给水工艺流程和给水构筑物的工艺选择大作业.docx

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给水工艺流程和给水构筑物的工艺选择大作业

给水工艺流程和给水构筑物的工艺选择大作业（总20页）

给水处理工艺流程和给水构筑物的工艺选择

给水处理厂设计内容包括设计规模的确定，厂址选择，水处理工艺选择，处理构筑物选择与计算，处理用药剂选择与用量确定，二级泵站设计与计算，药剂（包括混凝剂，助凝剂，消毒剂等）配制与投加方式选择和计算附属构筑物设计，水厂平面和高程布置，厂区道路，管线综合布置，厂区绿化布置。

设计原则

（1）水处理构筑物的生产能力，应以最高日供水量加水厂自用水量进行设计，并按原水水质最不利情况进行校核。

水厂自用水量取决于所采用的处理方法、构筑物类型及原水水质等因素，城镇水厂自用水量一般采用供水量的5%—10%，必要时可通过计算确定。

（2）水厂应按近期设计，并考虑远期发展。

根据使用要求及技术经济合理等因素，对近期工程亦可做分期建设的可能安排。

对于扩建、改建工程，应从实际出发，充分发挥原有设施的效能，并应考虑与原有构筑物的合理配合。

（3）水厂设计中应考虑各构筑物或设备进行检修、清洗及部分停止工作时，仍能满足用水要求、主要设备应有备用量；处理构筑物一般不设备用量，但可通过适当的技术措施，在设计允许范围内提高运行负荷。

（4）水厂自动化程度，应本着提供水水质和供水可靠性，降低能耗、药耗，提高科学管理水平和增加经济效益的原则，根据实际生产要求，技术经济合理性和设备供应情况，妥善确定。

（5）设计中必须遵守设计规范的规定。

如果采用现行规范中尚未列入的新技术、新工艺、新设备和新材料，则必须通过科学论证，确证行之有效，方可付诸工程实际。

但对与确实行之有效、经济效益高、技术先进的新工艺、新设备和新材料，应积极采用，不必受现行设计规范的约束。

设计规模

给水厂处理构筑物设计规模按最高日平均时流量计，即：

（m3/h）

式中：

Qd为水厂最高日供水量，

为自用水系数，取决于处理工艺、构筑物类型、原水水质及水厂是否设有回收水设施等因素，一般在之间，T为一级泵站每天工作小时数。

水处理构筑物的设计，应按原水水质最不利情况时所需供水量进行校核。

厂址选择

厂址选择应在整个给水系统设计方案中全面规划，综合考虑，通过技术经济比较确定。

在选择厂址时，一般应考虑以下几个问题：

⑴厂址应选择在工程地质条件较好的地方，一般选在地下水位低，承载力较大，湿陷性等级不高，岩石较少的地层，以降低工程造价和便于施工。

⑵水厂尽可能选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。

⑶水厂应尽量设置在交通方便、靠近电源的地方，以利于施工管理和降低输电线路的造价，并考虑沉淀池排泥及滤池冲洗水排除方便。

⑷当取水地点距离用水区较近时，水厂一般设置在取水构筑物附近，通常与取水构筑物建在一起，当取水地点距离用水区较远时，厂址选择有两种方案，一是将水厂设置在取水构筑物附近；另一是将水厂设置在离用水区较近的地方。

前一种方案主要优点是：

水厂和取水构筑物可集中管理，节省水厂自用水（如滤池冲洗和沉淀池排泥）的输水费用并便于沉淀池排泥和滤池冲洗水排除，特别对浊度较高的水源而言。

但从水厂至主要用水区的输水管道口径要增大，管道承压较高，从而增加了输水管道的造价，特别是当城市用水量逐时变化系数较大及输水管道较长时；或者需在主要用水区增设配水厂（消毒、调节和加压），净化后的水由水厂送至配水厂，再由配

水厂送入管网，这样也增加了给水系统的设施和管理工作。

后一种方案优缺点与前者正相反。

对于高浊度水源，也可将预沉构筑物与取水构筑物建在一起，水厂其余部分设置在主要用水区附近。

以上不同方案应综合考虑各种因素并结合其他具体情况，通过技术经济比较确定。

水厂工艺流程选择

给水处理方法和工艺流程的选择，应根据原水水质及设计生产能力等因素，通过调查研究，必要的实验并参考相似条件下处理构筑物的运行经验，经技术经济比较后确定。

由于水源不同，水质各异，饮用水处理系统的组成和工艺流程有多种多样。

方案1以地表水作为水源时，处理工艺流程中通常包括混合、絮凝、沉淀或澄清、过滤及消毒。

工艺流程如图：

源水→混凝剂投入混合→絮凝沉淀→过滤→消毒→清水池→二泵站→用户（澄清）

方案2当原水浊度较低（一般在50度以下），不受工业废水污染且水质变化不大者，可省略混凝沉淀（或澄清）构筑物，原水采用双层滤料或多层滤料池直接过滤，也可在过滤前设一微絮凝池，称微絮凝过滤。

工艺流程如图：

源水→混凝剂投入混合→直接过滤→消毒→清水池→二泵站→用户

高分子助凝剂

方案3当原水浊度较高、含沙量大时，为了达到预期的混凝沉淀（或澄清）效果，减少混凝剂用量，应增设预沉池或沉砂池，工艺流程如图：

源水→预沉池或沉砂池→混凝剂投入混合→絮凝沉淀→过滤→消毒→清水池→二泵站→用户（澄清）

本设计以地表水为水源，水源水质较好，少许异臭味，所以采用工艺流程如图：

源水→混凝剂投入混合→絮凝沉淀→过滤→消毒→清水池→二泵站→用户。

处理构筑物的选择

混凝剂

1）混凝剂的选择与投加

（1）精制硫酸铝Al3（SO4）2·18H2O

制造工艺复杂，水解作用缓慢；含无水硫酸铝50%—52%；适用于水温为20—40℃

当PH=4-7时，主要去除有机物；PH=时，主要去除悬浮物；PH=时，处理浊度高，色度低（小于30度）的水。

（2）粗制硫酸铝Al3（SO4）2·18H2O

制造工艺简单，价格低；设计时，含无水硫酸铝一般可采用20%—25%；含有20%—30%不溶物，其他同精制硫酸铝

（3）硫酸亚铁FeSO4·7H2O

絮体形成较快，沉淀时间短；使用于碱度高、浊度高，PH=，混凝作用好，但原水色度较高时不宜采用；当PH较低时，常用氯氧化物使铁氧化成三价，腐蚀性较高

（4）三氯化铁FeCl3·6H2O

不受水温影响，絮体大，沉淀速度快，效果好。

易溶解，易混合，残渣少。

对金属（尤其对铁）腐蚀性大，对混凝土亦腐蚀，对塑料会因发热而引起变形

原水PH=—之间为宜，当原水碱度不足时应加适量石灰；处理低浊水时效果不显着

（5）聚合氯化铝简称PAC

净化效率高，用药量少，出水浊度低，色度小，过滤性能好，原水浊度高时尤为显着

温度适应性高，PH值使用范围宽（PH=5-9），因而可调PH值。

操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本低

（6）聚丙烯酰胺又名三号絮凝剂，简写PAM

处理高浊度水池效果显着，既可保证水质，又可减少混凝剂用量和沉淀池容积，目前被认为是处理高浊水最有效的絮凝剂之一，适当水解后，效果提高，常与其他混凝剂配合使用或作助凝剂，其单体丙烯酰胺有毒，用于饮用水净化应控制用量。

2）混凝剂投加方式选择

（1）水泵投加

采用计量泵投加，不需另设计量设备

（2）水射器投加

采用水射器投加，设备简单，使用方便，但水射器效率较低，且易磨损

（3）重力投加

将溶液池架高，利用重力将药液投入水泵压水管或混合设施入口处，这种投加方式安全可靠，但溶液池位置较高

结合上述优缺点，采用计量泵投加混凝剂

综上所述，PAM等有机高分子混凝剂有毒性，不易控制用量，由于在投混凝剂前加液氯进行预处理，如用硫酸亚铁作混凝剂，易被氧化成三价铁。

本设计采用精制硫酸铝混凝剂，配合使用活化硅酸作为助凝剂。

无机高分子混凝剂操作方便，腐蚀性小，劳动条件好，成本低，净化效率高，用药量少，温度适用性高。

采用水射器压力投加，因为其使用方便，操作简单，工作可靠，广泛应用于加药系统，即混凝剂采用精制硫酸铝水射器压力投加。

3）加药间

尺寸为:

L×B×H=8m×8m×

混合设备

1）混合方式

混合的主要作用是让药剂迅速而均匀地扩散到水中，使其水解产物与原水中的胶体颗粒充分作用完成脱体脱稳，以便进一步去除，对混合的基本要求是快速与均匀，一般混合时间10-30s，混合方式基本分为两大类：

水力混合和机械混合，水力混合简单，但不能适应流量的变化，机械混合可进行调节，能适应各种流量的变化，具体采用何种混合方式，应根据净水工艺布置、水质、水量、投加药剂品种及数量以及维修条件等因素确定。

（1）管式混合

管道混合优点：

混合简单，无需建混合设施。

缺点：

当混合效果不稳定，流速低时混合不充分。

静态混合器优点：

构造简单，无运动部件，安装方便，混合快速均匀。

缺点：

当流量降低时，混合效果下降。

（2）水泵混合

优点：

混合效果好，不需增加混合设施，节省动力。

缺点：

使用腐蚀性药剂时对水泵有腐蚀作用。

（3）机械混合

优点：

混合效果好，且不受水量变化影响，适用于各种规格的水厂。

缺点：

需增加混合设备和维修工作。

综上所述，因为水厂水量变化不大，以整体经济效益而言是最具有优势的，本设计采用管式静态混合器。

2）尺寸

静态混合器直径为DN1200。

絮凝设备

1）絮凝池形式的选择

絮凝池形式的选择和絮凝时间的采用，应根据原水水质情况和相似条件下的运行经验或通过试验确定。

（1）隔板式絮凝池

①往复式隔板絮凝池

优点：

絮凝效果好，构造简单，施工方便。

缺点：

容积较大，水头损失较大，转折处矾花易破碎。

适用条件：

水量大于30000m3/d的水厂，水量变动小者。

②回转式隔板絮凝池

优点：

絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便。

缺点：

出水流量不易分配均匀，出口处易积泥。

适用条件：

水量大于30000m3/d的水厂，水量变动小者，改建和扩建旧池时适用。

（2）旋流式絮凝池

优点：

容积小，水头损失较小。

缺点：

池子较深，地下水位高处施工较困难，絮凝效果较差。

适用条件：

一般用于中小型水厂。

（3）折板絮凝池

优点：

絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小。

缺点：

构造较隔板絮凝池复杂，造价较高。

适用条件：

流量变化较小的中小型水厂。

（4）涡流式絮凝池

优点：

絮凝时间短，容积小，造价较低。

缺点：

池子较深，锥底施工较困难，絮凝效果较差。

适用条件：

水量小于30000m3/d的水厂。

（5）网格、栅条絮凝池

优点：

絮凝池效果好，水头损失小，凝聚时间短。

缺点：

末端池底易积泥。

（6）机械絮凝池

优点：

絮凝效果好，水头损失小，可适应水质、水量变化。

缺点：

需机械设备和经常维修。

适用条件：

大小水量均适用，并能适应水量变动较大者。

（7）悬浮絮凝池加隔板絮凝池

优点：

絮凝效果好，水头损失较小，造价较低。

缺点：

斜挡板在结构上处理较困难，重颗粒泥砂易堵塞在斜挡板底部。

综上所述，由于水厂水量变化不大，水量大于50000m3/d，故采用往复式隔板絮凝池。

2）尺寸

采用两座絮凝池，每座尺寸为：

L×B×H=×22m×，每座一根进水管DN1200,水流通过穿孔花墙进入沉淀池。

沉淀设备

1）沉淀池类型的选择

选择沉淀池类型时，应根据原水水质、设计生产能力、处理后水质要求，并考虑原水水湿变化、处理水量均匀程度以及是否连续运转等因素，结合当地条件通过技术经济比较确定沉淀池的个数或能够单独排空的分格数不宜少于2个。

经过混凝沉淀的水，在进入滤池前的浑浊度一般不宜超过10度，遇高浊度原水或低湿低浊度原水时，不宜超过15度。

设计沉淀池时需要考虑均匀配水和均匀集水，沉淀池积泥区的容积，应根据进出水的悬浮物含量、处理水量、排泥周期和浓度等因素通过计算确定。

当沉淀池排泥次数较多时，宜采用机械化或自动化排泥装置，应设取样装置。

（1）平流式沉淀池

优点：

造价较低，操作管理方便，施工较简单；对原水浊度适应性强，处理效果稳定，采用机械排泥设施时，排泥效果好

缺点：

采用机械排泥设施时，需要维护机械排泥设备；占地面积大，水力排泥时，排泥困难

适用条件：

一般适用于大中型水厂

（2）斜管（板）沉淀池

优点：

沉淀效率高，池体小，占地小

缺点：

斜管（板）耗材多，对原水浊度适应性较平流池差；不设排泥装置时，排泥困难，设排泥装置时，维护管理麻烦

适用条件：

尤其适用于沉淀池改造扩建和挖潜

（3）竖流式沉淀池

优点：

排泥较方便，占地面积小

缺点：

上升流速受颗粒下沉速度所限，出水量小，一般沉淀效果较差，施工较平流式困难

适用条件：

一般用于小型净水厂，常用于地下水位较低时

（4）辐流式沉淀池

优点：

沉淀效果好

缺点：

基建投资大，费用高，刮泥机维护管理较复杂，金属耗量大，施工较困难

适用条件：

一般用于大中型净水厂，在高浊度水地区，作预沉淀池

结合优缺点，本设计采用平流式沉淀池。

3）排泥方法

（1）人工排泥

优点：

池底结构简单，不需要其他设备；造价低；

缺点：

劳动强度大，排泥历时长；耗水量大；排泥时需要停水；

适用条件：

原水终年很清，每年排泥次数不多；一般用于小型水厂；池数不少于2个，交替使用；

（2）多斗底重力排泥

优点：

劳动强度较小，排泥历时较短；耗水量比人工排泥少；排泥时可不停水；

缺点：

池底结构复杂，施工较困难；排泥不彻底；

适用条件：

原水浑浊度不高；每年排泥次数不多；地下水位较低；一般用于中小型水厂；

（3）穿孔管排泥

优点：

劳动强度小，排泥历时较短；耗水量少；排泥时不停水；池底结构较简单；

缺点：

孔眼易堵塞，排泥效果不稳定；检修不便;原水浑浊度较高时，排泥效果差；

适用条件：

原水浑浊度适应范围较广；每年排泥次数较多；地下水位较高；新建或改建的水厂多采用。

（4）机械排泥

①吸泥机

优点：

排泥效果好；可连续排泥；池底结构较简单；劳动强度小，操作方便；

缺点：

耗用金属材料多；设备较多；

适用条件：

原水浑浊度较；排泥次数较多；地下水位较高；一般用于大、中型水厂平流沉淀池；

②刮泥机

优点：

排泥彻底，效果好；可连续排泥；劳动强度小，操作方便；

缺点：

耗用金属材料及设备多；池底结构要配备刮板装置，结构较复杂；

适用条件：

原水浑浊度高；排泥次数较多；一般用于大、中型水厂辐流式沉淀池及加速澄清池。

③吸泥船

优点：

排泥效果好；可连续排泥；操作方便；

缺点：

操作管理人员多，维护较复杂；设备较多；

适用条件：

原水浑浊度较高，含砂量大；一般用于大型水厂预沉淀池中。

综上所述，本设计采用斜管沉淀池，和穿孔排泥管排泥。

3）尺寸

采用两座沉淀池,每座尺寸为:

L×B×H=×22m×。

进水穿孔花墙总有156个孔洞,孔洞尺寸为L×H=×,出水管为DN1000。

过滤设备

1）过滤形式的选择

供生活饮用水的滤池出水水质经消毒后应符合现行《生活饮用水卫生标准》的要求；供生产用水的过滤池出水水质，应符合生产工艺要求；滤池形式的选择，应根据设计生产能力、原水水质和工艺流程的高程布置等因素，结合当地条件，通过技术经济比较确定。

（1）普通快滤池

①单层砂滤料

优点：

材料易得，价格低；大阻力配水系统，单池面积较大，可采用减速过滤，水质好；

缺点：

阀门多，价格高，易损坏，需设有全套冲洗设备；

适用条件：

一般用于大中水厂，单池面积不宜大于100m2。

②无烟煤石英砂双层滤料

优点：

含污能力大，可采用较大滤速；可采用减速过滤，水质好，冲洗用水少；

缺点：

滤料价格高，易流失；冲洗困难，易积泥球；

适用条件：

使用于大中型水厂，宜采用大阻力配水系统，单池面积不宜大于100m2，需要采用助冲设施。

③砂煤重质矿石三层滤料

优点：

含污能力大，可采用较大滤速；可采用减速过滤，水质好，冲洗用水少;

缺点：

滤料价格高，易流失；冲洗困难，易积泥球;

适用条件：

使用于中型水厂，宜采用中阻力配水系统，单池面积不宜大于50-60m2，需要采用助冲设施。

（2）V型滤池

优点：

采用气水反冲洗，有表面横向扫洗作用，冲洗效果好，节水；配水系统一般采用长柄滤头冲洗过程自动控制；

缺点：

采用均质滤料，滤层较厚，滤料较粗，过滤周期长；

适用条件：

适用于大中型水厂。

（3）虹吸滤池

优点：

不需大型阀门，易于自动化操作，管理方便；

缺点：

土建结构复杂，池深大单池面积小，冲洗水量大；等速过滤，水质不如变速过滤；

适用条件：

适用于中型水厂，单池面积不宜大于25-30m2

（4）双阀滤池（单层砂滤料）

优点：

材料易得，价格低，大阻力配水系统，单池面积可大，可采用减速过滤，水质好，减少两只阀门；

缺点：

必须有全套冲洗设备，增加形成虹吸的抽气设备

适用条件：

适用于中型水厂，单池面积不宜大于25-30m2。

（5）移动罩滤池（单层砂滤料）

优点：

造价低，不需要大型阀门设备，池深浅，结构简单；自动连续运行，不需冲洗设备；占地少，节能；

缺点：

减速过滤，需移动冲洗设备，罩体与隔墙间密封技术要求高；起始滤速较高，因而平均设计滤速不宜过高；

适用条件：

适用于大中型水厂，单格面积小于10m2

综上所述，普通快滤池适用范围广且冲洗效果好，节水，虽然阀门多，但冲洗过程自动控制减少人工管理，操作方便。

本设计采用普通快滤池单层砂滤料。

2）尺寸:

选普通快滤池；采用滤池数N=8，布置成对称双行排列，每行4个。

滤池尺寸L×B×H=××

3）冲洗设备采用冲洗水箱冲洗。

消毒

1）消毒方式选择

（1）液氯消毒

优点：

经济有效，使用方便，PH值越低消毒作用越强，在管网内有持续消毒杀菌作用；

缺点：

氯和有机物反映可生成对健康有害的物质。

（2）漂白粉消毒

优点：

持续消毒杀菌；

缺点：

漂白粉不稳定，有效氯的含量只有其20%—25%。

（3）二氧化氯消毒

优点：

对细菌、病毒等有很强的灭活能力，能有效地去除或降低水的色、嗅及铁、锰、酚等物质；

缺点：

ClO2本身和副产物ClO2-对人体血红细胞有损害。

（4）臭氧消毒

优点：

杀菌能力很高，消毒速度快，效率高，不影响水的物理性质和化学成分，操作简单，管理方便；

缺点：

不能解决管网再污染的问题，成本高；

综合上述优缺点，鉴于液氯消毒目前使用最为广泛，经济有效，使用方便，所以本设计采用液氯消毒。

2）加氯间

尺寸:

L×B×H=××。

清水池

采用两座矩形水池,每座尺寸为L×B×H=70m×42m×6m。

吸水井

尺寸为L×B×H=×4m×。

综合上述本设计确定的水厂工艺流程为：

源水→混凝剂投入管式静态混合器→往复式隔板絮凝池→斜管沉淀池→普通快滤池→消毒→清水池→吸水井→二泵站→用户。