13-水厂设计

城市给水处理工艺和水厂设计(Watertreatmentplantdesign)1给水处理工艺系统和构筑物选择2水厂设计3水厂生产过程检测和自动控制1给水处理工艺系统和构筑物选择一、给水处理工艺系统由多个单元处理组成的处理过程即为处理工艺系统。水源：江、河、湖泊和水库地表水水源标准：《地下水质量标准》（GB／T14848）符合《地表水环境质量标准》（GB38382002）Ⅲ类以上水体标准。出厂水标准：《生活饮用水卫生标准》（GB5749—2006）1.常规处理工艺（混凝-沉淀-过滤-消毒）适用未受污染或污染极其轻微的水源，以除浊杀菌为主。在去除微小悬浮物的同时，也能去除一些附着在上面的有机和无机溶解杂质和菌类。所以，降低浊度是关键。原水混合絮疑沉淀池澄清池滤池消毒剂清水池二级泵房用户图23-1地表水常规处理工艺流程1.常规处理工艺原水混合直接过滤池清水池二级泵房混合剂高分子助滤剂消毒剂用户图23-2地表水一次净化工艺流程1）原水常年浊度低于25NTU,且未受污染、不滋生藻类，可采用微絮凝过滤（直接过滤）。2）水源水常年浊度很高，含砂量很大时，采用高浊水预沉二级沉淀工艺：原水混合絮疑沉淀池澄清池滤池消毒剂清水池二级泵房用户图23-3高浊度水处理工艺流程混凝剂预沉池或沉沙池1.常规处理工艺2.受污染水源水处理工艺原水中氨氮、有机物、铁锰、藻类超标（微污染）（1）预处理-常规处理工艺预处理方法：生物化学氧化法、化学氧化法、粉末活性炭吸附法（PAC）生物预氧化的作用：去除氨氮、藻类和部分有机物。生物预氧化构筑物可设置在地面之上，以利于水厂重力流布置。1）原水中含可生化有机物时，常年氨氮1mg/L时，采用生物预氧化法。辅助设置鼓风机房，需保持水温在5℃以上。（1）预处理-常规处理工艺2）当原水中含较多难以生物降解的有机物时，宜化学预氧化法。化学氧化剂：氯、臭氧、二氧化氯、高锰酸钾及其复合药剂。化学氧化剂的种类及投加剂量选择，取决于水中污染物种类、性质和浓度等。（1）预处理-常规处理工艺2）当原水中含较多难以生物降解的有机物时，宜化学预氧化法。化学氧化剂：氯、臭氧、二氧化氯、高锰酸钾及其复合药剂。化学氧化剂的种类及投加剂量选择，取决于水中污染物种类、性质和浓度等。含藻类经常繁殖的原水，可采用二氧化氯预氧化杀藻后，配合活性炭吸附，降低藻毒素含量。含溶解性铁锰或少量藻类的原水，预加高锰酸钾氧化具有较好效果。原水含土腥味和霉烂味（由土臭素和2-甲基异冰片引起），投加高锰酸钾预氧化和粉末活性炭吸附联用能够很好去除异臭异味。高锰酸钾与活性炭联用（1）预处理-常规处理工艺3）当水源水质突发变化或季节性变化时，可在混凝剂投加之前投加粉末活性炭PAC投加点应通过试验确定：可在混凝剂投加之前，也可在絮凝池中间或后段。（在沉淀之前）（2）常规处理-深度处理工艺常规处理无法达标时，可在常规处理之后或者穿插在常规处理工艺之中增加深度处理单元。常用深度处理方法：颗粒活性炭吸附法，臭氧-生物活性炭法，膜处理法。原水混合图23-4受污染水源处理工艺（Ⅰ）澄清池砂滤池臭氧接触池用户活性碳滤池二级泵房砂滤池混凝剂O3CL2臭氧-活性炭（BAC）联用膜处理法超滤工艺能使出水浊度降至0.1NTU以下,纳滤去除水中某些溶解性有机物和无机物。超滤和纳滤合用称双膜处理。原水混凝后经过沉淀或不经沉淀便可进入超滤，而后再经纳滤，从而简化了工艺流程，可去除水中有机物、细菌和病毒。有水厂采用常规处理工艺处理一半水量，另一半采用膜处理，出水混合后水质良好。常规处理+深度处理（直饮水）（3）预处理-常规处理-深度处理工艺微污染水源水中常年氨氨1mg/L，高锰酸盐指数（CODMn）5mg/L时，大多在常规处理前后分别增加生物预处理和深度处理工艺。英国普尔顿水厂3.排泥水处理系统排泥水是指絮凝池、沉淀、澄清池排泥水和滤池反冲洗排出的生产废水（高浊度水）。目前所有新建自来水厂均考虑设置排泥水处理系统。上清液回用（75%），污泥经浓缩脱水后，外运处置。排泥水处理流程：排泥水截流、浓缩，污泥调理和污泥脱水。浓缩后排出的泥浆水含固率应在2%以上。自来水厂排泥水处理、处置方法及工艺系统选择，应根据污泥特性和现场条件，综合考虑技术、经济、环境影响和运行、管理等因素确定。上清液75%25%泥浆给水厂的生产废水处理后回用给水厂污泥的处理与处置给水厂污泥处理的目的是:降低污泥的含水率，以达到便于运输、堆放和最终处置的要求。1．污泥量的确定2.排泥水的收集3.排泥水的浓缩4.污泥的机械脱水（详见污水厂污泥处理）二、给水处理构筑物选择根据水源水水质、用水水质要求、水厂规模、水厂可用面积和地形条件等，通过技术经济比较后选用给水处理构筑物类型。每一单元处理都应选择合适的处理构筑物形式。（优化设计）混合池：机械搅拌池、跌水池、管式静态混合器絮凝池：机械搅拌絮凝池、折板絮凝池、格栅絮凝池沉淀池：平流沉淀池、斜管沉淀池、辐流沉淀池、浮沉池澄清池：机械搅拌澄清池、脉冲澄清池滤池：普通快滤池、V型滤池、虹吸滤池、双阀滤池2水厂设计一、厂址选择1、考虑到水质安全要求，水厂周围应有良好的卫生环境，并便于设立防护地带。2、应尽可能选择在不受洪水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。（设计洪水重现期T=100年）3、应尽量设置在交通方便，靠近电源的地方。水厂需要双路电源。４、当取水地点距离用水地区较近时，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，1）将水厂设置在取水构筑物附近；2）将水厂设置在离用水区较近的地方；5、水厂建设常常统一规划，分期实施，因此应考虑远期发展用地条件及废水处理排放、污泥处置的条件。二、水厂平面设计水厂组成：取水构筑物，处理构筑物、清水池、二级泵房、加药间，消毒间。办公室、实验室、机修间、材料仓库、车库、配电间以及食堂宿舍。1.水厂平面布置原则水厂基本组成分为生产构筑物，生产建筑物和辅助建筑物两部分。水厂平面布置主要内容：各构筑物建筑物的平面定位；相互连接管渠布置，生活给水排水布置，道路、围墙、绿化、景观布置等等。1、水厂平面布置原则（1）确保水处理构筑物功能要求以混凝，沉淀，过滤，深度处理，清水池等构筑物为主线，力求水流顺直，避免迂回。然后布置有关生产辅助构筑物，建筑物，以方便就近为原则。采用臭氧活性炭深度处理的水厂，提升泵房吸水池及臭氧生产车间、接触氧化池也应在活性炭滤池旁。臭氧生产车间及纯氧贮罐应远离水厂其他建筑物道路10m以外，远离民用建筑明火或散发火花地点25m以外。1、水厂平面布置原则（2）统一规划分期实施水厂近期设计年限为5～10年，远期规划设计年限10～20年，故应考虑近远期结合，以近期为主的原则。水厂水处理构筑物远期大多采用逐步分组扩建，加药间、二级泵房、加氯间常按照远期规模设计建设。其中设备仪表则按近期规模设置。（3）功能分区生活区与生产区分开、互不干扰。（4）充分利用地形、土方平衡降低能耗建设在有一定地形高差的水厂，应充分利用地形，把沉淀、澄清构筑物建造在地形较高处，清水池建造在地形较低处。1、水厂平面布置原则（5）布置紧凑，道路顺直各构筑物应紧凑布置，尽量减少各构筑物间连接管渠长度。水厂道路布置是平面布置的重要内容。滤池、加药间、加氯间、一二级泵房附近必须有道路到达，大型水厂可设置双车道或环形道路，所有道路尽量顺直。二级泵房加氯加药间北排水泵小桥公路图23-6水厂平面布置159.5m56.3m92.3m69.7m163.7m二级泵房机修车库综合楼喷水池警卫室仓库配电室吸水井清水池快滤池清水池快滤池翻砂场平流沉淀池平流沉淀池隔板絮凝池药剂库吸水井取水干渠2.构筑物布置充分利用地形，力求简捷，水头损失小，同时注意朝向、风向（加氯间）。活性炭滤池、清水池宜布置在最低处。（1）直线形布置从进水到出水，全流程呈直线形。其生产联络管线最短，水流顺畅，有利于分组分期建造。成为各自独立的生产线。与之配合的生产建筑物如加药间可独立设置，同时向几条生产线投加混凝剂。清水池互相连通，由一座二级泵房向用水区供水。直线型为最常用的布置形式。（济南玉清水厂）（2）折角形布置当水厂地形或占地面积受到限制时，生产构筑物不能布置成直线形时，有的采用了折角形布置，其生产线呈“L”状。转折点常放在清水池或吸水井，也有的从滤池出水开始转折。（3）回转形布置3．附属建筑、道路和绿化生产附属建筑物包括化验室、机修车间、仓库、汽车库。生活附属建筑物包括行政办公、生产管理部门、食堂、浴室、宿舍等。各附属建筑物面积参考表13-1。行政管理用房，一般6～7m2／人，食堂2.5m2／人计。（1）大中型水厂可设置环形。主干道路，与之相连接的车行道或人行道应到达每一座构筑物建筑物。（2）大型水厂可设置双车道，中小型水厂设置单车道，但须有回车转弯的地方。（3）水厂主车道一般设计单车道宽3.5m，双车道宽6.0m，支道和车间、构筑物间引道宽3m以上，人行道宽1.5～2.0m。（4）车行道尽头和材料装卸处必须设置回车道或回车场地，车行道转弯半径6～l0m。厂区道路设置要求：三、水厂高程设计1.水厂高程设计的基本原则水厂高程设计依据水厂地形，地质条件，各构筑物进出水标高确定。（1）各构筑物之间以重力流为宜，对于已有处理系统改造或增加新的处理工艺时，可采用水泵提升。（2）从水厂絮凝池到二级泵吸水井，应充分利用原有地形条件，力求流程顺畅。（3）各构筑物连接管道尽量减少连接长度。（4）除清水池外，其他沉淀、过滤构筑物一般不埋入地下，埋入地下的清水池，吸水井等应考虑放空溢流设施。（5）地形平坦地区，清水池部分埋地的高架式布置方法，挖土填土最少。2.工艺流程标高确定连接两构筑物的管（渠）水头损失值：前一个构筑物出水水面标高和下一个构筑物进水渠中水面标高差值。整个工艺流程中的水头损失值：进水分配井水位标高与清水池或二级泵房吸水井最高水位标高差值。工艺流程中水头损失值包括两部分：一是连接管（渠）水头损失值；一是构筑物中的水头损失值。当构筑物和连接管的水头损失确定后，根据地形、地质条件进行高程布置，一般从清水池或吸水井倒推至配水井。高程布置图中，横向不按比例，构筑物纵向可采用比例1:100or1:50。高程图中需注明构筑物水面标高，池底标高，连接管中心标高。注意：配水井基础不宜建在地面以上！水厂高程布置图：横向不按比例绘图，（单线图）构筑物纵向比例合适即可。尺寸标注：池顶标高水面标高池底标高连接管中心标高地面标高采用绝对高程or相对高程均可混合器絮凝池沉淀池滤池清水池吸水井二级泵房二级泵房加氯加药间北排水泵小桥公路图23-6水厂平面布置159.5m56.3m92.3m69.7m163.7m二级泵房机修车库综合楼喷水池警卫室仓库配电室吸水井清水池快滤池清水池快滤池翻砂场平流沉淀池平流沉淀池隔板絮凝池药剂库吸水井取水干渠最高水位9.12最低水位7.56取水干渠5.7810.409.2017.0013.7010.007.8512.808.156.5010.3010.605.108.208.6010.0017.70二级泵房吸水井清水池快滤池絮凝沉淀池一级泵房吸水井设计地面标高图23-7水厂高程布置四、水厂管线设计1.管线分类及设计（1）浑水管线从水源到混合絮凝（或澄清）池或水源到预处理池再到沉淀（澄清）池之间的管道。一般设计两条。常用管材：钢筋混凝土管、球墨铸铁管和钢管。厂区管道埋深：保证管顶覆土0.80m以上；管沟。（2）沉淀水管线从沉淀池或澄清池到滤池之间的管线，分为高架式（渠道）和埋地式（球墨铸铁管）两种。沉淀水管（渠）输水能力按照1.3倍输水流量计算。同时按超负荷（2倍输水量）校核。（3）清水管线从滤池到清水池，或从砂滤池到活性炭滤池到清水池之间管线。进入清水池时可从清水池最高水位以下1.0～2.0m处接入。为防止清水池水位变化影响滤池过滤水头变化，滤池出水处应设置出水堰以恒定滤池过滤水头。（4）生产超越管指跨越某一构筑物的生产管线（前后设阀门）。当水