万吨无阀滤池水厂改造项目.docx
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万吨无阀滤池水厂改造项目
水厂改造项目
方
案
设
计
第一章概述
1.1总则
德安人一贯奉行“一次做对、顾客满意”的质量方针，严格贯彻ISO9001质量管理体系和ISO14001环境管理体系，健全“顾客全程星级体系”，为顾客提供一流的服务。
卓越的品质，完美的服务，使得德安产品畅销全球。
我们坚持奉行“二十一世纪经营是以德安天下”的经营理念，服务于大众，服务于社会，共创二十一世纪的全球化环保集团。
德安集团，国家级高新技术企业，中国环保产业骨干企业，建有博士后科研工作站，以“净化环境、服务全球”为己任。
通过近20年的发展，德安已形成完善的研发平台和销售服务平台，可提供：
城乡给水处理、污水处理及中水回用、工业水处理及回用、水厂升级改造、污水厂升级改造、城乡垃圾资源化、河道湖泊治理等系列解决方案及设计、施工总承包服务。
还提供水处理设备的研发、制造、销售一条龙服务。
德安通过持续科研创新，建有科研中心和中试工厂，并与清华大学、浙江大学、武汉大学以及国际生态城市建设者协会等国内外科研机构开展了多方向、多层次的深度合作，联合成立了多家科研机构。
拥有300余项专利，并获得多个国家级奖项，继D型滤池广泛推广应用及编制行业标准，DA-EH污水处理工艺成功应用于国内外市政污水处理项目之后，又研制成功并向市场推出智慧型WTBOX多功能污水处理装置、循环冷却水协同处理装置、DE型滤池、DF滤池、DA新型滤布滤池、DA高效沉淀池、活动式螺杆污泥脱水机、DA螺旋式高效生物填料等多个领先技术，广泛应用于多个水处理领域工程。
近期还将隆重推出DA无污泥污水处理技术、DA高效全自动油水分离器、水平流鳍片式沉淀池和污泥资源化治地膜技术等，期待与您的合作。
1.2项目概况
该项目建厂较早，原水为水库水，原工艺为：
折板絮凝+平流沉淀+重力式无阀滤池过滤，处理水量为1.84-2.13万吨/天，现由于人口、生活水平的提高，用水量增加，原处理工艺不能满足新的设计要求，现我公司对该项目进行改造设计。
本方案是根据建设方的要求，在原有设备的基础上对水厂整套工艺进行改造，以满足新的水量、水质要求。
该水厂反应沉淀平面尺寸23.5m×10.0m；平流式沉淀池平面尺寸37.7m×11.5m；重力式无阀滤池参考标准图集S775（八），320立方/小时，单座平面尺寸8.8m×4.5m，共计2座4格。
本方案根据该项目的特点及基本要求编制，如获得用户的认可，我们将组织技术人员根据现场实际情况进行深入细致的设计，为用户决策提供参考资料。
我们有信心、有能力通过工程实施和系统的运营管理，使处理后水量水质达到用户的要求，并争取创建优质示范工程。
此外，我们将提供完善的技术服务，为用户培训操作管理人员，并实施系统的、长期的售后服务。
第二章方案基础
2.1设计依据
Ø《室外给水设计规范》（GB50013-2006）
Ø《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
Ø《彗星式纤维滤池工程技术规程》（CECS276-2010）
Ø《水处理设备技术条件》（JB/T2932-1999）
Ø《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）
Ø《给水排水构筑物施工工程及验收规范》（GB50141-2008）
Ø《城镇给水厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ41-91）
Ø《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）
Ø《给水排水设计手册》（第二版）
Ø《生活饮用水卫生标准》（GB5749-2006）
Ø《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（GBT50093-2002）
Ø《供配电系统设计规范》（GB50052-2009）
Ø建设方提供的原始水质、水量等基础资料
2.2设计原则
（1）本设计方案严格执行国家和地方有关环境保护的各项规定，水处理首先必须确保各项出水水质指标均符合投资方的标准要求；
（2）针对本工程的具体情况和特点，采用简单、成熟、稳定、实用、经济合理的处理工艺，以达到节省投资和运行管理费用的目的；
（3）平面布置应合理紧凑，减少占地面积；
（4）处理系统运行有一定的灵活性和调节余地，以适应水质水量的变化；
（5）管理、运行、维修方便，尽量考虑操作自动化，减少操作劳动强度。
设备选型采用通用产品，选购的产品在国内应是技术先进、质量保证、性能稳定可靠、工作效率高、管理方便、维修维护工作量少、价格适中及售后服务好的产品；
（6）在保证处理高效率的同时工程设计紧凑合理、节省工程费用、减少占地面积，尽量降低运行费用；
（7）设计美观、布局合理、降低噪声及合理处置固体废弃物。
2.3改造范围
本技术方案设计范围包括对整套工艺进行改造所涉及到的预氧化设备、设备及连接管路、电气控制，无阀滤池改造所需的设备、设备连接管路、电气控制。
2.4改造前后产水量
改造前原有工艺处理水量1.84-2.13万吨/天，经我公司改造后产水量在3万吨/天。
2.5改造进、出水水质
2.5.1改造进水水质
根据建设方提供的资料，该水为水库水，一般进水浊度≤30NTU，雨季和汛期浊度在70—80NTU之间，最大值不超过100NTU；进水藻类超标，经常出现出水带有腥臭味。
2.5.2改造出水水质
出水水质依业主要求，浊度≤0.5NTU；出水无异味。
第三章工艺设计
3.1工艺改造说明
该改造项目，在最大限度的保留原工艺的基础上进行。
主要目的是保证出水水质、水量达到业主要求。
针对进水中藻类超标，出水有异味的问题，我方建议业主在引水口出口投加二氧化氯作为预氧化，除藻，除异味。
现水量增大后，我方通过对原处理工艺各段进行校核，折板絮凝，平流沉淀能满足设计要求，我方不做改动，采用原工艺，对于后段重力式无阀滤池，其处理能力存在不足，我方建议业主方将重力式无阀滤池改为处理能力更强的D型滤池。
3.2工艺介绍
3.2.1二氧化氯预氧化
二氧化氯是一种强氧化剂，具有较高的氧化还原电动势，是以氧化反应为主，而水中的有机物和藻毒素被二氧化氯氧化后降解为氧基因产物，而不象氯气那样以卤代烃等有害物质形式存在。
而氯气是以亲电取代为主，与水中有机物、藻类代谢产物及藻毒反应而生成卤代烃（CHCl3、CHBr3）等致癌物质存在，并且二氧化氯较氯气适应于更宽的PH值范围。
因此以反应而言，二氧化氯比氯气具有更好的除藻类、藻毒、除腥臭效果，并能有效地控制卤代烃致癌物的生成量。
投加二氧化氯预氧化除藻类处理后，不仅大大提高了藻类去除率，而且改善了絮凝效果，降低了滤前水浊度，避免了因藻类物质在滤池中的大量繁殖而造成的滤料堵塞现象。
从而减轻了滤池的运行负荷，降低了滤后水浊度，同时二氧化氯预处理后的有机物、藻类代谢物被氧化降解为氧基为主的产物，而不是以三氯甲烷等有害卤代烃致癌物形式存在，大大降解了卤代烃致癌物质的生成。
3.2.2D型滤池
D型滤池是由德安公司自主设计的一种快滤池。
它采用DA863彗星式滤料，小阻力配水系统，气水反冲洗，变水位过滤方式。
D型滤池具备传统快滤池的主要优点，同时运用了DA863过滤技术，多方面性能优于传统快滤池，是一种实用、新型、高效的滤池。
D型滤池适用于新建、扩建和改造的城镇给水处理、工业冷却水处理、工业废水深度处理、城镇污水处理及升级改造再生利用、海水除浊处理等领域。
DA863自适应滤料（又称彗星式纤维滤料，DA863为研发代号）是一种将纤维滤料截污性能好的特征与颗粒滤料反冲洗效果好的特征相结合，形成一种全新的过滤材料。
颗粒过滤材料的重要特征是可以方便在滤池内完成清洗，但是采用纤维材料作为过滤材料的一个出发点是其比其他实体颗粒材料具有大得多的比表面积和空隙率，其孔隙度高达85~90%，对比之下，粒径1mm石英砂滤层孔隙度为45%，由此推断，由纤维材料构成的滤床具有比常规过滤材料大得多的纳污量。
纳污量为单位体积滤床每周期截留的悬浮颗粒物的质量，纳污量的提高对滤池效率的提高具有决定性的意义。
这也是在保证滤后水质合乎要求及合适过滤周期的前提之下，应用“彗星”式纤维滤料的滤池可以比常规砂滤料滤池滤速高2~3倍的高滤速运行。
该过滤材料的特点是其一端为松散的纤维丝束，又称“彗尾”，另一端纤维丝束固定在密度较大的“彗核”内。
其形状见下图：
过滤时，密度较大的“彗核”起到了对纤维丝束的压密作用，同时，又由于“彗核”的尺寸较小，对过滤断面空隙率分布的均匀性影响不大，从而提高了滤床的截污能力。
气水同时反冲洗时，由于彗星式纤维滤料处于自由状态，在反冲洗时，由于“彗核”和“彗尾”纤维丝束的密度差，处于降落伞的状态，“彗核”在下，“彗尾”在上，“彗尾”纤维丝束随反冲洗水流散开并摆，产生较强的甩曳力，过滤材料之间的相互碰撞也加剧了纤维在水中所受到的机械作用力，过滤材料的不规则形状使过滤材料在反冲洗水流作用下产生旋转，强化了纤维在水中所受到的机械作用力，上述几种力的共同作用结果使随着在纤维表面的固体杂质颗粒很容易脱落，从而提高了过滤材料的洗净度。
过滤时，在该滤床的横断面（水平）上空隙率分布均匀，确保了过滤时水流通道大小一致性，其直接效果是截污量均匀，水流短路现象得以避免。
同时彗星式纤维滤浸水后的密度和水接近，滤床上部的滤料受水的浮力作用，滤料的孔隙率大大增大，从而在纵断面（垂直）空隙率分布由上至下逐渐减少，空隙率沿滤床纵断面呈上大下小的梯度分布，如下图：
该结构十分有利于水中固体悬浮物的有效分离，即滤床上部脱附的颗粒很容易在下部窄通道的滤床中被捕获而截留。
因此可实现高速和高精度的过滤。
D型滤池具有以下特点：
Ø过滤精度高：
对水中粒径＞5um的悬浮物去除率可达95%以上，对大分子有机物、病毒、细菌、胶体、铁等杂质有一定的去除作用；
Ø过滤速度快：
设计滤速为15~20m/h，占地面积省；
Ø纳污量大：
一般为15~35kg/m3；
Ø反洗耗水率低：
反冲洗耗水量小于周期滤水量的1~2%；
Ø抗负荷冲击能力强：
能经受短时间内高浊度水的冲击，而仍然保证出水水质。
Ø加药量低，运行费用低：
由于滤床结构及滤料自身特点，絮凝剂投加量是常规技术的1/2~1/3。
周期产水量的提高，吨水运行费用也随之减少。
各种过滤工艺比选见下表：
滤池类型
砂滤池
V型滤池
D型滤池
滤料
均质石英砂
均质石英砂
彗星式纤维滤料
设计滤速
8~10m
8~10m
15~20m
使用寿命
3~4年
3~4年
10年以上
反冲洗方式
水冲
气水联合冲洗
气水联合冲洗
水头损失
2.0~2.5m
2.0~2.5m
最大1.6m
过滤效果
较低
较高
高
反洗耗水率
较低
较高
低
3.3改造后工艺流程
备注：
虚线部分为原处理构筑物
3.4工艺流程说明
坞罗水库水经引水口流入产区，与投加的预氧化剂（二氧化氯）反应，去除水中藻类、有机物（异味）后进入折板絮凝沉淀池，后进入D型滤池，经D行滤池过滤处理后出水经消毒进入清水池，清水池出水至供水管网。
D型滤池反洗气来自鼓风机。
D型滤池反洗水来自清水池。
第四章改造设计
4.1改造分析
该设计在保证出水水质、水量的情况下，最大限度的为用户节约成本。
本改造方案中围绕着以下几点进行：
★工艺的可靠性；
★技术的成熟性；
★经济的合理性；
★管理的方便性；
4.2改造内容
4.2.1预氧化
一般二氧化氯作为氧化剂，除藻、除有机物，其投加量在1.0-1.5mg/L之间，具体的投加量依据现场实际情况确定。
主要设备：
⑴二氧化氯发生器
数量：
2台（一用一备）
有效率产量：
2000g/h
装机容量：
2.0kw
使用原料：
氯酸钠（工业一级品，含量99%），盐酸（工业合成一级品，浓度31%）。
⑵动力水源
本方案设计动力水源采用另设提升泵提供，如现场情况允许，亦可选择自来水，动力水要求管径为DN32，压力≥0.30Mpa。
数量：
2台（一用一备）
流量：
4.4m3/h
扬程：
33m
电机功率：
2.2kw
⑶原料罐
数量：
2个
规格：
3m3
⑷化料器
数量：
1个
功率:
1.5kw
⑸卸酸泵
数量：
1台
功率:
1.5kw
备注：
由于取水口位置的不明确，具体的加药设备间由业主方自理，我方仅提供该段加药设备的主要设备及10米范围内的阀门、管件、电控设备。
4.2.2滤池改造
1、池体改造：
拆除滤池内部锥形罩；增加人孔。
2、池体内部改造：
将池体内支墩拆除，增设三条梁，将原有滤板滤头拆除，安装D型滤池专用的配水布气系统；滤池上部设置拦截网板，增加863彗星式纤维滤料；每格池体内增加钢制配水槽。
3、管道改造：
将原有进水管拆除，根据增加的流量，设置新的进水管，进水管接至进水水箱，由进水水箱分配至每格滤池，进水分管上设置电动阀门加以控制；
将原有排污管拆除，在配水槽另一端引出管路作为反洗排污管，并设置电动阀门加以控制，反洗排污管接至原有排污总管上；
滤池底部设置布气管，总管接至反冲洗鼓风机，并设置电动阀门加以控制；
滤池底部设置布水管，总管分别接反洗水泵、出水管及初滤管，并分别设置电动阀门加以控制；
将原有出水总管拆除，根据增加后的水量安装新的出水总管；
4、新增设反洗设备：
2台反洗风机（1用1备）、2台反洗水泵（1用1备），满足D型滤池反冲洗要求。
注意：
由于改造后水量增加，原有的反应沉淀池至滤池的进水总管已经满足不了水量及流速的要求，必须更换大管径的管道。
4.2.2.1改造后参数
改造后滤池保留原池型，共分为两组，每组两格，共分四格。
单格处理水量为315m3/h。
单格过滤面积：
4.0×4.0=16.00m2
DA863滤料：
1100kg
反冲洗强度：
水冲洗强度：
5～6L/s·m2、气冲洗强度28～32L/s·m2；
反冲洗分三个阶段：
a．单独气洗：
历时3～5min，气洗强度28～32L/（m2·s）；
b.气水同时反冲洗：
历时8～10min，气洗强度28～32L/（m2·s），水洗强度5～6L/（m2·s）；
c.清水漂洗：
冲洗历时3～5min，冲洗强度5～6L/（m2·s）；
具体参数见下表：
处理水量（m3/h）
1250
单格过滤面积（m2）
16
设计过滤速度（m/h）
19.5
单格滤料松散填装重量（kg）
1100
滤池数量（格）
4
进水口（mm）
DN350
初滤水管（mm）
DN250
清水出口（mm）
DN350
反洗进水口（mm）
DN300
反洗排水管（mm）
DN350
排气口（mm）
DN40
反洗进气口（mm）
DN250
反冲洗水冲强度（L/m2.s）
5～6
反冲洗气冲强度（L/m2.s）
28-32
风机选型：
单台风量：
Q=29.85m3/min
升压：
△P=50kpa
配套电机功率：
N=37kW
数量：
2台（1用1备）
水泵型号：
单台流量：
Q=358m3/h
扬程：
H=10m
配套电机功率：
N=18.5kW
数量：
2台（1用1备）
注：
反洗设备放置于反洗设备间内，具体的反洗设备间由业主方自理，反洗设备间内设置潜水排污泵1台；电动葫芦1台。
4.3管材及防腐、防渗措施
4.2.1管材
进出水管、污泥管等工艺管道主要采用经防腐处理的A3钢管，使用寿命长。
各种管道的管径根据工艺计算而定。
4.2.2防腐措施
（1）小口径管道（管径≤DN150mm）以下均采用内防腐无缝钢管。
（2）中口径管道（管径>DN150mm）以上采用内防腐螺旋焊接钢管。
（3）大口径管道（管径≥DN500mm）以上采用内防腐钢板卷焊管。
（4）其他易腐蚀的材质采用涂二道环氧煤沥青以加强防腐。
第五章电气设计
5.1设计依据
Ø《通用用电设备设计规范》GB50055－2011
Ø《供配电系统设计规范》GB50052－2009
Ø《低压配电设计规范》GB50054－2011
Ø《10KV及以下变电所设计规范》GB50053－94
Ø《电力工程电缆设计规范》GB50217－2007
Ø《建筑防雷设计规范》GB50057－2010
Ø《工业企业照明设计标准》GB50034－2004
Ø工艺提交的设备表、工艺流程及平面布置图
Ø甲方提供的相关资料
5.2设计范围
本工程电气设计包括以下内容：
Ø用电设备供电及控制系统设计；
Ø防雷和电气系统接地设计；
Ø电线电缆敷设设计；
5.3电动装置控制要求
5.3.1建设方提供一路380V（3P+N+PE）电源送至其MCC的电源进线开关端头，本系统无备用电源。
5.3.2电动蝶阀和电动球阀设有手动轮和电动开关两种操作装置。
5.3.3电动蝶阀的防护等级为IP54以上。
绝缘等级均为F级，并以B级温升考核。
第六章自动化系统及仪表
6.1设计依据
Ø《自动化仪表选型规定》HB20507－2000
Ø《仪表配管、配线设计规定》HB20512－2000
Ø《仪表系统接地设计规定》HB20513－2000
Ø《控制室设计规定》HB20508－2000
Ø《仪表供电设计规定》HB20509－2000
Ø《分散型控制系统工程设计规定》HB/T20573-2010
6.2防雷、接地
（1）各建筑物的屋面均设置避雷带，并引下与各自基础焊接。
再将所有基础用接地扁钢连为一体。
（2）各电气设备应进行保护接地，接地电阻要求不大于4Ω。
6.3自控要求
过滤系统采用可编程控制装置（PLC）控制，运行人员通过所供控制盘及触摸屏对过滤系统内所有被控对象进行监控，包括启、停控制，设备状态和主要工艺参数监控，设备的就地/远方切换等。
工艺设备的联锁保护将由PLC完成。
第七章建筑结构设计
7.1设计依据
本工程建筑设计依据的规范有：
《混凝土结构设计规范》GB50010-2002
《建筑结构荷载规范》GB5009-2001
《建筑抗震设计规范》GB50011-2001
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
7.2建筑装修
内外墙中等装修，门窗采用铝合金门窗。
7.3抗震等级
本工程所有建筑物抗震设防等级为七度，结构抗震等级为三级。
7.4耐火等级
本工程耐火等级为二级。
7.5地基处理
本工程地基设计承载力fak≥100Kpa，经地质勘察后，若地基承载力与设计要求有异，需经地基处理加固以满足设计要求。
第八章设备（构筑物）材料
序
名称
规格型号
主体材质
数量
备注
一
设备部分
1
预氧化
二氧化氯发生器
2台
功率2.0kW
卸酸泵
1台
功率1.5kW
动力水泵
Q=4.4m3/h，H=33m
2台
功率2.2kW
储药桶
3m3
PE
2个
化料器
1个
功率1.5kW
2
D型滤池
彗星式纤维滤料
4400kg
配水布气系统
16m2
4套
对夹式电动蝶阀
DN350PN1.0MPa
铸铁
4只
进水口
对夹式电动蝶阀
DN350PN1.0MPa
铸铁
4只
反洗排水
对夹式电动蝶阀
DN350PN1.0MPa
铸铁
4只
清水出口
对夹式电动蝶阀
DN300PN1.0MPa
铸铁
4只
反洗进水
对夹式电动蝶阀
DN250PN1.0MPa
铸铁
4只
初滤
对夹式电动蝶阀
DN250PN1.0MPa
铸铁
4只
反洗进气
常开电磁阀
DN40
铜
4只
伸缩节
DN350PN1.0MPa
铸铁
12只
伸缩节
DN300PN1.0MPa
铸铁
4只
伸缩节
DN250PN1.0MPa
铸铁
8只
钢制配水槽
不锈钢
4套
连接管路及附件
限滤池内部
3
反洗水泵
Q=358m3/h
H=10mN=18.5kW
2台
1用1备
反洗风机
风量：
29.85m3/min
P=50kpaN=37KW
2台
1用1备
对夹式涡动蝶阀
DN300PN1.0
铸铁
2只
对夹式涡动蝶阀
DN300PN1.0
铸铁
2只
止回阀
DN300PN1.0
铸铁
2只
对夹式涡动蝶阀
DN250PN1.0
铸铁
2只
潜污泵
Q=10m3/h,H=10m,
N=0.75KW
1台
电动葫芦
0.9吨
1台
管路及附件
1套
4
电气及自控
1套
5
设备安装调试费
6
运输费
7
小计
第九章运行成本分析
序号
设备材料名称
功率（KW）
数量
工时（h）
总功率（KWh）
能耗（KWh/d）
1
二氧化氯发生器
2.0
2台
24
4.0
96
2
卸酸泵
1.5
1台
1
1.5
1.5
3
动力水泵
2.2
2台
24
4.4
105.6
4
反洗风机
37
2台
1
37
37
5
反洗水泵
18.5
2台
1
18.5
18.5
6
合计
258.6
注：
此运行费用仅为增加部分电费费用，电费单价仅供参考，实际价格根据当地实际情况计。
运行电耗258.6KWh，电费以0.60元/KWh，则运行费用为0.006元/吨水。
第十章质量及售后服务承诺
1、本方案提供整套工程的设计、安装、调试及操作人员培训等服务。
2、全面保证调试后出水水质达到投资方规定的要求；
3、全面保证配套设备质量的品质；
4、对整体设备，供货后壹年内为免费质保期，并实行终身服务；
5、运行过程中若发现问题，在接到通知后24小时赶到现场解决；
6、本公司为用户提供设计施工图纸，并且负责技术培训及提供操作资料。
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