净水厂水处理构筑物的设计措施

摘 要： 某地水源可以采用常规处理， 达到满足生活用水水质要求， 而在具体的水处理设施选择上， 又要多种方案可供选择。本文论述了常见混合、絮凝沉淀池和过滤池的特点， 并根据该地具体情况， 选择了适合本工程的水处理构筑物。

关键词： 净水厂； 水处理构筑物； 设计方案；设计措施

前言

随着工农业生产及各行业经济的迅猛发展和人口的增加， 社会综合用水需求量迅速增长， 某市计划新建一净水厂以满足生活和生产用水需求。根据对原水水质的检测，该市水处理工程可采用常规处理， 即絮凝沉淀+ 过滤+ 消毒方案即可满足水质目标要求。具体地要采取何种水处理构筑物时， 要根据实际情况进行方案比较。

1 设计混合方式

混合是净水处理工艺中重要的环节， 其作用是促进药剂的扩散， 将絮凝产生的水解产物快速、均匀地分散（扩散） 到整个水体中， 因为药剂的反应速度极快， 因此要求加强搅动， 缩短过程时间。目前净水处理厂常用的混合方式有水泵混合、机械混合、管式静态混合器等。由于水泵混合会对水泵叶轮产生一定的腐蚀影响， 故本设计对管式静态混合器和机械混合池进行比较如下。

方案一，在沉淀池进水管上设置2 套DN800管式静态混合器， 设计空管流速为1.16 m / s， 计算水头损失为0.70m。

方案二，在每座絮凝沉淀池前部增加容积为120 m3的混合池， 分4格， 上部安装4台立式混合搅拌机。混合时间1.0 m in， 搅拌G值≥500 S-1。

经询价核算， 方案2投资略大， 约20%， 方案1 经常性电耗略大， 约40%， 二者综合经济效益出入较小。

在技术上两个方案各有优势， 均能满足本设计要求。方案1优点更为突出： 管式静态混合器具有设备管理简单、不占地面上场地、不需外加动力、混合效果尚好、安装方便等特点， 水头损失尚不大。另外， 以湖水为原水的生产系列大都采用管式静态混合器的混合方式， 本工程拟采用这种混合方式， 具体设计方案如下： 本工程设计采用DN800管道静态混合器两套， 分别安装在絮凝沉淀池的DN800进水管上， 满足投矾的混合需要。

2 设计絮凝沉淀池

目前国内水厂采用的絮凝形式大体上可分为机械絮凝和水力絮凝两大类。

机械絮凝池抗冲击负荷能力较强， 适应水质、水量的变化， 絮凝效果好， 节省药耗， 水头损失亦小， 池底无积泥现象。机械絮凝池与沉淀池在结构上能很好地结合， 能使沉淀池进水配水均匀， 但将增加机械设备的平时维修量，日常维护管理较困难， 不便于日常运行。水力絮凝又分折板、隔板、栅条等多种形式。隔板絮凝池絮凝效果相对较差， 尤其是往复式隔板水头损失较大，运行电耗相对较高， 转折处絮凝流量不易分配均匀。回转隔板水头损失小， 出水流量不易分配均匀。栅条、网格、折板絮凝的主要优点是高效节能， 运转管理简单， 施工方便。通过比较， 折板絮凝具有絮凝效果好、时间短、药耗省、排泥条件好、管理方便等优点， 因此本工程采用折板絮凝工艺。

沉淀池、澄清池是我国给水工艺处理流程中常规处理的主要处理构筑物。机械搅拌澄清池和脉冲澄清池是符合本设计的主要澄清池池型， 其主要优点为： 处理效率高，单位面积产水量大， 占地面积小， 但对原水变化的适应性和处理效果的稳定性不如沉淀池， 且机械搅拌澄清池结构复杂， 机械设备日常维护量大。另外在同等规模的水厂中亦较少采用澄清池池型。平流沉淀池和斜管沉淀池是目前同等规模水厂应用较多的沉淀形式。平流沉淀池具有沉淀效果好， 出水水质稳定， 对原水水质变化的适应性强、构造简单、操作管理方便等优点， 但由于停留时间长， 池形狭长， 占地面积大。斜管沉淀池占地面积小， 但对原水水质水量变化的适应性较平流沉淀池差， 斜管老化后需定期更换。考虑到对原水水质、水量的适应性、日后的管理维护， 以及象山水司在平流沉淀池成功运行经验， 故本工程采用平流沉淀池。

3 滤池的设计

过滤是净水处理中去除悬浮颗粒的重要环节， 是目前保证提供优良水质的最后一道净水工序。虽然过滤有着各种不同的构造形式， 但其实质的差异主要在于滤料级配、反冲洗方式和运行控制过程。由滤料级配滤层、白煤- 砂双层滤料发展到均匀颗粒的滤层； 反冲洗方式则由单纯水冲洗、气水单独冲洗发展到气水联合冲洗。这些发展提高了滤层截流杂质的能力， 改善了冲洗洁净程度， 提高了过滤效率。级配滤料形成由细到粗的滤层， 大部分杂质被截流在表层细滤料层中， 未能发挥整个滤层厚度的截污作用， 常见的滤池形式有虹吸滤池、普通级配滤料滤池等， 均采用级配滤料； 双层滤料中， 由于白煤与砂的比重不同， 在冲洗时容易在两层滤料之间产生混层， 以及细小煤粒流失， 因而使用受到限制。近年来， 以均质滤料滤池为代表的V 型滤池， 采用均质粒径滤料以及借助空气进行辅助冲洗的技术日益得到应用与推广， 这是由于均质滤料粒径比较均匀， 滤层厚， 孔隙率高， 过滤时由于较好地克服了滤池表面堵塞的缺点，充分发挥整个滤层的截污作用， 提高过滤效率， 并且有过滤周期长， 水头损失小， 过滤水质好， 反冲洗耗水量低等特点。气水反冲洗效果比单纯用水反冲洗好， 它是利用空气与滤料颗粒间的摩擦作用， 增强反冲洗效果， 进一步改善了滤池的过滤性能。考虑到原北河口水厂采用的是气水反冲洗级配滤料滤池， 故本设计将均质滤料滤池与气水反冲洗级配滤料滤池相比较， 具体内容如下：

方案一，滤料池采用均粒滤料， 粒径d10 = 019 mm， 不均匀系数K80≤1.4， 厚度112 m， 用水泵进行水反冲洗， 用鼓风机进行气反冲洗， 用沉后进水进行表面扫洗， 这种滤池的运行模式为衡水位过滤。

方案二，气水反冲洗级配滤料滤池采用较细普通砂滤料， 粒径d10 = 0.55 mm， 不均匀系数K80 ≤1 .6， 厚度0.8m。反冲洗时利用鼓风机进行单气反冲洗， 用水泵进行单水反冲洗。

4净水厂水处理构筑物的一些设计措施

4.1抗渗透性设计

混凝土抗压力水渗透的能力叫做混凝土的“不透水性，对于水处理构筑物，通常优先利用混凝土本身的密实性来实现其抗渗需求，而混凝土的抗渗性能主要取决于其本身所具备的的密实程度。而混凝土的水泥用量、骨料配级、水灰比及振捣等因素都直接影响着混凝土的密实性，对需要有抗渗需求的混凝土，应该选取合适的级配，严格把握水泥用量及水灰比例。

4.2抗腐蚀设计

在水处理构筑物中，其中混凝土的腐蚀问题大多在一些工业污水处理池当中，工业污水中存在腐蚀混凝土因子及一些酸性物质通常会造成对水处理构筑物的破坏，因此一定要采取一定的防护措施，其中主要的设计方法如下：⑴通过增加混凝土密实性来提高混凝土抗腐蚀能力；⑵涂刷沥青、耐酸碱漆及做一些特殊面层；这些方法均可提高混凝土表面的抗腐蚀能力，因此应该结合实际需求合理选取。

5 结束语

综上所述， 方案一与方案二滤池平面尺寸基本一致，土建工作量相近， 两个方案罗茨鼓风机装机容量也很接近，因为方案二的反冲洗水泵装机容量和操作阀门口径均大于方案一， 故造价约高出方案一7%左右， 水耗也比方案一大许多， 日常运行费用高； 综合比较，所以工程宜采用V 型滤池。

参考文献：

[ 1 ] GB50013- 2006， 室外给水设计规范[ S ] . 北京： 中国计划出版社， 20021

[ 2 ] 严熙世. 给水工程下[M ] . 北京： 北京中国建筑工业出版社，1995.