇最合適的構(gòu)筑物。選擇方法：根據(jù)設(shè)計(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)驗(yàn)確定幾種構(gòu)筑物組合方案進(jìn)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(dòng)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(yàn)選定以下9個(gè)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(shí)，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(jìn)行幾種方案比較。V型濾池適應(yīng)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(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)考慮原水水質(zhì)變化、處理效果、操作管理水平和材料設(shè)備供應(yīng)等。

構(gòu)筑物的優(yōu)化設(shè)計(jì)：在選定處理構(gòu)筑物型式組合以后，各單項(xiàng)構(gòu)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(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)也有一個(gè)優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。在設(shè)計(jì)規(guī)范中每種構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)參數(shù)均有一定的可變幅度，某一構(gòu)筑物處理效率或設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)往往與后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理效率密切相關(guān)。例如，設(shè)已選定平流沉淀池和普通快濾池相配合，若平流沉淀池設(shè)計(jì)停留時(shí)間長(zhǎng)些，造價(jià)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(zhǎng)些，從而濾池造價(jià)和沖洗耗水量少些。如何通過數(shù)學(xué)方法進(jìn)行水處理系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，將是今后研究的課題之一。要做到這一點(diǎn)，必須積累大量而可靠的基礎(chǔ)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(gòu)筑物和建筑物，包括處理構(gòu)筑物、泵房、風(fēng)機(jī)房、清水池、二級(jí)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(yàn)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(gòu)筑物和建筑物的個(gè)數(shù)和面積由設(shè)計(jì)計(jì)算確定。輔助建筑面積應(yīng)按水廠規(guī)模、工藝流程、水廠管理體制、人員編制和當(dāng)?shù)亟ㄖ?biāo)準(zhǔn)確定。

1.水廠平面布置主要內(nèi)容各種構(gòu)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?jī)x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(diǎn)要求構(gòu)筑物間距宜緊湊，以減少水廠占地面積和連接管(渠)的長(zhǎng)度，并便于操作管理。生產(chǎn)關(guān)系密切的應(yīng)互相靠近，如沉淀池或澄清池應(yīng)緊靠濾池；二級(jí)泵房盡量靠近清水池，但各構(gòu)筑之間應(yīng)留出必要的施工和檢修間距和管(渠)道位置。各構(gòu)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(fèi)用。例如沉淀池或澄清池應(yīng)盡量布置在地勢(shì)較高處，清水池盡量布置在地勢(shì)較低處。各構(gòu)筑物之間連接管(渠)應(yīng)簡(jiǎn)捷，盡量避免立體交叉，并考慮施工、檢修方便。此外，應(yīng)設(shè)置必要的超越管道?？紤]構(gòu)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(shè)置排污泵。廠區(qū)內(nèi)應(yīng)有管、配件等露天堆場(chǎng)；濾池附近應(yīng)留有堆砂和翻砂場(chǎng)；鍋爐房附近應(yīng)有堆煤場(chǎng)。并考慮上述堆場(chǎng)運(yùn)輸方便。建筑物布置應(yīng)注意朝向和風(fēng)向。如加氯間和氯庫應(yīng)盡量設(shè)置在水廠主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向，泵房及其他建筑物盡量布置成南北向。有條件時(shí)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?；?yàn)室、辦公室遠(yuǎn)離風(fēng)機(jī)房、泵房，以保證良好的工作條件。設(shè)備布置，一般按水處理流程的先后次序，按設(shè)備的不同性質(zhì)分門別類進(jìn)行布置，使整個(gè)站房分區(qū)明確，設(shè)備布置整齊合理，操作維修方便；應(yīng)考慮水廠擴(kuò)建的可能，留有適當(dāng)?shù)臄U(kuò)建余地。對(duì)分期建造的工程，應(yīng)考慮分期施工方便。水廠內(nèi)應(yīng)設(shè)置通向各構(gòu)筑物和附屬構(gòu)筑物的道路，一般可按下列要求設(shè)計(jì)：①水廠宜設(shè)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(yīng)根據(jù)需要設(shè)置回車道；車行道轉(zhuǎn)彎半徑6～10m；③人行道的寬度為1.5～2m。水廠應(yīng)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(gè)方案進(jìn)行比較，以便確定在技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(gòu)筑物之間水流應(yīng)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(jì)量設(shè)備等水頭損失在內(nèi)。水頭損失應(yīng)通過計(jì)算確定，并留有余地。

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

表18-1

處理構(gòu)筑物中的水頭損失

構(gòu)筑物名稱水頭損失（m）構(gòu)筑物名稱水頭損失（m）進(jìn)水井格網(wǎng)靜態(tài)混合器絮凝池(依池型計(jì)算而得)沉淀池(含出水跌落)機(jī)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?zé)o閥、虹吸濾池移動(dòng)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(gòu)筑物連接管（渠）的水頭損失各構(gòu)筑物之間的連接管（渠）的斷面尺寸由流量和流速確定。當(dāng)?shù)匦斡羞m當(dāng)坡度可利用時(shí)，可選用較大的流速；當(dāng)?shù)匦纹教故?，宜選用較小的流速。在選定管（渠）道流速時(shí)，應(yīng)適當(dāng)留有水量發(fā)展的余地。因各構(gòu)筑物間距離不同，連接管渠的水頭損失（包括沿程和局部）應(yīng)通過水力計(jì)算確定。估算時(shí)可采用表18-2數(shù)據(jù)。